沼澤紅假單胞菌作為微生物細胞工廠的應用

李美潔，夏青青，HARWOOD C S,2，楊建明

(1.青島農業大學生命科學學院光合固碳產能中心，山東青島266109；2.華盛頓大學微生物學系，美國西雅圖98195-7240)

沼澤紅假單胞菌(Rhodopseudomonaspalustris)是一種紫色非硫細菌(purple non-sulfur bacterium，PNSB)，屬于變形菌門、紅螺菌科、紅假單胞菌屬[1]。沼澤紅假單胞菌在自然界中分布很廣泛，主要分布在光照充足的厭氧水環境中，在湖泊、土壤、沼澤、大海等均有分布[2]。沼澤紅假單胞菌新陳代謝方式多樣，可以通過自然界存在的4種代謝模式進行生長，包括光合自養、光合異養、化學自養和化學異養(圖1)[3]。

圖1 沼澤紅假單胞菌的4種新陳代謝模式[3]Fig.1 The four types metabolism of R.palustris[3]

目前，沼澤紅假單胞菌主要應用于廢水處理和水產養殖領域(圖2)。沼澤紅假單胞菌富含生物活性蛋白質、維生素、多糖、泛酸、葉酸等，可作為飼料添加劑[4]；沼澤紅假單胞菌能夠提高養殖水的含氧量，穩定pH，凈化養殖水環境[5]；沼澤紅假單胞菌還能夠提高水生生物的免疫能力，預防疾病。而且，沼澤紅假單胞菌具有很強的生物降解性能，能夠降解動植物廢棄物中和工業廢棄物中的多種成分，包括木質素單體、含氮化合物、氯化物、芳香族化合物等[6]。對沼澤紅假單胞菌的全基因組進行測序，發現其基因組中含有大量的降解基因[3]。總之，在廢水處理和水產養殖行業，沼澤紅假單胞菌有很大的研究價值，也是目前研究的重點。

圖2 沼澤紅假單胞菌的應用Fig.2 Application of Rhodopseudomonas palustris

除了以上應用，近年來，沼澤紅假單胞菌在其他方面也有應用，包括產氫氣(H2)[7]、產甲烷(CH4)[8]等燃氣和燃料，產類胡蘿卜素等萜烯化合物[9]，在微生物燃料電池(MFC)[10]、微生物電合成[11]以及光催化合成[12]等領域(圖2)。……