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352赵婷婷，白红娟，康鹏洲，王寿艳文章编号：1006-9941(2018)04-0352-07光合细菌球形红细菌降解HMX赵婷婷，白红娟，康鹏洲，王寿艳(中北大学环境与安全工程学院，山西太原030051)摘要：研究了供氧光照、奥克托今（H M X)初始浓度、接种量、p H值和温度对驯化球形红细菌菌株降解H M X能力的影响，对其降解动力学方程进行了拟合分析。
通过改变1个影响因素，固定其它4个条件，确定了球形红细菌降解H M X的最适宜条件。
用分光光度计对H M X浓度和球形红细菌细胞生物量进行了测定。
结果表明，驯化后的球形红细菌可高效降解奥克托今，球形红细菌H菌株在不同供氧光照条件下均能很好生长并降解H M X，且降解率均70%以上，最佳降解条件光照厌氧。
该菌株降解H M X的最适条件为：H M X初始浓度为100m g•L_\p H值为7.0、接种量为15%，温度为30T，在96h 降解率达到最高，为88.9%。
球形红细菌降解H M X的过程符合动力学方程。
关键词：奥克托今（H M X);球形红细菌；微生物降解；动力学方程中图分类号：T j55; X172文献标志码：A D O I: 10.11943/j.i s s n.1006-9941.2018.04.0111引言奥克托今（H M X)具有八元环的硝胺结构，是现今 综合性能最好的 ，其 好的 能[广泛应用于导弹、、和反坦克导弹的战斗部装药。
生 用H M X过程中的不 的环，HMX的，美国 漱其 物 ⑴。
国内外处理H M X废水的常用方法包括光催化⑵、超临界水氧化[3、三维电解法⑷、纳米零价铁处 理炸药废水[5]以及微生物处理等。
物理化学方法一般仅适于浓度较高的有机废水处理，对浓度较低的有 机 效果差且成本高。
微生物 高效、环境友好、处理成本低等特点，一直是研究的热点方向。
目前已经分离得到降解H M X的菌种有：硫酸还原菌 (spp)[6]、摩根菌摩氏菌（/Morgene//a morgan/7)和 >氏普罗烕登斯菌（Pro w/enc/a reff-geW)[7]和克氏梭状芽孢杆菌（C/osfW c/m k/yveW)及曲霉菌（A speg/7/s n g e)[8]等。
对水体中典型抗生素光催化降解机制-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分主要对文章的主题进行简要介绍，说明研究的背景和重要性。
在这篇文章中，我们将探讨水体中典型抗生素的光催化降解机制。
随着人类对抗生素的广泛应用和排放增加，抗生素在水体中的存在成为一个严重的环境问题。
这些抗生素残留可能导致水体污染，对水生生物和人类健康产生潜在风险。
因此，开发高效的降解方法来处理水体中的抗生素污染已变得尤为重要。
在过去的几十年里，光催化降解已被广泛研究和应用于水体污染处理。
光催化降解利用特定的光源激发光催化剂，在光催化剂的作用下，抗生素分子会发生光催化降解反应，最终分解为无害的物质。
该方法具有高效、无二次污染和环境友好等特点，成为一种潜在的解决水体抗生素污染问题的方式。
本文将重点研究典型抗生素在光催化降解中的机制。
典型抗生素的结构和特性对其光催化降解行为具有重要影响。
通过对不同光催化剂、光照条件、溶液酸碱度等因素的研究，我们将揭示典型抗生素的光催化降解机制，为进一步理解和优化光催化降解过程提供重要的基础。
本文的研究结果将有助于更好地理解光催化降解过程中的关键因素和机制，进而指导和优化水体中抗生素的处理方法。
同时，本文的研究成果也将为相关领域的科学家和研究人员提供有益的参考和借鉴，促进光催化降解技术在环境污染治理中的应用。
本文的结论将总结研究成果，并展望光催化降解在水体抗生素污染治理中的应用前景，同时也将讨论研究的局限性并展望未来的研究方向。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以是：本文分为引言、正文和结论三个部分。
在引言部分，首先对典型抗生素在水体中的存在与问题进行了概述，接着介绍了文章的结构以及目的，为读者提供了整篇文章的概要和写作意图。
正文部分分为三个小节。
首先在2.1节中，详细探讨了抗生素在水体中的存在与问题，包括其来源、对水体环境的影响以及可能的健康风险。
然后在2.2节中，重点介绍了光催化降解的原理与机制，包括光催化过程中的光源、催化剂和底物之间的相互作用，以及光催化降解过程中的关键步骤。
