健康生長(zhǎng)期：

顏色：深紅色、紫紅色或粉紅色（因菌株和光照條件略有差異）。

原因：菌體合成大量細(xì)菌葉綠素（Bchl a）和類胡蘿卜素（如螺菌黃素），用于光合作用。

透明度：均勻渾濁，無明顯沉淀或分層。

對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期后期：

顏色可能變淺：因部分菌體進(jìn)入穩(wěn)定期，代謝速率下降，色素合成減少。

二、顏色異常與潛在問題分析

1. 顏色變淺或發(fā)白

可能原因：

營(yíng)養(yǎng)缺乏：碳源（如乙酸鈉）或氮源（如NH?Cl）耗盡，導(dǎo)致菌體停止增殖。

光照不足：光合色素合成受阻（需光照強(qiáng)度1000-5000 lux，波長(zhǎng)800-900 nm近紅外光）。

氧化壓力：培養(yǎng)基氧化還原電位過高（需添加半胱氨酸、Na?S等還原劑）。

溫度不適：超出最適生長(zhǎng)溫度（30-35℃），高溫導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性，低溫抑制代謝。

解決方案：

補(bǔ)加新鮮培養(yǎng)基或關(guān)鍵營(yíng)養(yǎng)（如補(bǔ)加0.2%乙酸鈉）。

調(diào)整光源波長(zhǎng)和強(qiáng)度，使用紅外LED燈或白熾燈。

補(bǔ)充還原劑（如0.05% Na?S·9H?O）并通氮?dú)怛?qū)氧。

嚴(yán)格控溫在30-35℃范圍內(nèi)。

2. 顏色變綠或藍(lán)綠色

可能原因：

雜菌污染：綠硫細(xì)菌（如Chlorobium）或藍(lán)細(xì)菌（如Synechocystis）競(jìng)爭(zhēng)性生長(zhǎng)。

光質(zhì)不匹配：使用短波長(zhǎng)光源（如藍(lán)光）誘導(dǎo)異常色素表達(dá)。

解決方案：

鏡檢確認(rèn)污染（綠硫細(xì)菌呈桿狀、藍(lán)細(xì)菌有光合片層），更換培養(yǎng)基并嚴(yán)格滅菌（121℃ 20分鐘）。

使用長(zhǎng)波長(zhǎng)光源（＞800 nm）或添加濾光片。

3. 顏色變棕黃或灰褐色

可能原因：

代謝產(chǎn)物積累：硫化物（如H?S）或有機(jī)酸過量導(dǎo)致pH下降（理想pH 6.8-7.5）。

菌體自溶：長(zhǎng)期培養(yǎng)未傳代，菌體死亡后釋放胞內(nèi)物質(zhì)。

解決方案：

監(jiān)測(cè)并調(diào)節(jié)pH（添加1M NaOH或緩沖液如HEPES）。

縮短培養(yǎng)周期，及時(shí)轉(zhuǎn)接新鮮培養(yǎng)基（每3-5天傳代一次）。

4. 顏色發(fā)黑或有黑色沉淀

可能原因：

硫化物沉淀：過量硫源（如Na?S）在酸性條件下生成FeS或MnS黑色沉淀。

重金屬毒性：培養(yǎng)基中Fe2?、Cu2?等離子濃度過高。

解決方案：

降低硫源濃度，控制pH在7.0以上防止硫化物析出。

使用去離子水配制培養(yǎng)基，添加EDTA（0.01-0.1 mM）螯合重金屬。

三、顏色變化的分子機(jī)制與深層解析

1. 光合色素合成的調(diào)控

細(xì)菌葉綠素（Bchl a）與類胡蘿卜素的平衡

正常紅色源于Bchl a（吸收近紅外光）與類胡蘿卜素（吸收藍(lán)綠光，起光保護(hù)作用）的協(xié)同表達(dá)。

顏色變淺：可能因光照過強(qiáng)導(dǎo)致類胡蘿卜素占比升高（菌體啟動(dòng)光保護(hù)機(jī)制），或氮源不足抑制Bchl合成。

顏色發(fā)綠：若污染藍(lán)細(xì)菌（含葉綠素a）或綠硫細(xì)菌（含Bchl c/d），光譜吸收峰偏移至可見光區(qū)（如680 nm）。

2. 氧化還原狀態(tài)對(duì)色素的影響

培養(yǎng)基中還原劑（如Na?S）不足時(shí)，Eh（氧化還原電位）升高，抑制光合膜系統(tǒng)發(fā)育，導(dǎo)致Bchl合成受阻。

檢測(cè)建議：使用鉑電極實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)Eh值，目標(biāo)范圍-150～-250 mV（厭氧光合代謝的典型值）。

