《Journal of Bioscience and Bioengineering》:Isolation and characterization of a novel halotolerant selenate-reducing bacterium,
Citrobacter koseri Y2
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生物脱硒技术在高盐高氧废水处理中面临抑制问题,本研究分离鉴定一兼性厌氧菌Citrobacter koseri Y2,基因组分析发现其含selenate reductases(YnfE/F)及硝酸盐还原酶基因,证实钼酶参与硒还原过程,该菌株在3% NaCl下可有效还原1 mM Se(VI)至0 elemental selenium,抑制实验证实钼酶关键作用,为高盐废水生物处理提供新菌种。
冈畑俊辅|上田雄也|菊地由纪|直江拓也|井上大辅|土原秀夫|西川宏|池道道彦
大阪大学工学研究科可持续能源与环境工程系,日本大阪市 Suita 区 Yamadaoka 2-1,邮编 565-0871
含硒废水的生物处理作为一种成本效益高且环保的技术受到了关注。然而,废水中高盐度和氧气对细菌还原硒酸盐/亚硒酸盐能力的抑制作用限制了其实际应用。在这项研究中,分离并鉴定出一种独特的耐盐兼性厌氧菌 Citrobacter koseri Y2,该菌能够在有氧和无氧条件下还原硒酸盐。通过对 Y2 菌株进行全基因组分析,发现该菌株能够在 3%(w/v)NaCl 的条件下,在 4 天内将 1 mM 的硒酸盐和亚硒酸盐以及 0.4 mM 的硒酸盐和 1 mM 的亚硒酸盐还原为单质硒。关于硒酸盐还原的机制,研究人员在 Y2 菌株的基因组中发现了硒酸盐还原酶 YnfE 和 YnfF 以及硝酸盐还原酶的相关基因。在钨酸盐存在的情况下,Y2 菌株的硒酸盐还原作用受到抑制,这证实了钼酶参与了这一过程。这些结果表明,Y2 菌株是处理含硒废水的一种有前景的生物制剂。
实验部分概述
培养基
使用胰蛋白酶大豆肉汤(TSB;Becton, Dickinson and Company,美国新泽西州 Franklin Lakes)来培养 Y2 菌株;通过添加 NaCl 来调节培养基的盐度。除非另有说明,否则使用 1 M HCl 或 2 M NaOH 来调节培养基的 pH 值。为了富集和分离 Y2 菌株,使用添加了 1 mM Se(VI) 和 5%(w/v)NaCl 的 TSB 培养基,并制备了添加了 15 g/L 琼脂的琼脂平板。对于 Se(VI)/Se(IV) 还原实验,使用添加了 1 mM Se(VI)/Se(IV) 的 TSB 培养基。
Y2 菌株的分离、鉴定及生长特性
在厌氧条件下进行的富集培养过程中,Se(VI) 的还原率在整个培养期间保持稳定(大部分在 20% 至 40% 之间)。相比之下,在有氧条件下,虽然第一批样品中 Se(VI) 的还原率约为 25%,但后续批次中的 Se(VI) 还原率不稳定,在第七批样品中几乎完全消失。因此,最终选择了在厌氧条件下建立的富集培养体系进行后续实验。
CRediT 作者贡献声明
冈畑俊辅:撰写初稿、数据可视化、方法设计、实验研究、数据分析、数据整理。上田雄也:方法设计、实验研究、数据分析、数据整理。菊地由纪:实验研究。直江拓也:实验研究。井上大辅:撰写、审稿与编辑、资源提供、方法设计。土原秀夫:撰写、审稿与编辑、方法设计、数据分析、数据整理。西川宏:撰写、审稿与编辑、资源提供、方法设计、实验研究。池道道彦:
致谢
本研究部分在日本大阪大学连接与焊接研究所的联合使用/研究中心进行。作者声明不存在任何利益冲突。