咪唑乙烟酸降解菌的分离、鉴定及其降解特性研究丁伟1,2,白鹤3,程茁3,曲娟娟3,徐伟钧2＊(1.东北农业大学农学院,哈尔滨 150030;2.黑龙江省农业科学院,哈尔滨 150001;3.东北农业大学资源与环境学院,哈尔滨 150030)摘要:从生产咪唑乙烟酸化工厂排污口的污泥和长期施用咪唑乙烟酸的混合土壤中分离到1株能降解咪唑乙烟酸的细菌.该菌株在72h 内对500mg L 的咪唑乙烟酸降解率达到90%以上.p H 为5时,500mg L 的咪唑乙烟酸72h 内可全部降解,而pH 8和p H 9条件下,72h 咪唑乙烟酸的降解率仅为50%左右,酸性条件比碱性条件更适合降解菌的生长.25℃和30℃条件下,降解菌对咪唑乙烟酸的降解效率较高.25℃,pH 5是降解菌对咪唑乙烟酸降解的最佳条件.从形态特征、生理生化特性及16S rRNA 序列分析鉴定该菌株属于产碱菌属.关键词:咪唑乙烟酸;产碱菌属;生物降解中图分类号:X172 文献标识码:A 文章编号:0250-3301(2008)05-1359-04收稿日期:2007-08-10;修订日期:2007-11-15基金项目:黑龙江省自然基金项目(C2005-19);黑龙江省博士后基金项目(LBH -Z05222)作者简介:丁伟(1968～),男,博士后,副教授,主要研究方向为农药与环境生态.＊通讯联系人,E -mail :dingweing @yahoo .com .cnIsolation and Identification of Imazethapyr Degradable Bacteria and Its Degradation CharacteristicsDING Wei1,2,BAI He 3,CHENG Zhuo 3,QU Juan -juan 3,XU W ei -jun2(1.College of Agriculture ,Northeast Agricultural Univers ity ,Harbin 150030,China ;2.Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences ,Harbin 150001,China ;3.College of Resource and Environ mental Science ,Northeast Agricultural University ,Harbin 150030,China )A bstract :One strain of imazethapyr degradable bacteria was isolated from the mixture of imazethapyr production factory s sludge and the soil that was contaminated with imazethap yr for a long time .The strain could degrade imazethapyr more than 90%within 72h when it grew in 500mg L imazethap yr condition .When pH was 5,the bacteria could degrade all the imazethapyr of 500mg L in 72h ,but when pH was 8and 9,only 50%imazethapyr was degraded which showed acid condition was more compatible than that of alkalescency for this bacteria growing .The higher degradation ratio at 25℃and 30℃was observed and the optimum condition for the bacteria to degrade imazethapyr was p H =5and 25℃.Characterizing by physiological and biochemical properties as well as 16S rRNA sequence analysis ,the strain is related and shared characteristics of the genus Alcaligenes sp ..Key words :imazethapyr ;Alcaligenes sp .;biodegradation 咪唑乙烟酸是20世纪80年代美国氰胺公司开发的咪唑啉酮类除草剂优秀品种,目前被广泛应用于大豆田化学除草.由于咪唑乙烟酸在土壤中残留时间长且长期大量应用,不仅造成对后茬敏感作物严重毒害,导致大豆轮作困难[1],而且带来农田环境的严重污染.