3. 硫代謝與顏色異常

沼澤紅假單胞菌可利用硫化物（S2?）作為電子供體，但過量硫化物會(huì)導(dǎo)致：

黑色沉淀：S2?與Fe2?生成FeS（培養(yǎng)基含鐵時(shí)）。

pH驟降：硫氧化產(chǎn)生H?SO?，抑制菌體生長(zhǎng)（顏色變黃褐）。

對(duì)策：控制硫源濃度（≤1 mM），添加pH緩沖劑（如10 mM MOPS）。

四、高級(jí)培養(yǎng)優(yōu)化策略

1. 動(dòng)態(tài)補(bǔ)料培養(yǎng)

問題：分批培養(yǎng)中碳源（如乙酸）快速耗盡，導(dǎo)致生長(zhǎng)停滯（顏色變淺）。

解決方案：

采用恒化器（Chemostat）連續(xù)培養(yǎng)，維持碳氮比穩(wěn)定。

補(bǔ)料策略：當(dāng)OD660達(dá)到0.8時(shí)，流加0.5%乙酸鈉（每小時(shí)補(bǔ)加體積的1%）。

2. 光生物反應(yīng)器設(shè)計(jì)

光路優(yōu)化：

使用光纖導(dǎo)光系統(tǒng)，確保培養(yǎng)液內(nèi)部光均勻分布（避免表面光過強(qiáng)而底層光不足）。

光波長(zhǎng)選擇：優(yōu)先使用850-900 nm LED（匹配Bchl a吸收峰）。

控氧技術(shù)：

微好氧條件下，通入N?:CO?=95:5混合氣體，維持溶解氧＜0.1 mg/L（避免光合系統(tǒng)氧化損傷）。

3. 代謝組學(xué)輔助診斷

若顏色異常且常規(guī)方法無效，可檢測(cè)培養(yǎng)液中代謝物：

液相色譜（HPLC）：分析乙酸、丙酸等有機(jī)酸殘留量，判斷碳源利用率。

氣相色譜（GC）：檢測(cè)H?S、CO?等氣體代謝產(chǎn)物，評(píng)估硫代謝是否失衡。

五、疑難案例解析

案例1：菌液顏色反復(fù)變白

現(xiàn)象：接種后初期呈紅色，3天后變白，補(bǔ)加營(yíng)養(yǎng)后恢復(fù)，但循環(huán)出現(xiàn)。

診斷：

鏡檢發(fā)現(xiàn)菌體聚集成團(tuán)（生物膜），導(dǎo)致傳代不均。

檢測(cè)發(fā)現(xiàn)培養(yǎng)基中Mg2?不足（＜0.1 mM），影響細(xì)胞膜穩(wěn)定性。

解決：

添加5 mM MgSO?，并加入0.01% Tween 80分散菌體團(tuán)聚。

改用磁力攪拌培養(yǎng)（轉(zhuǎn)速50 rpm）增強(qiáng)傳質(zhì)。

案例2：顏色呈異常紫黑色

現(xiàn)象：菌液呈紫黑色，離心后上清為黃色，沉淀為黑色顆粒。

診斷：

X射線衍射（XRD）顯示沉淀含F(xiàn)e?O?（磁鐵礦），因培養(yǎng)基中Fe2?過量（＞5 mM）且pH＞7.5時(shí)自發(fā)氧化。

解決：

降低FeSO?濃度至0.1 mM，添加10 mM EDTA螯合游離Fe2?。

控制pH在7.0以下（通過調(diào)節(jié)CO?通氣比例）。

六、長(zhǎng)期維護(hù)與菌種保藏

1. 防止菌種退化的措施

傳代頻率：每2周轉(zhuǎn)接一次，避免長(zhǎng)期靜置培養(yǎng)（易誘發(fā)突變）。

抗逆性強(qiáng)化：

在培養(yǎng)基中逐步增加光照強(qiáng)度（從1000 lux至3000 lux），篩選高活力菌株。

添加0.5%海藻糖作為保護(hù)劑，減少傳代過程中的氧化損傷。

2. 高效保藏方法

短期保存：

穿刺半固體培養(yǎng)基（含0.3%瓊脂），4℃避光可存活3個(gè)月。

長(zhǎng)期保存：

