光合细菌生物学及其在水产养殖中的应用

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1、光合细菌生物学及其在水产养殖中的应用 赵 倩 谷 巍 郭洪新 (山东宝来利来生物工程股份有限公司,山东 泰安271000) 摘 要 概述了光合细菌( PSB)的类群、 形态结构、 营养组成、 生理等特征,介绍了其在水产养殖方面的 应用现状,概括了光合细菌应用中的注意事项。旨在为光合细菌在水产养殖方面的深入研究提供参考。 关键词 光合细菌 水产养殖 应用 注意事项 近年来养殖业的壮大发展带来了一系列的问 题,水质环境恶化,养殖病害加剧,消毒剂、 化学药 物的大量使用又带来了病菌抗药性及药物残留等 问题。光合细菌是一类以光为能源,在厌氧光照 或好氧黑暗条件下利用自然界中有机物、 硫化物、 氨氮等为

2、营养进行生长和繁殖的微生物。目前, 光合细菌以其独特的生理功能和菌体丰富的营养 在水产养殖、 畜禽生产、 饲料添加剂和环境保护等 诸多领域得到了广泛的应用。本文就光合细菌的 生物学特征及在水产养殖上的应用和注意事项进 行阐述。 1 光合细菌生物学 1. 1 光合细菌形态学特征 Truper等将光合细菌(photosynthetic bacte2 ria ,简称PSB)分为1目(红螺菌目,Rhodospiril2 lales ) , 四科(红螺菌科,Rhodospirillaceae;着色 菌科, Chromatiaceae;绿菌科, Chlorobiaceae;绿 丝菌科, Chlorof l

3、exaceae)。依据 伯杰细菌鉴定 手册(第9版)将不产氧的光合细菌分为6个类 群,着色菌科、 外硫红螺菌科、 红色非硫细菌、 绿硫 细菌、 多细胞绿丝菌、 盐杆菌,共27个属1。 光合细菌因具有光合色素(叶绿素、 类胡萝卜 素等)而呈现一定颜色,一般来说红螺菌科和着色 菌科呈红、 粉红、 橙黄等;绿菌科和绿丝菌科呈绿 色,但有时也有一定例外。光合细菌形状多种多 样,有球型、 卵形、 杆形 、 弧形、 螺旋形、 环形、 半环 形、 丝形等,也可随培养条件和生长阶段而改变, 大部分单个存在。 1. 2 光合细菌的营养物质 光合细菌的营养非常丰富,几乎所有的PSB 都具有光合固氮的能力和利用固氮

4、生成物NH4 + 的能力,PSB菌体固定下来的生成物经氨基酸代 谢成蛋白质。因此, PSB菌体含有丰富的蛋白 质,粗蛋白含量高达65. 45 % ,是一种优良的蛋白 源。另外菌体含有粗脂肪约7 % ,可溶性糖类约 20 % ,粗纤维约3 %;含有17种氨基酸而且消化 率较高;同时PSB菌体中还含有对动物生长发育 起促进作用的生理活性物质 辅酶Q和相当完 全的B族维生素。尤其是叶酸、B12、 生物素等在 PSB中含量相当高,是酵母的几千倍,还含有抗 病毒物质和生长促进因子,可以用作饲料添加剂 促进禽畜和鱼类生长,增强动物抗病能力。 1. 3 光合细菌的生理特征 光合细菌是革兰氏阴性菌,在1045

5、 范围 内均可生长繁殖,最佳温度在3040,绝大多 数光合细菌的最佳p H值范围在7. 08. 5之间。 不产氧光合细菌是代谢类型复杂,获取能量和利 用有机质的能力不同,它们的代谢途径随环境变 化可以发生改变。光合细菌从营养类型看包括光 能自养型、 光能异养型及兼性营养类型;从呼吸类 型看包括好氧、 厌氧和兼性厌氧型。 光合自养细菌属于厌氧细菌,能在缺氧的条 件下进行不放氧的光合作用。光合自养细菌中的 一些含硫光合细菌,能进行类似植物的光合作用 来制造有机物。此类细菌所进行的光合作用主要 是以H2S为供氢体,CO2碳源。其反应方程式如 下: 2H2S + CO2 光 (CH2O) + H2O