为解决这一问题,科研工作者在培育抗咪唑乙烟酸作物品种和作物安全剂研究方面做了大量工作[1,2],但均难以彻底解决咪唑乙烟酸对土壤环境的严重污染问题.从土壤中富集和分离能够高效降解咪唑乙烟酸的微生物,可为解决咪唑乙烟酸应用中的这一难点问题提供一条新途径.目前已有许多关于利用生产杀虫剂化工厂废水池中的污泥分离可降解杀虫剂生物菌株的报道[3～6],然而国内外鲜见有关咪唑乙烟酸生物降解的相关报道.本研究利用生产咪唑乙烟酸化工厂排污口的污泥和长期施用咪唑乙烟酸的大豆田土壤分离得到1株可利用咪唑乙烟酸为唯一碳源生长的产碱菌属(Alc aligenessp .),对该菌株的分类和降解特性进行分析,以期为利用该菌株修复咪唑乙烟酸对土壤环境的污染提供理论依据.1 材料与方法1.1 供试原药与培养基96%咪唑乙烟酸原药由浙江省乐津市农药厂提供.基础盐培养基:K 2HPO 4·7H 2O 1.6g ;MgSO 4·7H 2O 0.06g ;Ca Cl 20.01g ;ZnSO 40.05mg ;NH 4Cl 1.0g ;KH 2PO 40.4g ;Fe 2(SO 4)30.03g ;CuSO 40.05mg ;HB O 30.03mg ;蒸馏水1000mL .第29卷第5期2008年5月环 境 科 学ENVIRONME NTAL SCIENCEVol .29,No .5May ,2008LB培养基:酵母膏5g;蛋白胨10g;NaCl10g;蒸馏水1000mL.1.2 咪唑乙烟酸降解细菌的分离方法把生产咪唑乙烟酸化工厂排污口采集的污泥和长期施用咪唑乙烟酸的大豆田土壤1∶1混合,取混合土样1g加入到100mL LB培养基中,30℃,170r min 培养24h,取上述培养液10mL加入到100mL含咪唑乙烟酸100mg L的基础盐培养基中30℃,170 r min摇床培养48h后,取培养液10mL转接至100 mL含200mg L的咪唑乙烟酸基础盐培养基中30℃, 170r min摇床培养7d.依此类推,连续富集、转接5次,基础盐培养基中咪唑乙烟酸的最终浓度为500 mg L,共计培养30d左右.用接种环蘸取少许富集培养液,在含500mg L的咪唑乙烟酸为唯一碳源的培养基平板上划线,30℃培养,待平板上出现单菌落后挑取单菌落进一步纯化,将分离的1株降解菌于LB试管斜面培养基中4℃保存.1.3 环境条件对降解菌生长的影响以pH7.0无机盐培养基做为试验培养基,加入500mg L的咪唑乙烟酸,选取20℃、25℃、30℃、35℃做为试验温度和设置pH为5.0、6.0、7.0、8.0、9.0,在其它因素不变的条件下定时取样测定咪唑乙烟酸残留率.以时间为横坐标,以咪唑乙烟酸残留率为纵坐标,从曲线变化和同一时间咪唑乙烟酸残留率高低判断培养环境条件的好坏.1.4 降解菌的形态及生理生化鉴定用电子显微镜观察降解菌的形态,参照文献[7]对其进行生理生化鉴定.1.5 细菌总DNA的制备用无机盐培养基加110的LB培养基,接种1环待测菌株,在标准条件下培养24h后取1mL离心,得到的菌体用0.5mol L的NaCl1mL洗1次,用1.0 mg mL溶菌酶溶液0.5mL悬浮菌体,室温作用30 min后加入20mg L蛋白酶K5μL和25μL20%的Sarkosyl,室温作用2h,用0.5mL体积比为1∶1的酚-氯仿抽提蛋白,离心,取上层水相,再用0.5mL酚-氯仿抽提2次,离心,取上层水相合并后加入1∶10体积的乙酸钠和异丙醇,室温放置10min,离心,沉淀用70%乙醇洗2次,抽干得到DNA沉淀,加100μL 的无菌双蒸水,-20℃保存.1.6 16S rRNA的PCR反应根据Genbank注册的序列,利用Oligo6程序设计该片段PCR引物.上游引物5′-AGA GTT TTG ATC CTG GCT-3′,下游引物5′-AAG GAG GTG ATC C AG CC G CA-3′,扩增片段长度约为660bp.反应条件为95℃预变性5min,然后94℃1min,53℃1min,72℃1.5min扩增30个循环,最后一个循环结束后72℃延伸10min.将得到的PCR产物于1%琼脂糖凝胶中电泳,观察结果,与Marker DL2000比较,以PCR 产物中出现662bp条带的样品为阳性.选取2个阳性克隆的菌种送到上海生工公司测序.测得序列与Genbank上已公布的基因序列进行比较,采用ME GA3.0软件进行系统发育树的构建.1.7 降解菌对咪唑乙烟酸的降解在250mL的三角瓶中加入99mL基础盐培养基,添加1mL浓度为50mg mL的咪唑乙烟酸溶液,使咪唑乙烟酸终浓度为500mg L,每12h取样1次,在波长600nm处进行比色,观察菌体生长情况.