海水养殖生境中柠檬酸杆菌降解半胱氨酸产生硫化物的机制研究

【目的】含硫氨基酸的生物降解是造成海水养殖环境中毒性硫化物上升的重要因素,而微生物降解含硫氨基酸的机制和影响因素解析是控制该系统中硫化物浓度的关键环节。【方法】本研究利用稀释涂布-叠皿夹法自本实验室海水养殖环境的沉积物中分离得到一株产生硫化物的厌氧菌株,并通过代谢组学研究其以半胱氨酸为底物产生硫化物的机制和途径。【结果】经鉴定,该菌株为弗氏柠檬酸杆菌(Citrobacterfreundii),能够在厌氧条件下还原硫酸盐,能够降解半胱氨酸产生硫化物,投加L-半胱氨酸可提高其还原硫酸盐的能力。该菌株以1g/L半胱氨酸为底物,在35℃、盐度为10、pH 8.0的条件下,硫化物的最高积累量可达302.4 mg/L。对菌株中硫化物产生具有重要贡献的半胱氨酸脱巯基酶研究表明,该酶最适温度为35℃,在pH6.0–8.0有较高的活性,能够快速降解半胱氨酸产生硫化物。结合代谢组学研究发现,该菌株中含有的3-巯基丙酮酸硫酸转移酶、胱硫醚-γ-裂解酶、半胱氨酸脱巯基酶催化半胱氨酸降解是产生硫化氢的主要途径;亚硫酸盐还原酶还原硫酸盐、亚硫酸盐是其产生硫化氢的次要途径。【结论】通过揭示柠檬酸杆菌降解半胱氨酸产生...     

海水养殖生境中柠檬酸杆菌降解半胱氨酸产生硫化物的机制研究

【目的】含硫氨基酸的生物降解是造成海水养殖环境中毒性硫化物上升的重要因素,而微生物降解含硫氨基酸的机制和影响因素解析是控制该系统中硫化物浓度的关键环节。【方法】本研究利用稀释涂布-叠皿夹法自本实验室海水养殖环境的沉积物中分离得到一株产生硫化物的厌氧菌株,并通过代谢组学研究其以半胱氨酸为底物产生硫化物的机制和途径。【结果】经鉴定,该菌株为弗氏柠檬酸杆菌(Citrobacter freundii),能够在厌氧条件下还原硫酸盐,能够降解半胱氨酸产生硫化物,投加L-半胱氨酸可提高其还原硫酸盐的能力。该菌株以1 g/L半胱氨酸为底物,在35℃、盐度为10、pH 8.0的条件下,硫化物的最高积累量可达302.4 mg/L。对菌株中硫化物产生具有重要贡献的半胱氨酸脱巯基酶研究表明,该酶最适温度为35℃,在pH 6.0–8.0有较高的活性,能够快速降解半胱氨酸产生硫化物。结合代谢组学研究发现,该菌株中含有的3-巯基丙酮酸硫酸转移酶、胱硫醚-γ-裂解酶、半胱氨酸脱巯基酶催化半胱氨酸降解是产生硫化氢的主要途径;亚硫酸盐还原酶还原硫酸盐、亚硫酸盐是其产生硫化氢的次要途径。【结论】通过揭示柠檬酸杆菌降解半胱氨酸产生硫化物的机理,可为海水养殖环境中毒性硫化物的防控提供理论基础。     

海水养殖生境中硫酸盐还原菌活性的抑制机制

【目的】海水养殖生境中的硫化物(H₂S)严重损害养殖生物健康,控制该条件下硫酸盐还原菌(sulfate-reducing bacteria,SRB)的代谢活性是有效抑制H₂S产生的重要途径。【方法】本研究利用稀释涂布-叠皿夹法对海水养殖生境底泥中SRB进行富集筛选,获得SRB菌株,通过投加硝酸盐对菌株产H₂S的活性进行抑制。【结果】获得的2株SRB Desulfovibrio sp.NY-1和Clostridium sp.NH-1,能够在35℃、pH为7.0及盐度为20–30 mg/L条件下,分别积累高达435和150 mg/L H₂S。硝酸盐不能有效抑制NY-1产H₂S的活性,基因调控作用以及缺乏将硝酸盐作为电子受体的酶体系是其不能被抑制的主要原因。硝酸盐对NH-1 H₂S产生活性有可逆性抑制,其具有硝酸盐异化还原成铵(dissimilatory nitrate reduction to ammonium,DNRA)的能力,优先利用硝酸盐作为电子受体。DNRA作用下的中间代谢产物亚硝酸盐是有效抑制菌株NH-1产H₂S活性的主要原因,其抑制机理主要为抑制菌株的生长繁殖。【结论】硝酸盐对不同SRB菌株具有不同的抑制机制和效果,在进行硫化物污染控制前需要对产生硫化物的SRB菌群进行分析判别。