光合细菌在有光照缺氧的环境中能进行
光合作用,利用
光能进行光合作用,利用
光能同化
二氧化碳,与绿色植物不同的是,它们的光合作用是不产氧的。光合细菌细胞内只有一个
光系统,即PSI,光合作用的原始供氢体不是水,而是H2S (或一些有机物),这样它进行光合作用的结果是产生了H2,分解有机物,同时还能固定空气的分子氮生氨。光合细菌在自身的同化代谢过程中,又完成了产氢、
固氮、分解有机物三个自然界
物质循环中极为重要的化学过程。这些独特的生理特性使它们在
生态系统中的地位显得极为重要。
在水产养殖中运用的光合细菌主要是
光能异养型
红螺菌科(Rhodospirillaceae)中的一些品种,例如
沼泽红假单胞菌(Rhodop seudanonas palustris);
在
自然界淡、海水中通常每毫升含有近百个PSB菌,光合细菌的菌体以
有机酸、
氨基酸、氨和醣类等有机物和
硫化氢作为供氧体,通过
光合磷酸化获得能量,在水中光照条件下可直接利用降解有机质和硫化氢并使自身得以增殖,同进净化了水体。
除此之外,细胞内还含有碳素储存物质糖原和聚β一羟基丁酸、
辅酶Q、抗病毒物质和生长促进因子,具有很高的饲料价值,在养殖业上有广阔的应用前景。 PSB在
厌氧光照条件下,能利用低级脂肪酸、多种二羧酸、
醇类、
糖类、
芳香族化合物等低分子有机物作为光合作用的
电子受体,进行
光能异养生长。在黑暗条件下能利用有机物作为呼吸
基质进行好氧或异养生长。光合细菌不仅能在
厌氧光照下利用
光能同化CO2,而且还能在某些条件下进行
固氮作用和在
固氮酶作用下产氢。另外,有些菌种在黑暗
厌氧条件下经
丙酮酸代谢系统作用也可产氢。光合细菌还能利用许多
有机物质如有机酸。醇、糖类转化某些有毒物质如 H2S和某些芳香族化合物等。 PSB通过
生物转化,可合成无毒、无副作用且富含各类营养物质的
菌体蛋白,不仅改善了生态环境,还为养殖业提供了高质量的饲料原料。 PSB菌体中对动物生长有促进作用的
维生素B12、生物素、泛酸、
类胡萝卜素、
叶绿素以及与造血、血红蛋白形成有关的叶酸的含量远高于一般
微生物,尤其含有人工不能合成的生物素D一异构体。这些物质在动物机体内都具有显著生理活性 在水产养殖中,养殖池按水中溶解氧含量的大小由表层向底部可分为好氧区和
厌氧区。表层生物繁殖旺盛,水质一般较好;底层则积累了鱼虾的排泄物和未消耗尽的食物残料,有机质丰富,造成微生物的大量繁殖,消耗了水中大量的氧气,导致地底层形成无氧环境,
硫酸盐还原菌大量繁殖,产生对鱼虾有毒害作用的硫化氢、
酸性物质等。养殖地底层的这种环境正好是适于光合细菌生存的条件一是具有
厌氧条件,二是光线通过上面覆盖的有氧水层这个光线过滤器,使光合细菌可以吸收到适宜生长的450-550μm波长光。光合细菌利用地底的鱼虾排泄物、食物残料以及有毒有害的硫化氢、酸性物质作为基质大量繁殖,提高水体中溶解氧含量,调节pH,并使氨氮。亚
硝酸态氮、硝酸态氮含量降低,池底淤泥蓄积量减少,有益于
藻类和微型生物数量的增加,使水体得以净化。 PSB可进行光合成、
有氧呼吸、
固氮、固碳等生理机能,且富含蛋白质、维生素、促生长因子、免疫因子等营养成分,在功能上可与
抗生素相媲美,并且更具有安全性,是
生物工程具有前景的研究领域之一。光合细菌制剂还具有独特的抗病、促生长功能,大大提高了生产性能,在应用方面显示了越来越巨大的潜力。其它在净化水质、鱼虾养殖、畜禽饲养、有机肥料及新能源的开发方面有着广阔的应用前景。