取培养液10mL,在5000r min的离心机上离心20min,将上清液用二氯甲烷重复萃取,合并有机相.将提取液经无水硫酸钠干燥后,收集到圆底烧瓶中,在旋转蒸发仪上35℃浓缩近干,常温下用N2吹干,用色谱甲醇定容,待测.利用高效液相色谱法测定降解菌对咪唑乙烟酸的降解效率,采用70%甲醇做为流动相,流速为1.0mL min,色谱柱为4.6mm×250mm 的C18柱,柱温28～30℃,检测波长236nm,保留时间2.59min,进样量为100μL.2 结果与分析2.1 降解菌的分离和特性通过富集培养,分离出1株可降解咪唑乙烟酸的细菌,命名为B H-1.图1表明:温度20～35℃条件下,降解菌均可利用咪唑乙烟酸做为碳源生长,但以25℃和30℃降解菌B H-1对咪唑乙烟酸的降解效率较高,其中降解菌在25℃条件下,72h内可降解95%的咪唑乙烟酸,以此确定25℃为B H-1的最佳降解温度.中性或酸性条件有利于咪唑乙烟酸降解, pH为5时,72h内咪唑乙烟酸全部降解.随着pH升高,降解菌B H-1对咪唑乙烟酸降解能力降低,当pH 为8和9时,BH-1对咪唑乙烟酸的降解作用缓慢, 72h内对咪唑乙烟酸的降解率仅为50%左右.由此确定pH中性或酸性条件有利于BH-1对咪唑乙烟酸的降解,最佳pH为5(见图2).2.2 降解菌BH-1的分类鉴定形态观察和革兰氏染色试验表明(表1):菌株B H-1为革兰氏阴性菌.电镜扫描照片可观察到菌体球杆状,通常单个出现,不产芽孢,以1～8根周毛运动(图3).LB固体培养基30℃培养24h,菌落光滑,1360环 境 科 学29卷图1 温度对BH -1降解咪唑乙烟酸的影响Fi g .1 Effect of temperature on imazethapyr degradation by BH -1图2 pH 对BH -1降解咪唑乙烟酸的影响Fig .2 Effect of pH on imaz ethapyr degradation by BH -1边缘整齐,且不产生色素.接触酶,氧化酶反应阳性,不产生吲哚.从16S rRNA 扩增序列比对表明,它与Genbank 中5个Alcaligenes sp .菌株的16S rRNA 基因的同源性极高,千个核苷酸的替换率低于0.005.并与其它几个Alcaligene s faec alis 具有相似的系统发育关系,可以确定菌株B H -1属于Alcaligene s 属.图4为降解菌B H -1和相关细菌的系统发育树.表1 降解菌BH -1的生理生化鉴定1)Table 1 Identification of BH -1in Physiology and biochemistry 项目结果革兰氏染色-鞭毛周生细胞形状球杆状氧化酶+过氧化氢酶+水解明胶-H 2无机化能营养-1)+:代表阳性,-:代表阴性图3 菌株BH -1的电镜照片(×22500)Fig .3 EMS photo of strain BH -1(×22500)图4 基于16S rRNA 序列同源性的BH -1菌株和相关细菌的系统发育树Fig .4 Phyl ogenetic position of strain BH -1and other related bacteria bas ed on 16S rR NA sequences analysis2.3 降解菌BH -1的生长和咪唑乙烟酸的降解菌株BH -1在以500mg L 咪唑乙烟酸为唯一碳源的无机盐培养基中生长良好(图5).24h 后,菌株B H -1进入快速生长期,无机盐培养基D 600值快速增大,72h D 600达到最大值.随着菌株BH -1的生长,咪唑乙烟酸的残留率降低,培养48h 后咪唑乙烟酸残留为37%,72h 菌株B H -1生长的无机盐培养基中 图5 降解菌BH -1的生长曲线和咪唑乙烟酸的降解曲线Fig .5 Growth curve of s train BH -1and degradation curve of imazethapyr13615期丁伟等:咪唑乙烟酸降解菌的分离、鉴定及其降解特性研究咪唑乙烟酸的残留率仅为8%.3 讨论到目前为止,人们已分离了许多可降解农药的微生物,这些微生物包括细菌、真菌、放线菌和藻类.其中,对细菌的研究最为深入,如假单孢属、芽孢杆菌属、黄杆菌属、产碱菌属对多种农药具有降解作用[8].此外,对农药具有降解作用的细菌还有棒状杆菌属、无色杆菌属、节细菌属、微球菌属等[9].关于咪唑乙烟酸的生物降解目前研究较少,Wang等[10]报道了从土壤中分离得到节细菌属,命名为WW X-1.该菌在50μg mL和200μg mL咪唑乙烟酸浓度下,降解半衰期分别为1.51d和4.75d.