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《厦门大学》 2006年
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固氮红细菌Y6光发酵产氢及其诱变的研究

林觐勤  
【摘要】: 光合细菌是一类能进行光合作用的原核生物,它能以有机废物为底物,通过光发酵作用分解有机物产生氢。光合细菌产氢包括光发酵产氢和暗发酵产氢两种方式,光发酵产氢是在固氮酶催化下进行的,暗发酵产氢则是在氢酶催化下进行的。光发酵产氢过程与光合作用、碳代谢、氮代谢密切相关,光合作用为产氢提供还原力,碳代谢为产氢提供质子和电子,固氮酶则直接催化质子还原为氢。 对光合细菌Y6的形态结构、生理生化特性及16S r DNA序进行分析,鉴定该菌株为红细菌属的Rhodobacter azotoforman(s固氮红细菌)。以丙酸为底物,对该菌光发酵产氢的特性进行了分析。通过单因素实验和正交实验,确定其最佳产氢条件为:温度30℃,起始pH 7.0,接种量20%,丙酸浓度20 mmol/L,光照强度3000 lux。在优化条件下,光合细菌的最高产氢量为0.033 mol/Lcul(t约合0.74 L/Lcult),比优化前提高了约3倍;产氢速率为7.2×10-4 mol /(Lcult·h)(约合0.016 L/(Lcult·h)),提高了13%;氢转化率为55%,提高了约2.6倍。 以EMS和LiCl为诱变剂对光合细菌进行突变,筛选了色素和氨基酸营养缺陷型突变株。以一定致死率下的正变率为标准,获得色素突变最佳处理条件是:1%EMS结合0.3%LiCl处理30 min;获得氨基酸营养缺陷型突变最佳处理条件是:1%EMS结合0.5%LiCl处理30 min。对色素突变株YM5-3的色素组分进行分析,紫外可见光扫描显示离体色素吸收光谱出现了10 nm的蓝移,而HPLC和质谱的分析结果结合色素生物合成途径则表明,这种现象是因羟基链孢红素及其下游产物的合成被阻断使链孢红素的大量累积所致,说明色素合成途径已经因诱变剂的作用而发生了改变。同时从YM5-3优化后的光合产氢结果可知,在最大产氢速率相当情况下,其产氢量比出发菌株Y6提高了约9%,说明诱变通过色素组分的改变影响了光系统的效率,从而改变了产氢结果。这不仅验证了诱变方法的有效性,也为进一步筛选高产氢的光合细菌突变株提供了参考依据。
【学位授予单位】:厦门大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:Q93

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