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微生态:缺氧或缺亚硝酸盐条件下亚硝酸氧化菌(NOB)的生存

本文针对NOB做了一些调查。有一些是B站的肥鱼研习社引用的论文,我也拿来拜读一下。 - 对于瓶装NOB产品,虽可保存多年,但随着时间的推移,NOB数量会衰减。 - 不同种类的NOB,恢复正常代谢的启动时间不同。部分种类需要几周甚至几个月的时间。 当NOB培养物开始消耗亚硝酸盐时,必须反复补充亚硝酸盐,以获得足够数量的细胞进行进一步分析。对于一些菌株,如硝基螺菌,当有机物质添加到无机营养

> 本文针对NOB做了一些调查。有一些是B站的肥鱼研习社引用的论文,我也拿来拜读一下。

对养鱼人的启发

• 对于瓶装NOB产品,虽可保存多年,但随着时间的推移,NOB数量会衰减。

• 不同种类的NOB,恢复正常代谢的启动时间不同。部分种类需要几周甚至几个月的时间。

对 [Nitrite Oxidizing Bacterium](https://link.zhihu.com/?target=https%3A//www.sciencedirect.com/topics/biochemistry-genetics-and-molecular-biology/nitrite-oxidizing-bacterium) 两段话的翻译

> 当NOB培养物开始消耗亚硝酸盐时,必须反复补充亚硝酸盐,以获得足够数量的细胞进行进一步分析。对于一些菌株,如硝基螺菌,当有机物质添加到无机营养培养基中时,生物量的形成会进一步增加(Watson等人,1986)。尽管硝化杆菌具有异器官营养生长的能力(Bock等人,1983),但大多数其他NOB不会从有机化合物中吸收碳(Lebedeva等人,2008)。

分析:NOB是自养微生物,降低有机碳可营造其生存优势。

> 另一个重要发现是,NOB可以在缺乏能量和还原剂的情况下存活数年。另一方面,它们的新陈代谢可能需要数周至数月才能重新激活并恢复生长。因此,在进行实验之前,必须“开启”培养基。在生长的指数阶段,一些NOB生长相对较快,最小生成时间为8(winogradskyi硝化杆菌)或12小时(moscoviensis硝化螺旋菌;Ehrich等人,1995年;Watson等人,1989年)。

分析:

• NOB可以在缺乏亚硝酸盐和氧气的情况下存活数年。(但这句话没说无需任何能量、氧化物,而是描述为处于饥饿状态)

• NOB的新陈代谢**可能需要数周至数月才能重新激活并恢复生长**。这对于鱼缸环境来说并不友好。

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淡水、海水沉积物中有大量的NOB(当然也有AOB)

• 对 [https://www.jstor.org/stable/4251470](https://link.zhihu.com/?target=https%3A//www.jstor.org/stable/4251470) 的翻译

> 在德国康斯坦斯湖深部沉积物中,不同细菌的活菌数和潜在活性被确定为深度的函数。湖底的沉积层总深度约为7米,沉积于上一次冰河时代之后,即过去13000年。沉积物中粘土含量高,可防止渗漏。在25厘米以下,所有有活力的异养细菌都以耐热孢子的形式存在。好氧和厌氧异养细菌的活孢子数量随沉积物深度呈指数下降,在4-6m处,即在约8900年前的沉积物中,均低于检测限(5-55个细胞ml-1)。在较深的沉积物层中没有活的异养细菌,这表明达到了无菌采样条件。活孢子随深度的减少可解释为孢子的时间依赖性死亡,导致约0.0013-00.0025年-1的死亡率。仅在上层沉积物(0-50厘米)中检测到特定代谢群细菌的活菌单位。**在30cm以下无法检测到硝化细菌**。甲烷氧化细菌存在于>30cm以下的沉积物中,但处于休眠状态。在沉积物的上部25厘米内,硝酸盐还原活性降低了6倍,但在50厘米处仍能检测到。另一方面,在20厘米及以下的深度无法检测到硫酸盐还原。相比之下,甲烷生成菌和产甲烷细菌可以在50厘米以下被检测到。这些观察结果表明,细菌最终在老化的沉积物中变得不可行。

分析:硝化细菌可以极限地生存在沉积物的30cm深,这也是一个很深的深度了。

• [Nitrogen Removal of Water and Sediment in Grass Carp Aquaculture Ponds by Mixed Nitrifying and Denitrifying Bacteria and Its Effects on Bacterial Community](https://link.zhihu.com/?target=https%3A//www.mdpi.com/2073-4441/14/12/1855)

> 据报道,我们在属水平上鉴定的所有细菌物种都在水生沉积物中发现。据报道,在生物脱氮系统中,尤其是在低DO浓度下,包含自养硝化细菌(AOB、NOB和反硝化细菌)的β-非质子菌。Thauera和Magnetospirillum是兼性厌氧菌,它们可以将硝酸盐氮转化为N2。...