本试验分离得到的产碱菌属(Alcaligenes sp.)对咪唑乙烟酸具有高效降解特性是首次报道.除草剂的微生物降解研究目前虽已得到了很大的发展,但应用微生物进行生物修复的实际应用往往受复杂的环境条件影响.如土壤pH及有机质含量对咪唑乙烟酸的残留影响较大,不同比例的腐殖酸均可以使咪唑乙烟酸的降解速度较纯水中加快[11],因此利用降解菌在田间修复受咪唑乙烟酸污染的土壤则可以考虑向土壤中增加施用腐熟的有机质肥料,而关于有机质肥料与降解菌协同应用对咪唑乙烟酸残留的田间修复作用还有待进一步加以研究.pH对咪唑乙烟酸残留影响方面,Bresnahan等[12]认为,尽管在不同pH的熟化土壤中咪唑乙烟酸保持相似的含量,但低pH条件下被土壤吸附的咪唑乙烟酸很快释放,而高pH条件下土壤吸附的咪唑乙烟酸难以快速解吸附,因而低pH土壤结合残留的咪唑乙烟酸常造成对敏感作物如甜菜的严重毒害.本试验分离得到的咪唑乙烟酸降解菌B H-1在酸性和中性条件下对咪唑乙烟酸的降解效率高于碱性条件,这与土壤酸性条件下咪唑乙烟酸释放较快,降解菌BH-1可利用的咪唑乙烟较多有关.温度对咪唑乙烟酸的降解起到一定的作用, BH-1对咪唑乙烟酸的最适降解温度为25℃,此时降解菌B H-1对咪唑乙烟酸的降解效率最高,培养72h 内,可使咪唑乙烟酸降解90%以上.在本试验20℃和35℃过低和过高温度条件下,降解菌B H-1对咪唑乙烟酸的降解效率较低.田间条件下,尤其是黑龙江和内蒙古两省大量使用咪唑乙烟酸的地区温度较低,适合降解菌生长的最适温度时间相对较短.因此,田间条件下降解菌B H-1对咪唑乙烟酸的降解规律及适应低温条件下快速生长的咪唑乙烟酸降解菌的驯化和分离还有待进一步深入研究.4 结论(1)从生产咪唑乙烟酸化工厂排污口的污泥混合长期施用咪唑乙烟酸的大豆田土壤中分离得到1株可利用咪唑乙烟酸为唯一碳源生长的细菌,根据其形态、生理生化特性及16S rRNA序列分析鉴定该菌株属于产碱菌属(Alcaligenes sp.).(2)降解菌在酸性和中性条件下对咪唑乙烟酸的降解效率较高,对咪唑乙烟酸降解的最佳条件为: pH=5,温度25℃.(3)降解菌能在含500mg L咪唑乙烟酸的基础盐液体培养基中降解咪唑乙烟酸,72h的降解率可达90%以上.参考文献:[1]苏少泉.抗咪唑啉酮类除草剂作物的发展与未来[J].现代农药,2006,5(1):1-4.[2]叶非,曲虹云.安全剂R-28725保护玉米免受咪唑乙烟酸药害的机理研究[J].农药学学报,2002,4(1):18-22.[3]洪源范,洪青,武俊,等.甲氰菊酯降解菌JQL4-5的分离鉴定及降解特性研究[J].环境科学,2006,27(10):2100-2104. 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光合细菌的优化培养和生长动力学摘要:对光合细菌(PSB)培养的最适温度、光照、pH、溶解氧等条件进行了较系统的研究.通过正交试验,得出PSB生长的最适条件为光照度3000 lx、微好氧、30℃、pH 7.0.在此基础上,建立了PSB在模拟味精废水条件下以乙酸钠为底物的生长动力学模型,其参数为:饱和常数Ks=0.20-0.24 g·L-1,最大比生长速率Lmax=0.038-0.044 h-1,试验表明该模型能够较好地描述PSB的生长情况.关键词:光合细菌;正交试验;优化培养;动力学模型Optimal cultivation and growth kinetics of photosynthetic bacteriaAbstract: This paper gives a detail study on the optimal growth conditions of temperature, illumination, pH and dissolvedoxygen for photosynthetic bacteria. With the orthogonal experiment, the optimal culture conditions for the growth ofphotosynthetic bacteria were determined: illumination intensity 3000 lx, faintly aerobic, 30℃, pH 7.0. Under the optimalcultivation and the simulated monosodium-glutmate wastewater conditions, a kinetics model on the growth of photosyntheticbacteria