甘油冷凍管：菌液與40%甘油混合（終濃度20%），-80℃保存5年以上。

冷凍干燥：添加脫脂牛奶作為保護(hù)劑，真空凍干后-20℃儲(chǔ)存（存活率＞90%）。

七、常見問題快速響應(yīng)表

 什么是光合細(xì)菌？

光合細(xì)菌（Photosynthetic Bacteria，簡(jiǎn)稱PSB）是一類能夠利用光能進(jìn)行光合作用的微生物。它們廣泛存在于土壤、水體和植物根際中，是自然界中重要的生態(tài)調(diào)節(jié)者。光合細(xì)菌能夠?qū)⒖諝庵械牡獨(dú)廪D(zhuǎn)化為植物可吸收的氮素，同時(shí)分解有機(jī)物質(zhì)，釋放出對(duì)植物生長(zhǎng)有益的營(yíng)養(yǎng)成分。

  光合細(xì)菌如何助力農(nóng)作物增產(chǎn)？

1. 提高養(yǎng)分利用率  

光合細(xì)菌能夠?qū)⑼寥乐械挠袡C(jī)質(zhì)分解為植物可吸收的小分子營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，同時(shí)固定空氣中的氮?dú)猓D(zhuǎn)化為銨態(tài)氮供植物利用。這樣一來，作物可以更高效地吸收養(yǎng)分，減少化肥的使用，降低成本。

2. 促進(jìn)根系發(fā)育  

光合細(xì)菌分泌的多種生長(zhǎng)激素（如吲哚乙酸、細(xì)胞分裂素等）能夠刺激作物根系生長(zhǎng)，增加根系的吸收面積，從而增強(qiáng)作物對(duì)水分和養(yǎng)分的吸收能力。

3. 增強(qiáng)抗病抗逆能力  

光合細(xì)菌能夠抑制土壤中有害微生物的繁殖，減少病害的發(fā)生。同時(shí)，它們還能提高作物的抗逆性，幫助作物更好地應(yīng)對(duì)干旱、鹽堿等不良環(huán)境。

4. 改善土壤結(jié)構(gòu)  

光合細(xì)菌通過分解有機(jī)質(zhì)，促進(jìn)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成，增加土壤的通氣性和保水性，為作物根系提供更健康的生長(zhǎng)環(huán)境。

5. 減少環(huán)境污染  

與傳統(tǒng)化肥相比，光合細(xì)菌是一種綠色、環(huán)保的微生物制劑。它的使用可以減少化肥和農(nóng)藥的用量，降低農(nóng)業(yè)面源污染，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。

 實(shí)際應(yīng)用效果

在實(shí)際農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，光合細(xì)菌已被廣泛應(yīng)用于水稻、小麥、蔬菜、果樹等多種作物。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，使用光合細(xì)菌后，作物產(chǎn)量平均提高10%30%，同時(shí)果實(shí)品質(zhì)顯著提升，糖度、維生素含量等指標(biāo)均有改善。

例如：  

 水稻：增產(chǎn)15%20%，稻米口感更佳。  

 番茄：果實(shí)更大、更均勻，糖度提高。  

 果樹：葉片更綠，果實(shí)著色更好，耐儲(chǔ)存性增強(qiáng)。

  如何使用光合細(xì)菌？

光合細(xì)菌的使用方法簡(jiǎn)單易行：  

1. 拌種：將光合細(xì)菌稀釋后與種子混合，促進(jìn)種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)。  

