转基因光合细菌，光合细菌作用原理与分类

转基因光合细菌，光合细菌作用原理与分类

光合细菌是一类特殊的微生物，可以利用光能进行生长代谢。光合细菌（Photosynthetic bacteria）是指可以在光照下进行光合作用的厌氧或兼氧生长的一类细菌。光合细菌在自然界的分布非常广泛，从土壤到江河湖海等各类型水体中均有分布，对自然界有非常重要的作用。早在19世纪，人们就知道光合细菌的存在，对其进行了长期的研究。目前，光合细菌已经被广泛运用到废水处理、资源化生产、预防鱼蝦类、家畜类疾病等各个领域。那么转基因光合细菌是怎么回事？下面介绍光合细菌作用原理及分类。

转基因光合细菌

通过“荧光原位杂交”技术检测到，在尚未进食的幼年绿叶海蛞蝓染色体中，也存在着其父母吸收的海藻基因。也就是说，这种吸收外源基因获得的形状，是可遗传的，属于一种典型的天然转基因现象。

而事实上，天然的转基因现象在自然界并不少见。科学家推测大约在15亿年前，某种光合细菌本原核生物吞噬之后意外的没有被完全吸收，其中的基因被保存了下来并且一代代遗传下去，变成了现在的叶绿体。

科学家将这种奇特的基因传递过程成为“水平基因传递（HGT）”。在进化早期，水平基因传递可能扮演着重要的角色。

光合细菌属革兰氏阴性菌，形状各异，颜色一般为红色、粉色、橙色、绿色等，主要通过二分裂、出芽等形式进行繁殖。

光合细菌分为有产氧的光合细菌和不产氧的光合细菌，其中前者主要主要指蓝细菌目（Cyanobacteria）中的各种细菌。不产氧的光合细菌（Anoxygenic phototrophic bacteria）的种类非常多，主要包括以下4类：绿硫细菌（Green sulfur bacteria）、绿色非硫细菌（Green non-sulfur bacteria）、紫细菌（Purple bacteria）。

光合细菌作用原理

光合细菌是一类以光作为能源，能在厌氧光照或好氧黑暗条件下利用自然界中的有机物、硫化物、氨等作为供氢体兼碳源进行光合作用的微生物，具有固氮、固碳、降解亚硝酸盐、脱氢、氧化硫化物等不同种生理生化功能，在自然界的碳、氮、硫循环中发挥着重要作用。

光合细菌既可以作为原始的生产者固定太阳能，吸收CO2，也可以作为分解者通过太阳能分解其他物质。

光合细菌的分类

光合细菌是植物表面与土壤环境中微生物群落的一个重要组成部分。光合细菌即利用细菌叶绿素(Bacteriochlorophyll，BChl)完成光合自养的一类微生物总称。

光合细菌分为产氧（Oxygenic）与不产氧(Anoxygenic)两大类。

产氧光合细菌以水分子为供电子体，在光合作用过程中形成O2。产氧光合细菌主要来自蓝细菌（Cyanobacteria）和原绿生物（Prochlorophytes）。不产氧光合细菌（Anoxygenic photosynthetic bacteria）在光合作用中不产生O2，其供电子体为水分子以外的其他有机或无机化合物。

不产氧光合细菌是光合细菌的一个主要类群，按其光合作用反应中心的类型可分为两类：一类含有铁-硫型光合反应中心（RC1），其成员分布在厚壁菌门（Firmicutes）、绿硫菌门（Chlorobi）和光酸杆菌门（Acidobacteria）中；另一类含有脱镁叶绿素-醌型光合反应中心（RC2），其成员分布在变形菌门（Proteobacteria）与绿弯菌门（Chloroflex）中。迄今为止，已有353个种的APSB在分类学上归属到这5个细菌的门中。依据其供电子体以及其他代谢特征的差异，APSB又划分为以H2S为供电子体的紫色硫细菌（Purple sulfur bacteria）、绿色硫细菌（Green sulfur bacteria），以其他小分子化合物作为供电子体的紫色非硫细菌（Purple non-sulfur bacteria）、绿色非硫细菌（Green non-sulfur bacteria）、日光杆菌（Heliobacteria）。

光合细菌是生态环境修复、农业功能微生物资源利用、能源微生物开发等领域备受瞩目的一类细菌。光合细菌的代谢功能多样性使光合细菌菌株具有适应多种极端环境的特性。光合细菌中的紫色非硫细菌，如沼泽红假单胞菌Rhodopseudomonas palustris在不同的生长条件下可灵活调控4种代谢方式获得能源与维持生长：光能自养型（利用光能，CO2）、光能异养型（利用光能、有机质）、化能异养型（利用有机质作为碳源与能源）和化能自养型（利用有机质为能源、CO2为碳源）。

这种代谢特征使光合细菌在高盐、重金属污染、高农药残留的土壤环境具有比其他微生物更强的耐受能力。光合细菌能利用许多不同的底物为其代谢提供物质基础，且对重金属离子和农药等有毒物质具有高度耐受性，因此被广泛应用于工业废水处理、环境重金属移除、化工废弃物和农药残留降解等领域。

文章来源： 安徽农学通报、中国生物防治学报、江无尘5分钟科普