6、+ 2S 光合异养细菌也叫兼性厌氧菌,可以生活在 有氧和无氧的环境中,光合异养菌在进行光合作 -7- 河北渔业2008年第6期(总第174期) 专论与综述 用是在无氧的条件下以有机物作为供氢体,以 CO2为碳源。这类细菌基本上属于非硫细菌。 其反应方程式如下: 2H2A + CO2 光 (CH 2O) + H2O + 2A 式中H2A代表有机物,(CH2 O) 表示对供氢 体基质,用于生长和繁殖。 2 光合细菌在水产养殖上的应用 光合细菌在不同的自然环境下,具有多种异 养功能(固氮、 脱氮、 固碳、 硫化物氧化等 ) , 与自然 界的氮、 磷、 硫循环有着密切的关系,在自然环境 过程中,担任着

7、重要的角色。近几十年中,对光合 细菌的应用研究也获得了很大的进展。 2. 1 优化水质,改善养殖环境 光合细菌是光能异养菌,能在厌氧光照和耗 氧黑暗两种不同条件下,以水中的有机物作为自 身繁殖的营养源,迅速分解利用水中的氨态氮、 亚 硝酸盐、 硫化氢等有害物质,以及水产动物的饵料 及粪便,有利于藻类和浮游动物数量的增加,起到 保护和净化水体水质的作用。 目前,光合细菌作为养殖水质净化剂,在国内 外均已进入生产性应用阶段。日本、 东南亚各国 和我国的养虾池和养鱼池均己普遍投放光合细菌 来改善水质,并取得了明显效果。于伟君等以每 平方米水面用1. 5 mL的光合细菌,拌入泥沙后 撒入虾池中,30

8、h后,氨态氮比对照组降低了 0. 080. 4 mg/ L ,并减少换水量多达30 %2。何 筱沽等每10 d向花鲈池中泼洒一次光合细菌,浓 度为10 mg/ L、20 mg/ L、30 mg/ L ,结果池中的亚 硝酸盐含量比对照组池降低0. 0800. 086 mg/ L ,氨态氮降低0. 1000. 125 mg/ L。 杨绍斌用复 合光合细菌去除水中氨态氮、 硫化氢,当复合光合 细菌投放量达到1. 5 %时,总氮量下降了83. 5 % , 当其投放量达到2 %时,总氮量不再下降,说明己 达到最佳去除效果,试验结果表明复合光合细菌 对鱼塘水中的氨态氮、 硫化氢有较好的去除作 用3。 2.

9、 2 作为开口饵料及动物性生物饵料的饵料 光合细菌可直接或间接用作鱼、 虾蟹类育苗 中的初期饵料。鱼苗培育成败的关键在于充足的 开口饵料。在育苗池中施放的光合细菌可被浮游 动物捕食,而浮游动物又作为各种鱼类的开口饵 料,被鱼苗摄食,从而能大幅度提高鱼苗的成活 率。光合细菌的菌体无毒,营养丰富,个体较小, 因此是枝角类和轮虫等饵料生物最适宜的饵料之 一。 张道南等使用光合细菌进行对虾育苗试验, 经过19 d的培育,结果显示:投喂菌液140 mL的 试验组,变态率为94. 1 % ,成活率为63. 7 %;投喂 菌液100 mL的试验组,变态率为91. 4 % ,成活率 为53. 9 %;没有投喂

10、光合细菌的对照组变态率为 77 % ,成活率为44. 4 %4。庞金钊等应用光合细 菌进行生产性河蟹育苗试验,变态率提高了 11. 6 %5。王绪峨等将光合细菌应用在扇贝人工 育苗中,结果表明光合细菌具有促进幼体发育和 提高出池稚贝数量的作用,其中海湾扇贝增产 12 % ,栉孔扇贝增产35 %6。 2. 3 作为饵料添加剂 光合细菌不仅具有刺激鱼的非特异性免疫功 能,提高鱼的免疫力,还可促进鱼的生长。光合细 菌菌体营养丰富,蛋白质含量高且富含生物素,如 维生素B12和辅酶Q10等,光合细菌中生物素和维 生素B12的含量比酵母等单细胞蛋白高出约百倍, 而其辅酶Q10等的含量,也比一般饵料高得多。

11、 近年国外报道发现辅酶Q10具有多种生理功能, 包括可明显提高人和动物的免疫能力7。 俞吉安等研究应用光合细菌添加剂,添加量 为2 %时,投喂草鱼、 鳙鱼和鲢鱼夏花苗成活率可 提高5 %28 % ,667m2产量可提高15 %30 % , 饵料系数下降20 %23 % ,取得了良好的经济效 益。如以光合细菌作为饵料添加剂喂养对虾,对 虾成活率、 增重率、 饵料效率均比对照组明显提 高8;刘中等以光合细菌作为成鱼养殖饵料添加 剂,经两个月投喂,出塘试验池的鲤鱼每667 m2 增产11. 7 % ,罗非鱼每667 m2增产44. 5 %。黄 均等在养殖水体中泼洒光合细菌12 mg/ L ,对 虾产