2. 灌根：將菌液稀釋后直接澆灌作物根部，增強(qiáng)根系活力。  

3. 葉面噴施：將菌液稀釋后噴灑在葉片上，提高光合作用效率。  

4. 土壤改良：將光合細(xì)菌與有機(jī)肥混合施用，改善土壤微生態(tài)。

  綠色農(nóng)業(yè)的未來選擇

光合細(xì)菌不僅是農(nóng)作物增產(chǎn)的“綠色引擎”，更是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要工具。它讓農(nóng)業(yè)生產(chǎn)更高效、更環(huán)保，同時(shí)也為消費(fèi)者提供了更健康、更安全的農(nóng)產(chǎn)品。

如果您也想讓您的農(nóng)田煥發(fā)新生，不妨試試光合細(xì)菌！  

光照，是影響微藻生長(zhǎng)的最重要環(huán)境因子之一。它對(duì)微藻的生長(zhǎng)、繁殖、藻體顏色、細(xì)胞形態(tài)及胞外多糖積聚都有著重要的影響。

在這場(chǎng)無聲的對(duì)話中，光照就像是微藻的“指揮家”，引導(dǎo)著它們的生命節(jié)奏。當(dāng)光照充足時(shí)，微藻會(huì)充分吸收陽(yáng)光中的能量，進(jìn)行光合作用，將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)和氧氣。在這個(gè)過程中，微藻會(huì)合成各種蛋白質(zhì)、脂肪和碳水化合物，為自身的生長(zhǎng)和繁殖提供所需的營(yíng)養(yǎng)。

然而，光照并不是越多越好。當(dāng)光照強(qiáng)度過高時(shí)，微藻可能會(huì)受到光抑制，導(dǎo)致光合作用效率下降，甚至?xí)?duì)其生長(zhǎng)和生存造成不利影響。此外，光照時(shí)間和光照周期也會(huì)對(duì)微藻的生長(zhǎng)和代謝產(chǎn)生影響。不同的微藻對(duì)光照的需求和適應(yīng)能力也有所不同，有些微藻喜歡強(qiáng)光環(huán)境，而有些微藻則更適應(yīng)弱光環(huán)境。

除了光照，溫度、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和其他環(huán)境因素也會(huì)對(duì)微藻的生長(zhǎng)和代謝產(chǎn)生影響。因此，在培養(yǎng)微藻時(shí)，需要綜合考慮這些因素，為微藻提供適宜的生長(zhǎng)環(huán)境。

總之，微藻與光照之間的關(guān)系是微妙而復(fù)雜的。了解光照對(duì)微藻的影響，對(duì)于我們更好地利用微藻資源、保護(hù)環(huán)境、開發(fā)新的生物技術(shù)等方面都具有重要的意義。讓我們不再誤解“藻”，而是通過深入研究和探索，更好地與它們進(jìn)行這場(chǎng)無聲的對(duì)話。

如果您想了解更多的藻知識(shí)，請(qǐng)聯(lián)系我們。我們是一家做藻及光反應(yīng)器的公司。做藻，我們是認(rèn)真的！

市政污水廠二級(jí)出水雖然經(jīng)過了初步處理，但仍可能含有一定量的有機(jī)物、氮、磷等污染物。微藻憑借其強(qiáng)大的生命力和獨(dú)特的生理特性，成為了凈化這些污水的天然能手。

微藻能夠通過光合作用吸收水中的二氧化碳，并將其轉(zhuǎn)化為有機(jī)物，從而降低水中的碳含量。同時(shí)，它們還能攝取水中的氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，有效減少水體的富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象。微藻的生長(zhǎng)過程如同一場(chǎng)無聲的凈化盛宴，將污水中的污染物逐漸轉(zhuǎn)化為自身的營(yíng)養(yǎng)成分，實(shí)現(xiàn)了對(duì)污水的深度凈化。