in the substrate of CH3COONa was set up. The parameters in the model are as follows: the saturation constantKs0.20-0.24 g·L-1and the maximum specific growth rateLmax0.038-0.044 h-1. The experiment results showed that this modelcould describe the growth data of PSB very well.Key words: photosynthetic bacteria; orthogonal experiment; optimal cultivation; kinetics model光合细菌(photosynthetic bacteria,简称PSB)是自然界中广泛存在,比较古老的细菌类群,是一大类能进行光合作用的原核生物的总称[1].近年来,随着人们对PSB形态、结构、生理生化以及生态等特性研究和认识的不断深入,发现PSB,特别是其中的红螺菌科能利用多种硫化物或有机物作为其光合作用的供氢体和碳源,在厌氧光照、好氧光照、甚至好氧黑暗环境中都能很好地增殖,且能耐受很高盐度和浓度的有机物,具有很强的分解、去除有机物的能力,显示其在高浓度、高盐度有机废水处理中的独特优势和广阔应用前景,成为废水处理技术研究的一个新方向[2].同时,因其菌体富含蛋白质和胡萝卜素,可作为单细胞蛋白应用于种植业、养畜业和渔业以及作为各种食用色素[3-5].PSB的上述特点,吸引着人们对其进行发掘、研究和商品化生产.研究PSB的优化培养条件和生长动力学,对其规模化生产和资源化开发利用以及应用于废水处理的光合生物反应系统的设计具有重要意义.1 材料与方法1.1 菌种来源菌种为本课题组从海水、污泥、池塘水、厌氧生物反应器中分离获得并培养保存的PSB.其颜色深红,有微量红色沉淀,D(660 nm)>1.8,活菌数超过1×1010个·mL-1,菌液pH为8.6,经鉴定为荚膜红假单胞福建农林大学学报(自然科学版)第32卷第4期Journal of Fujian Agriculture and Forestry University (Natural Science Edition) 2003年12月菌(Rhodopseudomonas capsulata).1.2 培养基优化培养试验采用RCVBN扩大培养基[6].其组成为:3.0 g CH3COONa、1.0 g (NH4)2SO4、0.2 gMgSO4、1.0 g NaCl、0.3 g KH2PO4、0.5 g K2HPO4、0.05 g CaCl2、0.1 g酵母膏、1 mL 微量元素、1000 mL蒸馏水.生长动力学试验中以CH3COONa为生长限制性底物,考虑到PSB处理味精废水时所处的环境,培养基的SO2-4质量浓度控制在2%-3%,pH控制在4.5-6.0,其他组分的含量根据CH3COONa底物的含量按比例调整.微量元素溶液为改良的Imhoff和Truper生长因子溶液.其组成为:2 g EDTA-2Na、0.2 g FeSO4·7H2O、0.1 g MnCl2·4H2O、0.1 g H3BO3、0.1 g CoCl2·6H2O、0.1 g ZnCl2、0.02 g Na2MoO4·2H2O、0.02 mgNiCl2·6H2O、0.01 g CuCl2·2H2O、1000 mL蒸馏水.1.3 培养方法在8个CSTR光合培养器中进行分批培养,培养器体积为50 L.培养器光照根据强度不同的需要分别由3只25、40、60、100 W白炽灯泡组合提供.培养器的底部设有穿孔曝气管,根据溶解氧含量间歇开启.培养器内设有温控器,并配以人工搅拌.1.4 测定方法菌体干重:离心后采用恒重法测定;菌体浊度采用VIS-7220型分光光度计测D(660 nm);pH采用瑞士Delta 320型酸度计测定;溶解氧采用美国YSI-58溶解氧测定仪测定;光照由LGC4-2A光照计测定;底物质量浓度采用重铬酸钾法测定.