12、量增加11. 65 %21. 35 %。 2. 4 预防疾病 对鱼虾无害的光合细菌投入养殖池后,占优 势的光合细菌竞争性抑制并代替了病原菌,从而 减少或阻止了病原体的感染9。研究结果表明, 作为微生态制剂,光合细菌除了能改善养殖生态 环境外,对弧菌(下转第23页) -8- 河北渔业2008年第6期(总第174期) 专论与综述 1 2001 500 kg/ 667 m2,出塘平均规格为1 kg/ 尾,成活率88 % ,鲢鳙鱼产量300400 kg/ 667 m2,异育银鲫150 kg/ 667 m2。 3 总结 3. 1 获得高产高效 北方地区池塘养殖天峡红鱼 回是一种获得高 产高效的理想模式,

13、它对于改变池塘养殖品种结 构、 发展名优水产品养殖,提高农村渔农收入,有 积极的推动作用。 3. 2 搭配鲢、 鳙、 鲫鱼,起到互补作用 本次养殖搭配了鲢、 鳙、 鲫鱼,起到了互补和 互相促进的作用,促进了池塘效益的发挥。 3. 3 控制疫病的发生 苗种放养后,半个月内是关键性的阶段,这一 阶段是天峡红鱼 回逐步适应人工养殖新环境的过 程,除应做好鱼种的消毒和驯化外,还应有效地控 制疫病的发生。 3. 4 注重池塘水质管理 养殖过程中注重了养殖池塘的水质管理及鱼 病的预防,整个养殖过程中没有大的病害发生。 (收稿日期:2008 - 03 - 07) (上接第8页) 有一定的抑制作用,通过抑制和

14、降低虾池中弧菌 的数量,起到预防细菌性疾病发生的作用。 张道南等在实验室内采用了5株光合细菌对 3株对虾的致病弧菌进行抑制作用的研究,结果 证实了部分光合细菌菌株对致病弧菌确有明显的 抑制作用10;崔竞进等报道,投喂光合细菌的中 国对虾幼体肠道内致病菌少11。 “以菌治菌”,还 可以避免抗菌素对养殖生态环境造成的一系列负 面影响。光合细菌在水中繁殖时可释放具有抗病 能力的酶,对水中可引起细菌性疾病的病原体如 嗜水气单胞菌、 爱德华氏菌、 霉菌等均具有一定抑 制作用12。 3 水产养殖应用光合细菌注意事项 3. 1 不可与消毒杀菌剂混合使用 光合细菌为活的生命体,不可与消毒杀菌剂 混合使用。 3

15、. 2 灵活掌握用量 在改善水质方面,应灵活掌握用量和使用的 连续性,因为光合细菌只有形成优势群落后,才能 发挥最大作用。首次使用池水浓度应达到5 106L - 1以上。水质较差应加大用量和次数。 3. 3 先杀菌消毒治疗后再用光合细菌 如果养殖对象已发病,说明病原微生物的的 浓度已达到或超过发病临界点,光合细菌用量必 须很大,否则是没有明显效果的,此时先用杀菌、 消毒剂治疗,一周后再用光合细菌为好。 3. 4 光合细菌菌液的饵料应于当天投喂完毕 3. 5 光合细菌菌液不能用金属器皿贮存 贮存时最好每天光照2 h以上,以保持光合 细菌的活力。 参考文献 1何振平,王秀云,孙学文,等.光合细菌的

16、研究进展J .河北职 业技术师范学院学报,2000 ,14(1) :70 - 73 2于伟君,姚福相,侯玉成,等.光合细菌在对虾养殖中应用的初 步试验J .水产科学,1991 ,10(1) :6 - 18 3杨绍斌.复合光合细菌对鱼塘水氨态氮硫化氢的去除效应 J .环境科学与技术,2005 ,28(4) :25 - 26 4张道南,孙其焕,陈乃松,等.红螺菌科光合细菌的分离培养及 其作为鱼虾类饵料添加剂的初步研究J .水产科学,1988 ,12 (4) :367 - 369 5庞金钊.光合细菌及在水产养殖业中的应用J .齐鲁渔业, 1995 ,12(5) :11 - 14 6王绪峨,孙昭兴,刘信艺,等.光合细菌在扇贝人工育苗中的应 用J .水产学报,1994 ,18(1) :65 - 68 7沈锦玉,等.光合细菌对水产养殖水质的改良和对鱼类促生长 作用J .科技通报,200