此外，微藻還能產(chǎn)生多種有益物質(zhì)，如抗氧化劑、多糖等，進(jìn)一步提升了凈化效果和水質(zhì)的品質(zhì)。

微藻對(duì)市政污水廠二級(jí)出水的凈化作用，不僅為我們提供了一種綠色、可持續(xù)的污水處理方式，也讓我們看到了大自然的神奇力量。讓我們更加深地了解和利用微藻的凈化能力，為保護(hù)水資源、改善環(huán)境質(zhì)量貢獻(xiàn)出我們的力量。

相信在不久的將來，“藻知道”的故事將在更多的地方被傳頌，微藻將在環(huán)保事業(yè)中綻放出更加耀眼的光芒。

參考文獻(xiàn)：

解清杰,姜姍,管向偉,等.基于小球藻的淺層藻床反應(yīng)器對(duì)市政污水廠二級(jí)出水的凈化效果[J].江蘇大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2024,45(03):367-372.

這項(xiàng)由美國(guó)自然歷史博物館、哥倫比亞大學(xué)和亞利桑那大學(xué)的科學(xué)家們領(lǐng)導(dǎo)的研究發(fā)現(xiàn)，五種單細(xì)胞綠藻在“饑餓”的時(shí)候會(huì)吃掉細(xì)菌，而且只在這些細(xì)菌還活著的時(shí)候才吃。這項(xiàng)研究今天發(fā)表在《ISME》雜志上。

“傳統(tǒng)上，我們認(rèn)為綠藻是純粹光合作用的有機(jī)體，通過在陽(yáng)光下浸泡生產(chǎn)它們的食物，”美國(guó)自然歷史博物館副館長(zhǎng)、該研究的論文通訊作者之一Eunsoo Kim指出，“但我們已經(jīng)了解到，在條件適宜的情況下，有許多種綠藻也可以吃掉細(xì)菌。另外我們還發(fā)現(xiàn)，作為進(jìn)食者它們是多么得挑剔?！?/span>

2013年，Kim和她的同事們首次提供了綠藻以細(xì)菌為食的確鑿證據(jù)，他們?cè)谝环N產(chǎn)自明胞菌屬的藻類中證明了這一點(diǎn)。雖然該領(lǐng)域的一些人認(rèn)為這種行為是罕見的例外，但Kim的實(shí)驗(yàn)室繼續(xù)探索混合營(yíng)養(yǎng)是否也存在于其他類型的綠藻中。在哥倫比亞大學(xué)拉蒙特-多爾蒂地球觀測(cè)站的研究生Nicholas Bock和博物館博士后Sophie Charvet領(lǐng)導(dǎo)的研究小組提出一種新的實(shí)驗(yàn)方法之前，這是一種很難證實(shí)的行為。

研究人員使用一種無毒熒光染料標(biāo)記的活細(xì)菌進(jìn)行了喂食實(shí)驗(yàn)，并將這些細(xì)菌跟五種不同的單細(xì)胞綠藻–被叫做prasinophytes–結(jié)合，然后通過流式細(xì)胞儀進(jìn)行分析。據(jù)悉，流式細(xì)胞儀可以幫助科學(xué)家分析溶液中的細(xì)胞特性。流式細(xì)胞儀檢測(cè)到隨著時(shí)間的推移，藻類細(xì)胞中的綠色熒光水平不斷增加，這表明藻類正在吞噬發(fā)光的細(xì)菌。為了確認(rèn)確實(shí)發(fā)生了吞食，研究人員使用了高精度顯微鏡來確定綠色熒光從海藻細(xì)胞內(nèi)部發(fā)出。在這個(gè)過程中，研究小組發(fā)現(xiàn)了這些挑食者的兩個(gè)特別的怪癖：他們測(cè)試的藻類只吃活細(xì)菌（實(shí)驗(yàn)中死亡的細(xì)菌沒有被碰過），當(dāng)其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量較低時(shí)，它們吃得更多。這些發(fā)現(xiàn)對(duì)綠藻的環(huán)境研究具有重大意義。

“傳統(tǒng)上，當(dāng)人們研究海洋中的藻類對(duì)環(huán)境樣本的細(xì)菌攝食時(shí)，他們使用熒光標(biāo)記的細(xì)菌，這些細(xì)菌在標(biāo)記過程中被殺死，”Charvet說道，“至少在我們培養(yǎng)的五種藻類菌株中，它們優(yōu)先以活細(xì)菌為食，而似乎忽略了被殺死的細(xì)菌。這意味著，由于所使用的方法，藻類對(duì)自然環(huán)境中細(xì)菌群落的影響可能被嚴(yán)重低估了?！?/span>

