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走近PSB 光合细菌（简称PSB）是地球上出现最早、自然界中普遍存在、具有原始光能合成体系的原核生物，是在厌氧条件下进行不放氧光合作用的细菌的总称，是一类没有形成芽孢能力的革兰氏阴性菌，具有固氮能力。它们以光作为能源，能在厌氧光照或者好氧黑暗条件下利用自然界中的有机物、硫化物、氨等作为供氢体兼碳源进行光合作用的微生物。
PSB在生理需求上的共同特征： 1、有光的存在才进行不产氧的光合作用； 2、环境越是缺氧的状态，其生长情形越好，含氧量越高，生长越不好； 3、需要电子供体（供氢体），不管是有机的（例如乙酸、丙酸等），还是无机的（例如硫化氢），才能进行光合作用。 01 分类 根据PSB营养代谢的不同，可分为光能自养型微生物和光能异养型微生物。 光能自养型：能以二氧化碳作为唯一碳源并利用光能进行生长的微生物，它们以无机物如硫化氢、硫代硫酸钠或其他硫化物作为电子供氢体。例如紫色硫细菌、绿色硫细菌就是这种代谢方式。 光能异养型：利用有机物作为电子供氢体，利用光能进行生长。例如紫色非硫细菌。 从生物学分类上，根据伯杰手册第八版，将PSB归属五个科，红螺菌科（红色非硫细菌、紫色非硫细菌）、绿硫菌科、外硫红螺菌科、绿丝菌科和着色菌科，共27个属，目前在水产养殖中普遍使用的PSB多数为光能异养型红螺菌科的一些品种，而红假单胞菌属的菌种最为常见，如 ： 球形红假单胞菌（R.sphaeroides) 胶质红假单胞菌(R.gelatinosa) 荚膜红假单胞菌(R.capusulata) 沼泽红假单胞菌(R.palustris) 其中沼泽红假单胞菌(R.palustris)是红假单胞菌属的模式菌种，也是水产养殖用于水质改良的主流菌种，已列入农业部饲料添加剂目录。
02 生物学特性 形态与大小 PSB菌体形态及其多样，有球形、卵状、杆状、弧状、螺旋状以及丝状等，不仅不同的菌种形态各异，同一种PSB菌种由于培养条件不同甚至在不同的生长阶段细菌细胞形态也会发生变化。尽管如此，同一类PSB菌种其形态还是有比较明显的特征，如球形红假单胞菌细胞呈球状，胶质红假单胞菌细胞杆状，比较细长，荚膜红假单胞菌细胞为卵形，而沼泽红假单胞菌由于其独特的细胞分裂方式，往往能呈现玫瑰花饰状的细胞丛。PSB细胞的大小因种类不同而有明显的差异，如胶质红假单胞菌在0.4-0.5×1-2μm，奥氏着色菌的细胞要大得多，大体在4.5-6.0×3-10μm，一般说来，红螺菌科细胞的大小为0.6-0.7×1.0-10μm，着色菌科细胞大小为1-3×2-15μm，绿科菌细胞大小为0.7-1×1-2μm。 颜色 PSB因具有光合色素（细菌叶绿素和类胡萝卜素）而呈现一定颜色，一般来说，红螺菌科的菌呈红、粉红、橙黄、紫色或茶褐色，绿菌科和绿丝菌科呈绿色，红螺菌科的培养物之所以呈现从黄到紫的不同颜色主要是类胡萝卜素的高度积累，掩盖了细菌叶绿素的色调而形成的，那些类胡萝卜素含量少或缺少类胡萝卜素的变异菌株，便显示出细菌叶绿素的蓝绿色。就单一PSB菌种来说，各有自己的颜色，但培养条件不同，所呈现的颜色也有差异，如球形红假单胞菌和荚膜红假单胞菌其厌氧培养物为紫色或茶褐色，而半好氧为红色，这主要是由于氧的存在致使类胡萝卜素组成发生了改变造成的。 生理特性 以红螺菌科（紫色非硫细菌）为例，它们可同化脂肪酸、碳水化合物及芳香族化合物等小分子有机物质，以乙酸、丙酸、琥珀酸、乙醇等多种有机物作为供氢体，在光照、厌氧条件下生长良好，但在黑暗、好氧条件下也能进行生长。广泛分布于自然界的各种水域中，此类菌种被水产养殖业主要利用于养殖水质的改良，如沼泽红假单胞菌、荚膜红假单胞菌等。 着色菌科的代谢与红螺菌科不同，它们利用二氧化碳作为唯一碳源，以硫化氢作为供氢体，可在体内或体外累积硫，除极少数种能在黑暗好氧条件下生长外，均需厌氧条件下才能生长。 