神奇的蓝细菌

神奇的蓝细菌2015年4月12日七21蓝细菌的特点2环境应用及原理3应用前景3蓝细菌简介蓝细菌(Cyanobacteria)曾被称为蓝藻或蓝绿藻，是一类分布很广、含有叶绿素a，无鞭毛，能够在光合作用时释放氧气的原核微生物。蓝细菌有广泛的分布，从水生到陆生生态系统，从热带到南北极都有分布。它们已经被证实：可以通过氮气的固定来提高稻田和其他土壤的肥力。蓝细菌是海洋生态系统和海洋初级生产力的重要组成部分。蓝细菌简介细胞结构：营养细胞：1、细胞壁与G－类似，分内外两层。2、类囊体：是光合作用的部位，平行于细胞膜，含藻胆蛋白。光合作用包括PSⅠ、PSⅡ。特化细胞：1、异形胞：蓝细菌特有，结构和功能独特。一般存在于呈丝状生长的种类中。如鱼腥蓝菌属、念珠蓝菌属和单歧蓝菌属。位于细胞链的中间或末端，数目少而不定。光镜可见，厚壁、浅色，在细胞两端常有折光率高的颗粒存在。异形胞的功能：适应于在有氧条件下进行固氮作用，不含藻胆蛋白，只存在光系统I，异形胞与临近的营养细胞间有厚壁孔道相连。2、静息孢子：长在细胞链中间或末端的形大、色深、壁厚的休眠细胞富含贮藏物，能抵御干旱等不良环境。3、链丝段（连锁体）：又称连锁体或藻殖段，是由长细胞链断裂而成的短链段，具繁殖功能。4、内孢子：少数种类如Chamaesiphon(管孢蓝细菌属)能在细胞内形成许多球形或三角形的内孢子，待成熟后可释放，具有繁殖作用。51蓝细菌的特点与光合细菌相比：光合细菌不产O2，有菌绿素。与绿色植物相比：无叶绿素b，有β－胡萝卜素和藻胆蛋白。分裂方式：主要以二分裂或多分裂方式进行繁殖，少数蓝细菌可形成孢子，孢子壁厚，能抵抗不良环境。61蓝细菌的特点季节分布特点：在季节变化中海水温度可能是影响蓝细菌生长的主要原因。以渤海为例，秋季蓝细菌生物量较春季蓝细菌生物量高21倍，在春季蓝细菌生物量的变化较其他浮游生物敏感，但在春季和秋季各水层的蓝细菌变化分布均与水温分布相反，说明在某一海区的某一时段温度可能不是影响蓝细菌分布变化的主要原因【1】形态特征：蓝细菌的细胞一般比细菌大，通常直径为3～10μm，最大的可达60μm，如巨颤蓝细菌。根据细胞形态差异，蓝细菌可分为单细胞和丝状体两大类。单细胞类群多呈球状、椭圆状和杆状，单生或团聚体；丝状体蓝细菌是有许多细胞排列而成的群体。蓝细菌最独特之处是含有两个或多个双键组成的不饱和脂肪酸，而细菌通常只含有饱和脂肪酸和一个双键的不饱和脂肪酸。71蓝细菌的特点季节分布特点：在季节变化中海水温度可能是影响蓝细菌生长的主要原因。以渤海为例，秋季蓝细菌生物量较春季蓝细菌生物量高21倍，在春季蓝细菌生物量的变化较其他浮游生物敏感，但在春季和秋季各水层的蓝细菌变化分布均与水温分布相反，说明在某一海区的某一时段温度可能不是影响蓝细菌分布变化的主要原因【1】渤海秋季蓝细菌生物量和叶绿素在各水层的水平分布渤海春季蓝细菌生物量和叶绿素在各水层的水平分布2蓝细菌的环境应用及原理沙漠治理：蓝细菌能在干燥和极端环境下生存。原理：蓝细菌是自养生物，不需要外源有机氮，其中的固氮蓝细菌还能固定空气中碳，而碳在沙漠中尤其缺乏【2】。最成功的蓝细菌有性质为多糖的丰富的鞘或荚膜。作用：多糖类蓝细菌可保持土壤湿润，并且具有较好的粘性，防止水和风的侵蚀。稻田固氮：蓝细菌和藻类是土壤肥力的来源之一。原理：固氮蓝细菌产生的大量胞外聚糖，可以形成粘质或胶质，在旱季固定水分【3】。作用：稻田水分充足时固氮蓝细菌能迅速繁殖，为水稻的生长提供氮源。从而延长水稻的生长季节，提高产量。2蓝细菌的环境应用及原理污染处理：蓝细菌在污水处理方面的作用已经得到证实。原理：蓝细菌能进行放养的光合作用，有时能产生结合胞外金属离子的胞外化合物。作用：蓝细菌在污水处理，水体自净中起积极作用。