綠藻遍布世界各地并幫助形成了水生食物網(wǎng)的基礎(chǔ)。跟其他光合作用的有機(jī)體如藍(lán)藻、硅藻和甲藻–它們有一個(gè)總稱浮游植物–一起，綠藻起到了某種生物碳泵的作用，其消耗二氧化碳的規(guī)模相當(dāng)于陸地生態(tài)系統(tǒng)中的樹木和其他陸地植物。

Bock說道：“幾十年來，科學(xué)家們已經(jīng)能夠發(fā)射衛(wèi)星并通過測(cè)量葉綠素獲得光學(xué)數(shù)據(jù)來推斷全球浮游植物的分布。通過研究，我們已經(jīng)了解到浮游植物對(duì)碳循環(huán)至關(guān)重要。這里的假設(shè)是所有的葉綠素只是代表光合作用。這不能解釋混合營(yíng)養(yǎng)的部分，因?yàn)闆]有簡(jiǎn)單的方法來檢測(cè)它們是否在吃其他細(xì)胞。我們的研究強(qiáng)調(diào)，實(shí)際情況要復(fù)雜得多。”

在Bock和Charvet領(lǐng)導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，研究人員利用美國(guó)自然歷史博物館和畢格羅海洋科學(xué)實(shí)驗(yàn)室的John Burns建立的基于基因的預(yù)測(cè)模型來研究綠藻吃細(xì)菌。這些預(yù)測(cè)跟實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致，并表明這種行為在綠藻生命樹中更為普遍。

　　光合細(xì)菌在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的運(yùn)用非常廣泛，是凈水、調(diào)水的小能手。光合細(xì)菌可以降解水體中的有機(jī)物，如魚蝦殘餌、糞便等，可以吸收水中的有害物質(zhì)，如氨氮、亞硝酸鹽、硫化氫等。水產(chǎn)養(yǎng)殖中長(zhǎng)期使用光合細(xì)菌，可以有效避免有害物質(zhì)沉積，減少魚蝦生病的機(jī)率，提高魚蝦產(chǎn)量。

　　現(xiàn)在我們來介紹下，養(yǎng)殖戶如何自己培育光合細(xì)菌？

　　養(yǎng)殖戶自己培育光合細(xì)菌不僅使用效果好，而且成本還很低！

　　我們以培育100公斤光合細(xì)菌為例，需要以下原料：光語光合細(xì)菌培養(yǎng)基1袋；光合細(xì)菌菌種20公斤；清潔水80公斤，另備一個(gè)能盛裝100公斤液體的塑料桶。

　　具體培育方法：

　　首先將1袋光合細(xì)菌培養(yǎng)基溶入清潔水中，包括光合細(xì)菌培養(yǎng)基中的“小袋”原料也要加入。

　　然后加入20公斤光合細(xì)菌菌種，攪拌均勻后分裝入魚苗袋或塑料膜袋中。

　　影響光合細(xì)菌培育速度的主要因素是環(huán)境溫度、光照，通常經(jīng)過4-15天時(shí)間就培育成功了。培育好的光合細(xì)菌pH值在8以上，顏色為紫紅色，略帶濃稠度，味道偏臭。

　　對(duì)于有經(jīng)驗(yàn)的培育者，批量培育，相對(duì)更粗放。

2019年由浙江省海洋水產(chǎn)養(yǎng)殖研究所肖國(guó)強(qiáng)研究員，蔡景波高級(jí)工程師等負(fù)責(zé)的浙江省省級(jí)重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目“重要漁業(yè)水域生態(tài)容量評(píng)估及生態(tài)修復(fù)關(guān)鍵技術(shù)-海水池塘養(yǎng)殖容量及生態(tài)修復(fù)關(guān)鍵技術(shù)研究”，旨在解決海水池塘養(yǎng)殖的生態(tài)修復(fù)問題。樂清光語生物科技有限公司參與其中的塘口高活性海水微生物，菌藻培養(yǎng)的光生物反應(yīng)器設(shè)計(jì)和制造。