表1 正交试验因素水平设计Table 1 Factors and levels of the orthogonal experiment水平因素光照度/lx溶解氧mg·L-1H/℃pH1 0 >1 25 92 1500 0.5-1.0 30 73 3000 0-0.5 35 5表2 PSB生长情况的正交试验结果及分析Table 2 Results and analysis of the orthogonal experiment on the growth of PSB 试验号因素光照度/lx溶解氧mg·L-1H/℃pHD(660 nm)1 1 1 1 1 0.4772 1 2 2 2 0.8163 1 3 3 3 0.6224 2 1 2 3 0.9135 2 2 3 1 1.1726 2 3 1 2 1.1287 3 1 3 2 1.5978 3 2 1 3 2.0449 3 3 2 1 2.152K11.915 2.987 3.649 3.801K23.213 4.032 3.881 3.541K35.793 3.902 3.391 3.579R3.878 1.045 0.490 0.2602 结果与分析2.1 培养条件的优化根据本课题组先前的单因素试验结果[7],综合对PSB生长影响较大的4个因素即光照度、溶解氧、pH、温度进行正交试验[8],每个因素选取3个水平,选用L9(34)正交表对各因素的试验条件进行优化,具体设计见表1.每次试验中菌液的接种量均为5 L,即10%,起始D(660 nm)为0.477,培养66 h后测D(660 nm),重复试验1次,结果见表2.表2表明,各因素对PSB生长影响的主次关系为:光照、溶解氧、温度、pH.用直观法即可确定PSB的优化培养条件为:3、2、2、2,即强光照、微好氧、30℃、pH 7.0.515第4期熊万永等:光合细菌的优化培养和生长动力学2.2 PSB生长动力学模型的建立2.2.1 PSB的分批培养结果根据上述优化培养的结果,采用最适培养条件,即光照度3000 lx、溶解氧0.5 mg·L-1左右、30℃、pH 7.0条件下研究PSB生长动力学.在4个相同的PSB培养器中,接种量相同(均为10%),起始底物质量浓度不同的情况下,研究PSB的生长速率和底物的消耗速率.另外,大量的试验结果表明,PSB的延滞期为6 h,约66 h后进入衰亡期.因此,本试验采用开始6 h后每隔12 h分别测定各培养器中底物的质量浓度以及PSB菌体干重值,结果见表3.表3 不同时间测得各培养器中底物质量浓度和菌体干重值Table 3 Mass concentration of substrate and dry weight of bacteria at different time t/h培养器1Q(底物)mg·L-1菌体干重mg·L-1培养器2Q(底物)mg·L-1菌体干重mg·L-1培养器3Q(底物)mg·L-1菌体干重mg·L-1培养器4Q(底物)mg·L-1菌体干重mg·L-10 520 1.7 1436 1.7 3075 1.8 6020 1.86 508 1.7 1420 1.7 3065 1.9 6000 2.018 490 3.2 1394 3.8 3029 4.6 5950 5.530 456 6.0 1336 8.4 2940 11.0 5810 15.042 395 11.0 1210 18.0 2730 27.5 5430 42.054 296 19.0 943 39.0 2220 66.0 4388 115.066 160 30.0 433 80.0 1065 154.0 1664 305.078 145 31.5 406 81.7 872 166.0 1320 322.02.2.2 PSB生长动力学模型中参数的估计假设PSB的生长速率只受单一底物CH3COONa含量的影响,同时不考虑生成产物对PSB的抑制作用,可用Monod方程[9]作为PSB指数生长期和平衡期的生长动力学模型,即PSB的比生长速率L与限制性底物质量浓度间的关系可用下式表示:L=LmaxSKS+S(1)dXdt=LX(2)-dSdt=1YX/SdXdt(3)式中:L为PSB的比增长速率/h-1;Lmax为最大比增长速率/h-1;S为限制性底物的质量浓度/(g·L-1);KS为PSB以CH3COONa为底物的饱和常数/(g·L-1);dXdt为PSB的生长速率/(g·L-1·h-1);-dSdt为底物的消耗速率/(g·L-1·h-1);YX/S为PSB的得率系数/(g·g-1).根据表3的结果,用龙格库塔法求解微分方程组,以试验值与模型估计值总偏差之和最小为目标函数,在C++程序下对4个培养器的试表4 模拟值与试验值比较结果Table 4 Comparison of simulation and experimentt/h预测值Q(底物)mg·L-1菌体干重mg·L-1试验值Q(底物)mg·L-1菌体干重mg·L-10 4022 1.9 4022 1.96 4015 2.0 4015 2.018 3976 5.0 3982 5.130 3880 12.3 3864 13.442 3642 30.4 3606 33.054 3060 74.6 2892 78.666 1685 179.1 1488 193.078 1210 206.0验结果估计的参数值分别为:Lmax=0.038、0.038、0.040、0.0440 h-1,KS=0.22、0.20、0.23、0.24 g·L-1,YX/S=0.082、0.080、0.076、0.070 g·g-1,目标函数值分别为0.000208、0.001300、0.000900、0.000250.2.3 模拟值与试验值的比较起始底物质量浓度为4022 mg·L-1在上述条件下培养,不同时间测得的剩余底物质量浓度和菌体干重,用上述模型对试验结果进行预测,结果见表4.