厌氧氨氧化菌的特性与分类VIP专享VIP免费

浙江大学学报(农业与生命科学版)35(5):473～481,2009JournalofZhejiangUniversity(Agric.&LifeSci.)文章编号:1008-9209(2009)05-0473-09DOI:10.3785/j.issn.1008-9209.2009.05.001收稿日期:2008-08-12基金项目:国家自然科学基金资助项目(30770039);国家高技术研究发展计划863"资助项目(2006AA06Z332).作者简介:郑平(1962—),男,浙江金华人,教授,从事废物生物处理研究.Tel:0571-86971709;E-mail:pzheng@zju.edu.cn.厌氧氨氧化菌的特性与分类郑平,张蕾(浙江大学环境与资源学院环境与工程系,浙江杭州310029)摘要:厌氧氨氧化是环境领域和微生物领域的一个重大发现,对于认识氮素生物地球化学循环、丰富微生物学理论和开发新型生物脱氮工艺均具有巨大的推动作用.近年来对厌氧氨氧化菌的研究取得了许多突破性成果,探明了个体形态特征、细胞化学组分特征、富集培养与分离特征、生理生化特征以及生态学特征,提出了厌氧氨氧化代谢模型,纯化研究了多种厌氧氨氧化酶,分离获得和分类鉴定了5属9种厌氧氨氧化菌,建立了厌氧氨氧化菌科(Anammoxaceae).本文系统介绍了厌氧氨氧化菌的特性,详细描述了9种已被鉴定的厌氧氨氧化菌.关键词:厌氧氨氧化菌;形态;生理;生化;种类中图分类号:Q939.9;X53文献标志码:AZHENGPing,ZHANGLei(DepartmentofEnvironmentalEngineering,CollegeofEnvironmentalandResourceSciences,ZhejiangUniversity,Hangzhou310029,China)Characterizationandclassificationofanaerobicammoniumoxidation(anammox)bacteria.JournalofZhejiangUniversity(Agric.&LifeSci.),2009,35(5):473-481Abstract:Anaerobicammoniumoxidation(anammox)isoneofimportantdiscoveriesinbothenvironmentalandmicrobiologicalfields.Itsupplementsbiogeochemistryofnitrogencycleinnature,extendsmicrobialdiversityandurgesdevelopmentofnovelnitrogenremovalbiotechnology.Recently,plentybreakthroughshavebeenmadeintheresearchofanammoxbacteria.Theirpropertiesinbacterialmorphology,cytochemistry,enrichmentandisolation,physiologyandbiochemistry,ecologywererevealed,andprobablemetabolicmodelswereproposed,andtheimportantenzymeswerepurifiedandcharacterized.AfamilyofAnammoxaceaeincludingfivegenus,ninespecieshasbeenestablished.Thispaperisasystematicreviewinthefeaturesofanammoxbacteriaandthenineidentifiedspecies.Keywords:anammoxbacteria;morphology;physiology;biochemistry;species在厌氧条件下,以亚硝酸盐作为氧化剂将氨氧化成氮气的生物反应称为厌氧氨氧化[1].1995年,由荷兰Mulder等[2]首先在一个处理酵母废水的反硝化中试装置内发现该反应过程.此后,人们陆续在海洋、河流、湖泊底泥等自然环境中检测出厌氧氨氧化反应,并认为它在氮素生物地球化学循环中起着举足轻重的作用.据估计,其氮气产量占海洋氮气释放量的30%～50%[3-4].在环境工程上,厌氧氨氧化反应已成功地应用于废水生物脱氮处理.据报道,在荷兰鹿特丹污水浙江大学学报(农业与生命科学版)处理厂,利用厌氧氨氧化工艺对污泥压滤液进行脱氮处理,反应器总氮去除率高达9.5kgm-3d-1[5],显示了诱人的应用前景.厌氧氨氧化的推动者———厌氧氨氧化菌是一群分支很深的浮霉状菌,其特殊的细胞结构、代谢方式和进化地位引起了生物学家的高度关注.本文拟就厌氧氨氧化菌的研究进展作一综述.1厌氧氨氧化菌的特性1.1个体形态特征cw:细胞壁;cm:细胞膜;pa:外室细胞质;icm:胞质内膜;ri:核糖细胞质;am:厌氧氨氧化体膜;a:厌氧氨氧化体.长箭头:管状结构;短箭头:电子密集颗粒.图1厌氧氨氧化菌细胞的超微结构图Fig.1Ultrastructureofanammoxbacterialcell厌氧氨氧化菌形态多样,呈球形、卵形等,直径0.8～1.1μm[6].厌氧氨氧化菌是革兰氏阴性菌.细胞外无荚膜.细胞壁表面有火山口状结构[7],少数有菌毛[6].细胞内分隔成3部分:厌氧氨氧化体(anammoxosome)、核糖细胞质(riboplasm)及外室细胞质(paryphoplasm).核糖细胞质中含有核糖体和拟核,大部分DNA存在于此[8].该菌出芽生殖.厌氧氨氧化体是厌氧氨氧化菌所特有的结构,占细胞体积的50%～80%...