2020年，項(xiàng)目組認(rèn)為穩(wěn)定優(yōu)勢(shì)高活性的微生物生態(tài)系統(tǒng)對(duì)于海水池塘的生態(tài)穩(wěn)定性至關(guān)重要，研究人員付諸實(shí)踐，設(shè)計(jì)了用海水池塘原水經(jīng)過簡(jiǎn)單砂濾后加上培養(yǎng)基和菌種，藻種直接培養(yǎng)微生物的技術(shù)，簡(jiǎn)單可行，老百姓容易掌握。

原有海水池塘長(zhǎng)期受到如下問題困擾：

1、亞硝酸鹽受到天氣影響，常年在0.3-1.1mg/L；

2、溶氧不穩(wěn)定，白天5-8mg/L，晚上1-3mg/L；

3、養(yǎng)殖品種魚腥味很大；

4、水質(zhì)渾濁，影響藻類光合作用

光語生物按照設(shè)計(jì)為試驗(yàn)示范塘提供4套100L前置柱狀光生物反應(yīng)器和1套2600L的管道式光生物反應(yīng)器。利用前置光生物反應(yīng)器擴(kuò)培需要的光合細(xì)菌或者有益藻類，達(dá)到一定濃度后，接種到2600L的管道式光生物反應(yīng)器里，利用自然光進(jìn)行光合培養(yǎng)。在3-5天后達(dá)到高濃度后均勻釋放到100畝的池塘里。

經(jīng)過1-2次潑灑，水質(zhì)在7-10天后明顯變化，亞硝酸鹽降到0.1mg/L，溶氧穩(wěn)定在5-7mg/L，水質(zhì)清爽，養(yǎng)殖品種魚腥味減少，賣相變好。唯一的問題是目前滸苔數(shù)量增多，需要人工打撈。

后期光語生物將協(xié)助項(xiàng)目組完成其他設(shè)施的制造和完善，并為養(yǎng)殖戶提供培養(yǎng)基和菌種，藻種支持。

光語生物科技有限公司積累了8年的光生物反應(yīng)器制作技術(shù)，為客戶提供多種不同場(chǎng)合的管道式光生物反應(yīng)器生產(chǎn)光合細(xì)菌的解決方案，既可以為客戶提供物美價(jià)廉的光生物反應(yīng)器培養(yǎng)光合細(xì)菌方案，同時(shí)又可以提供一些簡(jiǎn)易的培養(yǎng)設(shè)備。

同時(shí)光語又是一家光合細(xì)菌菌種和技術(shù)服務(wù)提供商，不單單為客戶提供光合細(xì)菌培養(yǎng)用的光生物反應(yīng)器，還可以為客戶提供生產(chǎn)穩(wěn)定，繁殖迅速的優(yōu)質(zhì)菌種和培養(yǎng)技術(shù)，保證客戶買得起設(shè)備，培養(yǎng)光合細(xì)菌成功，不會(huì)出現(xiàn)設(shè)備買了養(yǎng)不起來光合細(xì)菌的情況，還可以為客戶單位的技術(shù)工程師提供培訓(xùn)服務(wù)。

光語專門研發(fā)了光合細(xì)菌適用的LED光源，代替已經(jīng)淘汰的白熾燈，實(shí)現(xiàn)光合細(xì)菌訂單式工廠化生產(chǎn)，縮短光合細(xì)菌培養(yǎng)時(shí)間到3-7天。