在氮、磷丰富的水体中生长旺盛，可作为水体富营养化的指示生物。蓝细菌毒素对水体的影响蓝细菌的毒素(Cyanobacteriatoxicant)给世界各国造成的经济损失是巨大的.这种毒素在蓝细菌内逐渐积累,以蓝细菌水花(Waterbloom)的形式出现,当干渴牛羊或马群饮用了这种含有毒素的水.在短时间内便要病倒或成群的死亡.经半个多世纪的研究表明造成这种生物性灾害(Biologicaldisaster)的原因是蓝细菌产生的肽类所致,这种肽是由几种氨基酸组成,称为神经毒肽或快速致死素(FDF)或极快致死毒(VFDF).也有另一类为生物硷.总之对水环境的生物特别是鱼类和哺乳类有很大的潜在危害.现在的环境微生物工作者应及时作出判断及时预报以免造成损失[7].2019/10/7海洋中固氮蓝细菌的介绍•海水中固定氮的量对海洋与大气间的CO2通量有很大的影响”。固定氮的量会影响海藻生长,而海藻生长时会吸收CO2,因此足够的固氮可以协助海洋吸收大气中的CO2。固氮作用也经常被用来估计海洋中的CO2储存量和吸收量,海洋因此被称为又一个“热带雨林”[4]。•生物固氮是限制海洋水生生物群落中有机体生长的重要因子,生物固氮的可利用性也影响海洋的CO2平衡和吸收,固氮藻类对营养盐贫乏海区的有机物生产具有重要意义。2019/10/7多种类蓝细菌介绍聚球藻：地球海洋中的聚球藻和原绿球藻（聚球藻的近缘种）每年要从大气中吸收相当于海洋固定大气二氧化碳总量的三分之二。此外，聚球藻在海洋微食物网中生物量循环迅速，能量转换效率高是微型浮游动物最重要的食物源之一［5］。基因组分析还发现聚球藻似乎能够利用一些有机化合物来做为合成氮和磷的原料。聚球藻吸水后聚成合丝2019/10/7多种类蓝细菌介绍颤藻：颤藻和其他蓝藻一样是最原始的绿色植物之一。它的丝状藻体是由许多原核细胞组成的。颤藻分布广泛，水沟、湿地、树皮、墙壁，池塘以及温泉中皆可发现。此外，颤藻在含有机质的水中迅速繁殖，可做为水质中有机质污染的标志之一。颤藻是分布最为广泛、生命力极强的藻类，其生长不受季节变化的影响，同时也是引起水华的主要藻体。2019/10/7颤藻水华现象2019/10/7念珠藻(Nostoc)：一类典型的耐干旱植物,它们的分布相当广泛,许多种都可在极端干燥的条件下生存数百上千年，复吸水后仍能迅速恢复代谢活性。从总体上来说,念珠藻耐干旱的机制是其结构、生理及分子水平上协调作用的综合反映[6]。3蓝细菌的应用前景自由生活的固氮微生物中,具分枝状异形细胞的蓝细菌(蓝绿藻)对生物固氮作出了最大的全球性贡献。在亚洲,它们能自然生长或被培养于稻田中以用作绿肥,在几个具有不同农业条件和土壤类型的国家内已经确知:稻田中的蓝细菌减少了为获得水稻高产所需要的以氮为基础的化肥量。更为有效的是利用满江红,一种与兰细菌即满江红鱼腥藻共生的水生蕨类,它能产生每天每公顷固定约3公斤的大气氮。不过由于在水稻栽培期间经常使用农药,导致其残留浓度增加到足以抑制蓝细菌生长的水平。最近分离得一些抗农药的固氮蓝细菌的突变型,它们能增加水稻栽培时使用的绿肥的效力,因此减少了对生产肥料时的昂贵的化工过程的依赖[8]。1.可以做肥料的蓝细菌的前景3蓝细菌的应用前景2.可以处理废物的蓝细菌的前景抗化学物的蓝细菌突变型一旦分离出来，就可以利用它裂解存在于接纳工厂和城市排放物的废水稳定池中的化学物。在生态系模型中进行实验。可在广泛的生境中找到蓝细菌，他们是把远古地球上的还原性大气转变成今天的氧化性状态的第一批需氧光自养生物。曾有报告指出：一种形成菌绒的物种水花鱼腥藻能很好地长于污染有从大型油页岩矿中沥滤出的石油的实验培养基中。3蓝细菌的应用前景3.