PSB有叶绿素等光合色素，但是没有叶绿体。与绿色植物不同的是，光合细菌细胞内只有一个光系统（PSⅠ），光合作用的原始供氢体不是水，而是硫化氢或者一些有机物，这样它进行光合作用的结果是产生了氢，分解了有机物，同时能固定空气中的氮，因此，光合细菌在自身的同化代谢过程中，同时完成了产氢、固氮、分解有机物这三个自然界物质循环中极为重要的化学过程，显示出了它们在生态系统中极为重要的地位。 03 生长环境 PSB广泛分布于海洋、湖泊、沼泽、土壤等自然环境中，无论旱地、水田都有PSB存在，甚至在含30%盐分的盐湖里，在深达2000米的深海中，在南极冰封的海岸上，都曾找到PSB的踪迹，一般在水沟和污水厂含量较高，可达每克10^6左右，在流动的湖泊每克10^3，BOD越高的环境PSB含量越高。PSB适宜生长温度为15℃-40℃，最适温度因菌种而异，沼泽红假单胞菌(R.palustris)最适温度为，30℃-37℃，而荚膜红假单胞菌(R.capusulata)和球形红假单胞菌（R.sphaeroides)则为25℃-30℃，大多数PSB生长适宜pH值为5.5-8.5，最适pH值为7.0，同时许多生物活性物质，被养殖动物摄入后能增强动物的机体代谢和抗病能力，因此也被广泛应用于水产培水饵料及饲料添加剂领域。
04 应用领域 环境改良 1、处理高浓度废水 有鉴于PSB存在异养和自养两种生理特性，在处理高浓度废水（BOD值10000ppm以上）时首先发挥PSB异养生理学功能，将大分子碳水化合物、脂肪、蛋白质分解成脂肪酸、氨基酸等，随着异养功能的逐渐减弱，PSB则以自养代谢为主，异养代谢为辅，充分利用氨氮、低分子脂肪酸、硫化氢等，使污水BOD迅速降至10000ppm以下，甚至达到300ppm左右，然后在PSB与活性污泥以及绿藻微生物的共同作用下，可将污水进一步净化至BOD30ppm以下。 2、净化水质 养殖水体中分解者薄弱以及分解条件不完全合适是制约养殖水环境中物质和能量循环不畅通的主要原因，而PSB则可以很好地充当这一角色，PSB可降解养殖水体中残存的饲料、养殖动物的粪便及其他有机物，同时，因其代谢特点，能够利用水体中的有机物、硫化物、氨等作为光合作用的供氢体，吸收利用水体中的氨氮、亚硝酸盐、硫化氢等物质，减少有机物和有害物质在水体中的积累，从而从根本上起到净化水质的作用。 3、培养有益藻类 消除好氧因子从而间接增氧 PSB能大量利用水体中的氨氮，从而抑制蓝藻等有害藻类的大量繁殖，促进硅藻、小球藻等有益藻类成为优势藻类，增加水体总体溶氧水平，另外 养殖水体与底质中的有机物在分解转化过程中会大量消耗水体中的氧，PSB吸收利用耗氧有机物质，提高养殖水体氧化还原电位，起到了间接增氧的作用。 4、抑制有害病原菌，减少养殖动物病害的发生 PSB施入水体后,可迅速繁殖成为水体中优势种群，通过环境和营养物质的竞争，能快速抑制水体中有害病菌的生长和繁殖，降低有害病菌的数量，从而减少养殖动物病害的发生。 饲料添加剂 根据农业部公告，PSB中的沼泽红假单胞菌被列入饲料添加剂品种目录，准许作为饲料添加剂饲用于养殖动物。PSB菌体无毒无害，蛋白质含量高达65%，并含有大量促进鱼虾蟹等生长的活性因子，如生物素、维生素、叶酸、生理活性物质辅酶Q以及大量微量元素等，可明显促进养殖动物的生长发育，缩短养殖周期。PSB所含的酶类，可以促进鱼类对饲料的消化吸收，提高饲料利用率，降低饵料系数，同时还可显著提高养殖动物的生长速度。 鱼虾等苗种培育 PSB应用于鱼虾蟹贝的育苗中，可促进幼体生长，提高成活率。光合细菌体积小，仅为小球藻的二十分之一，且营养价值高，所含丰富的营养物质特别适合作为刚孵出鱼虾蟹等幼苗的开口饵料。 |
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