LED的光照強(qiáng)度可以達(dá)到1000μE（μmol/m2/s，相當(dāng)于10萬lux的大陽(yáng)光強(qiáng)度）

光合細(xì)菌最高濃度可以達(dá)到吸光度OD=3.4，平均OD=1.4-2左右。

本期（2018年4月5日）在線發(fā)表的兩篇Nature長(zhǎng)文分別報(bào)道了高分辨率的反應(yīng)中心和天線的超級(jí)復(fù)合體結(jié)構(gòu)（LH1-RC）2,3。這是繼2014年日本茨城大學(xué)王征宇團(tuán)隊(duì)與合作者解析了紫色光合細(xì)菌Thermochromatiumtepidum晶體結(jié)構(gòu)（Niwa?et al?2014）之后4，此研究領(lǐng)域迎來的終極突破。日本岡山大學(xué)沈建仁團(tuán)隊(duì)與王征宇團(tuán)隊(duì)合作再次將Tch.Tepidum的LH1-RC晶體分辨率提高到1.9埃。此高分辨率晶體結(jié)構(gòu)揭示了LH1-RC蛋白和多種輔因子更加清晰的精細(xì)結(jié)構(gòu)，與1988年諾獎(jiǎng)的反應(yīng)中心結(jié)構(gòu)相比，此超級(jí)復(fù)合體結(jié)構(gòu)描繪了反應(yīng)中心結(jié)合外圍天線的狀態(tài)，描述了中心與天線（16組α和β亞基對(duì)）的結(jié)合方式（圖1），以及天線復(fù)合體中鈣離子的準(zhǔn)確位置和結(jié)合環(huán)境。也對(duì)醌轉(zhuǎn)移單子的路徑和機(jī)制進(jìn)行了描述。

同時(shí)，英國(guó)謝菲爾德大學(xué)的Hunter教授團(tuán)隊(duì)通過冷凍電鏡技術(shù)對(duì)Blastochloris?viridis的LH1-RC復(fù)合體進(jìn)行了結(jié)構(gòu)解析，分辨率為2.9埃。此紫色光合細(xì)菌即是當(dāng)年獲諾貝爾獎(jiǎng)的菌株，Tch.tepidum為其“兄弟”。相比于Tch.Tepidum，Bch. viridis的LH1-RC復(fù)合體外圍共17對(duì)α和β亞基，而且多了一圈γ亞基（16個(gè)）。缺失的一個(gè)γ亞基剛好作為醌轉(zhuǎn)移單子的通道，而且在復(fù)合體內(nèi)部完美地發(fā)現(xiàn)了Qp的口袋位點(diǎn)（圖2）。這兩個(gè)long-awaited高分辨率LH1-RC結(jié)構(gòu)，在時(shí)隔三十年以后，為掀起膜蛋白結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究熱潮的光合紫細(xì)菌反應(yīng)中心的結(jié)構(gòu)研究畫上了完美句號(hào)。

雖然國(guó)內(nèi)在高等植物和紅藻的光合蛋白結(jié)構(gòu)解析方面領(lǐng)先世界，但關(guān)于光合細(xì)菌的研究工作還開展較少。而很多光合細(xì)菌是出自火山和熱泉眾多的島國(guó)日本，風(fēng)行于歐美，但參與這兩項(xiàng)主要工作的第一作者都是國(guó)人，錢樸博士致力于此項(xiàng)研究已逾二十載，于龍江博士也是2014年晶體結(jié)構(gòu)的主要完成人之一。沈建仁教授和王征宇教授更是在光合作用研究領(lǐng)域的國(guó)際知名專家，更是華人科學(xué)界的驕傲！

Refer：

1???? Deisenhofer,J., Epp, O., Miki, K., Huber, R. & Michel, H. Structure Of the ProteinSubunits In the Photosynthetic Reaction Center Of Rhodopseudomonas-Viridis at3a Resolution. Nature 318, 618-624 (1985).

2???? Yu, L.-J.,Suga, M., Wang-Otomo, Z.-Y. & Shen, J.-R. Structure of photosyntheticLH1–RC supercomplex at 1.9 ? resolution. Nature, doi:10.1038/s41586-018-0002-9(2018).

3???? Qian, P.,Siebert, C. A., Wang, P., Canniffe, D. P. & Hunter, C. N. Cryo-EM structureof the Blastochloris viridis LH1–RC complex at 2.9 ?. Nature,doi:10.1038/s41586-018-0014-5 (2018).

4???? Niwa, S. etal. Structure of the LH1-RC complex from Thermochromatium tepidum at 3.0 A.Nature 508, 228-232, doi:10.1038/nature13197 (2014).