分析:说低氧的沉积物中,能发现AOB、NOB。

• [https://www.jstor.org/stable/24105782?typeAccessWorkflow=login](https://link.zhihu.com/?target=https%3A//www.jstor.org/stable/24105782%3FtypeAccessWorkflow%3Dlogin)

> 从中印度盆地(10°1′-10°2′S,75°59′-76°2′E)采集的沉积物岩芯中含有大量硝化细菌,每克干重103至107 cfu。这种高密度可能导致在这些沉积物中观察到的高硝酸盐浓度。我们首次报道了具有两个硝化阶段的不寻常性质,即 NH4+→NO2 、 NO2→NO3 ,在正常和高压条件下,从5000米深(海底以下15-20厘米)的深层沉积物岩芯中分离出自养硝化细菌。

分析:还是说低氧的沉积物中,能发现AOB、NOB。

• [https://www.nature.com/articles/s41598-019-44585-6](https://link.zhihu.com/?target=https%3A//www.nature.com/articles/s41598-019-44585-6)

> 全球一半以上的海底覆盖着营养匮乏的沉积物,其特征是深度氧气渗透和氧化氮的普遍存在。尽管能源可用性低,但该栖息地拥有大量微生物种群,地球化学特征表明,氮化合物是维持这种生物量的关键能源。然而,在这个全球规模的生态系统中,氮转化的代谢率及其与微生物生存的联系实际上仍然未知。在这里,我们提供了从海底到基底的公海贫营养沉积物中微生物氮循环的定量限制,时间跨度约为800万年。我们发现微生物氮在整个沉积物柱中都有活性转化,但转化率很低。硝化菌和反硝化菌的多样性和丰度的局部峰值出现在沉积物深处的氧化还原过渡区,强烈表明这些微生物从维持状态中复活,并在数百万年的消耗后重新开始生长。

分析:明确说沉积物深处存在硝化菌

• 肥鱼研习社引用的是这篇:[Just a moment...](https://link.zhihu.com/?target=https%3A//www.researchgate.net/publication/248340027_Combined_intensive-extensive_CIE_pond_system_A_inorganic_nitrogen_transformations)

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肥鱼研习社引用的另一篇论文:[Cultivation, growth physiology, and chemotaxonomy of nitrite-oxidizing bacteria - PubMed](https://link.zhihu.com/?target=https%3A//pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/21185433/)

> 石自养亚硝酸盐氧化细菌(NOB)是一种挑剔的微生物,很难维持,也没有多少群体接受过培养。它们将亚硝酸盐化学计量转化为硝酸盐,由于能量平衡差,生长缓慢。NOB由五个属组成,分布在系统发育树中。由于NOB在广泛的环境条件(陆地、海洋、酸性)中增殖,并具有不同的生活方式(石自养、混合营养和异养),因此有必要改变培养基组成,以满足其在实验室中的个体生长要求。硝化杆菌和硝化球菌可以通过消耗高浓度的亚硝酸盐来获得相对较高的细胞量,而属于硝化螺旋菌、硝化螺旋菌或新的候选属硝化菌的细胞的积累需要延长饲养程序。通过稀释系列或平板技术可以分离浮游细胞,但对于像硝化螺旋体这样有发展微菌落趋势的菌株来说,分离会变得复杂。可以用NOB的活性实验室培养物进行生理实验,包括确定最佳温度或pH,但由于絮凝物的形成和低细胞密度,可能难以实现细胞蛋白质含量或细胞数量等参考值。对实验室富集情况的监测是必要的,特别是如果几个物种或属在同一培养物中共存,并且由于种群随时间的推移而变化。化学分类学是鉴定和量化生物膜和纯培养物中NOB的一种有价值的方法,因为脂肪酸图谱反映了它们的系统发育异质性。本章重点介绍了通过各种基于培养的技术富集、分离和表征NOB的方法。

分析:NOB在自然界存在相当广泛。不同种类的NOB,繁殖、代谢速度差别较大。

本文中描述某些NOB可瓶装保存几年。

其他参考

[淡水养殖水体细菌群落结构与硝化速率的关系_参考网 (fx361.com)](https://m.fx361.com/news/2022/0418/11563770.html)