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西伯利亚硫红螺旋菌(Thiorhodospira sibirica)

1. 署名:西伯利亚硫红螺旋菌


2. 拉丁名:Thiorhodospira sibirica


3. 模式:模式菌株为从西伯利亚东南部赤塔地区苏打湖(Malyi Kasy Tui湖 )近岸腐烂植物团的微生物膜中首次分离得到的菌株,其相关特征被作为该菌种的标准参考 。


4. 类别:严格厌氧的光合细菌,属于光能自养型微生物,也能在一定条件下进行混合营养生长 。


5. 菌属:硫红螺旋菌属(Thiorhodospira)。该属细菌的共同特点是具有螺旋状的细胞形态,能够进行光合作用,且在代谢过程中与硫元素的转化密切相关 。


6. 形态:细胞呈螺旋形,宽度在3 - 4μm,长度为7 - 20μm 。革兰氏染色阴性,具极生鞭毛,依靠鞭毛运动。细胞外虽无明显荚膜,但存在一层较薄的黏液层。细胞内的光合内膜呈层状结构,几乎充满整个细胞,这些内膜在细胞内形成股状和螺旋状,有利于增加光合作用的面积 。细胞内含有细菌叶绿素a以及螺旋菌黄素类类胡萝卜素,使得菌体呈现红色或紫红色 。在代谢过程中,硫化物氧化的中间产物硫颗粒会沉积在细胞外周质空间和细胞外,这些硫颗粒呈球形,具有高折光性 。


7. 保藏:可能保藏于如德国微生物菌种保藏中心(DSMZ)等专业菌种保藏机构,但暂未检索到公开的具体保藏编号信息。


8. 适宜温度:最适生长温度为30°C ,属于中温微生物,在25 - 35°C的温度范围内也能较好生长,但超出这个范围,生长速度会明显下降。


9. 培养方式:严格厌氧培养,需在无氧环境中进行,例如使用厌氧培养箱,采用Hungate滚管技术或厌氧手套箱操作技术 。光照培养,以提供光合作用所需的光能,光源可选择冷白荧光灯,光照强度在1000 - 5000 lux较为适宜 。


10. 培养基:通常采用含碳酸氢钠作为碳源(如5g/L碳酸氢钠 )、氯化铵作为氮源,以及硫酸镁、氯化钙等无机盐的矿物盐培养基 。添加硫化钠或元素硫作为电子供体和硫源 。培养基pH需调节至9.0左右,以满足其嗜碱性的生长需求。


11. 分离地:西伯利亚东南部赤塔地区草原的马尔伊卡西图伊苏打湖(Malyi Kasy Tui湖)近岸腐烂植物团的微生物膜,该湖泊pH为9.5,盐度0.2% ,属于典型的碱性低盐环境。


12. 产代谢物:在光合作用过程中,以硫化氢和元素硫为光合电子供体,将其氧化,产生中间代谢产物硫颗粒 。最终氧化产物为硫酸盐 。此外,细胞内还含有细菌叶绿素a和螺旋菌黄素类类胡萝卜素等光合色素 。可能产生一些与适应碱性环境相关的酶类,如碳酸酐酶等,用于调节细胞内的酸碱平衡 。


13. 作用机理:
- 光合作用:通过细胞内的细菌叶绿素a和螺旋菌黄素类类胡萝卜素捕获光能。细菌叶绿素a吸收特定波长的光后,被激发产生高能电子,这些电子进入光合电子传递链,经过一系列的电子传递过程,产生ATP和NADPH,为细胞的生命活动提供能量和还原力 。

- 硫代谢:利用硫化氢(H?S)或元素硫(S?)作为电子供体。在酶的作用下,将H?S氧化为单质硫,单质硫可进一步被氧化为硫酸盐 。在这个过程中,电子传递与光合磷酸化相偶联,从而获取能量 。
- 碳同化:以二氧化碳作为主要碳源,通过卡尔文循环将二氧化碳固定,合成细胞生长所需的有机物质 。在有合适有机碳源(如醋酸盐、丙酮酸盐等)存在时,也能利用这些有机碳进行混合营养生长 。


14. 应用数据:目前关于西伯利亚硫红螺旋菌的应用研究相对较少,但基于其生理特性,具有潜在的应用价值 :
- 环境修复领域:可用于处理含硫化物的碱性废水,理论上能够将废水中的硫化物氧化去除,降低废水的污染程度。在模拟实验中,对初始浓度为50mg/L的硫化物废水,经过一定时间的处理,硫化物去除率可达70%以上 。
- 微生物学研究:作为嗜碱性紫色硫细菌的典型代表,是研究微生物在极端碱性环境下生存机制、光合作用进化以及硫循环相关过程的重要模式生物 。

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