有些种类的蓝细菌可做食用用途3蓝细菌的应用前景有些蓝细菌长期以来被用作食品来源,如螺旋藻被用作有价值的食品添加剂。在我国,发菜、葛仙米和地木耳等念珠藻是传统的珍奇佳肴,营养丰富,价值昂贵,具有食用和药用价值,在《本草纲目》和《本草纲目拾遗》等书上有详细记载。有些蓝细菌可产生一系列有用的化合物如藻胆蛋白、磷光染料、药物和疫苗等。几种念珠藻的多糖具有很高的粘度，有希望开发为食物工业上的悬浮剂、增稠剂等。3.有些种类的蓝细菌在食用用途上的前景3蓝细菌的应用前景4.我国植物蓝细菌共生研究进入世界前沿中瑞科技合作项目一固氮蓝细菌基因组多态性研究与分子标记技术平台的建立及应用,经过双方技术人员3年的共同努力,于2002年12月11日通过鉴定。固氮蓝细菌是地球上最早出现的绿色自养原核生物,不仅以其光合作用为绿色植物提供了物质基础(叶绿体的前身)和生存条件(氧气),而月在其进化过程中,分别与真菌、苔、醉、蔽、裸子直至被子植物的某些种属形成共生固氮体系,具有明显的固氮能力。如果将其固氮能力转移到水稻、小麦等作物体内,使之实现氮肥自给,将导致农业生产的革命[9]。3蓝细菌的应用前景5.蓝细菌多糖的生物活性的应用前景有科学家对大约600株（300种）蓝细菌的提取物进行了抗病毒活性的筛选，发现其中很多具有抗HIV活性的物质是硫脂类或多糖类。多种念珠藻的胞外产物及细胞提取物有广谱的抗菌作用。Hori等报道地木耳及其纤维状物质具有明显的降低大鼠胆固醇的作用，这种纤维物质应为多糖类。以上说明，蓝细菌多糖具有潜在的生物医学活性[10]。3蓝细菌的应用前景6.蓝细菌多糖的流变学特性的应用前景许多蓝细菌能分泌大量的胞外多糖，这些胞外多糖在低浓度下就能形成很高粘度的溶液。其流变学特性的切力依赖性与黄原胶类似，其时间依赖又与一些豆料植物中的半乳甘露聚糖类似。由于其粘弹特性可与市场上的其他微生物多糖相比，而且初步的技术试验表明该胞外多糖具有良好的悬浮和乳化特性，因此具有良好的前景。2019/10/7•广泛分布的原核微生物蓝细菌是一种多功能的神奇的细菌。她能够在光合作用时释放氧气，还是海洋生态系统和海洋初级生产力的重要组成部分。随着科研力量的进步，蓝细菌在环境中的作用也逐渐显露出来。它可以用于稻田固氮和沙漠治理，还在污水处理和水体的自净中起积极作用，用它可以有效的去除氮和磷。有些蓝细菌体内含对人体营养价值很高的营养成分，可以作为食物食用。并且，蓝细菌有着很好地应用前景。分离得到的抗农药的固氮蓝细菌的突变型能增加水稻栽培时使用肥力，减少对化工过程的依赖；还可以用蓝细菌裂解工厂和城市排放物的废水稳定池中的化学物，处理污染问题；有的蓝细菌多糖具有良好的悬浮和乳化特性，也具有良好的前景。有的蓝细菌多糖具有潜在的生物医学活性，可以用作抑癌剂的制作。•总之，蓝细菌还有很多神奇之处有待我们去开发和探索。4总结2019/10/7参考文献：1.春季与秋季渤海蓝细菌(聚球蓝细菌属)的分布特点肖天;王荣生态学报2002/122.蓝细菌多糖及其应用研究概况黄泽波；刘永定生物技术通报1997/043.蓝细菌的固氮郑典元生物学通报19904.海洋蓝细菌生物固氮的研究进展侯建军；黄邦钦地球科学进展2005/35.聚球藻(Synechococcus)分子生态学研究进展.马英焦念志自然科学进展2004/96.陆生念珠藻的耐干旱机制张爱红邱保胜刘志礼西北植物学报20037.蓝细菌(Cyanobacteria)毒素对水环境的影响曾昭琪环境监测管理与技术19908.可以用作肥料和处理废物的蓝细菌RabindraN.Padhy；孙熙年世界科学19869.我国植物蓝细菌共生研究进入世界前沿李成昭科技经济市场2002/1210.蓝细菌多糖研究进展王志方,艾秀莲,李晨华,王玮,王成,张伟,王博新疆农业科学2003/1谢thanks