模拟值与试验值比较的相对误差小于5%.表明模516福建农林大学学报(自然科学版)第32卷型能较好地描述强光照、微氧条件下以CH3COONa 为底物时PSB的生长规律.3 结论(1)温度、光照度、pH和溶解氧等因素会影响PSB的生长,其中光照的强弱影响最大,溶解氧影响次之,pH影响最小.试验得出PSB生长的适宜条件为:强光照、微好氧、温度30℃、pH 7.0. (2)强光照、微好氧条件下,PSB生长动力学模型可用Monod方程来模拟,试验测得模型中饱和常数KS=0.20-0.24 g·L-1,最大比生长速率Lmax=0.038-0.044 h-1.模型能够较好地描述PSB的生长情况.参考文献:[1]史家梁,翁稣颖,徐亚同,等.光合细菌在废水处理中的应用及菌体的综合利用[J].微生物学通报,1981,4(8):186-188.[2]俞吉安,李宝,张承康.应用光合细菌处理高浓度有机废水的新技术[J].环境科学,1987,8(3):47-52.[3]吴小平,郑耀通,曹榕彬,等.大豆田间施用光合细菌的效果[J].福建农林大学学报(自然科学版),2003,32(1):117-119.[4]吴小平.光合细菌在烟草上的应用[J].福建农业大学学报,1999,28(4):471-473.[5]郑耀通,胡开辉,高树芳,等.高效净化水产养殖水域紫色非硫光合细菌的分离和筛选[J].福建农业大学学报,1998,27(3):257-260.[6]朱章玉,俞吉安,林志新,等.光合细菌的研究及其应用[M].上海:上海交通大学出版社,1991.15-21.[7]邱宏端,郭养浩,吴陵.光合细菌的分离与生长特性初探[J].福州大学学报(自然科学版),1999,27(2):116-120.[8]栾军.现代试验设计优化方法[M].上海:上海交通大学出版社,1995.54-58.[9]戚以政,汪叔雄.反应动力学与反应器(第2版)[M].北京:化学工业出版社,1999.130-137. (责任编辑:施晓棠)517第4期熊万永等:光合细菌的优化培养和生长动力学。
多菌灵降解菌的鉴定及降解条件初步优化作者：徐惠娟胡典典张虹来源：《湖北农业科学》2015年第10期摘要：对已分离到的多菌灵降解菌进行16S rDNA序列分析后，采用均匀设计法，优化多菌灵降解菌降解条件。
用4因素6水平混合均匀设计表，综合考察培养时间、接种量、pH、温度对多菌灵降解菌降解能力的影响。
通过二次多项式逐步回归得出最终降解条件为：培养时间6 d、接种量10%、pH 4.0、温度为45 ℃时，最优目标函数Y（降解率）为68.65%。
进一步进行盆栽试验，检测该菌在实际应用中的降解效率为59.54%。
关键词：多菌灵降解菌；均匀设计；降解条件优化；盆栽试验中图分类号：Q939.9 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2015）10-2372-02DOI：10.14088/ki.issn0439-8114.2015.10.016多菌灵是一种高效广谱低毒的内吸性杀菌剂，广泛应用于工业和农业生产，主要用于水果保鲜、蔬菜、果树和谷类作物的真菌病害防治[1]。
多菌灵化学性质稳定且降解半衰期长，在果蔬及土壤中的残留能对生态环境和人、畜健康造成极大危害[2]。
利用生物降解法去除多菌灵残留已成为热点。
本研究运用均匀试验设计的方法，多因素多水平地优化多菌灵降解菌对多菌灵的降解条件，评估降解菌的降解能力，为实现多菌灵残留去除的生物修复提供理论依据。
1 材料与方法1.1 试验菌株试验菌株从长期喷洒多菌灵的花卉基质土中分离纯化得到，保存于实验室内。
1.2 试剂与培养基多菌灵标准品由Adamas公司生产，纯度为98%，80%多菌灵悬浮剂为苏州遍净植保科技有限公司生产。
种子培养基参考文献[3]，降解培养基为NaCl 100 mg，K2HPO4 150 mg，KH2PO4 50 mg，MgSO4·7H2O 20 mg，（NH4）2SO4 200 mg，多菌灵20 mg，去离子水 100 mL。
pH依需要调节。
