一株溶藻细菌的分离鉴定及溶藻效果

从太湖分离到一株溶藻细菌CA,该菌对铜绿微囊藻具有强烈的溶藻效果.通过形态学、生理生化特征及16SrDNA序列比对,鉴定该菌株属于水单胞菌属(Aquimonas sp.).将CA菌悬液与铜绿微囊藻共培养,10 d内铜绿微囊藻细胞降解率为100%,叶绿素a降解率为83.9%,且溶藻效果与菌悬液浓度呈正相关,与藻浓度呈负相关.CA菌体本身没有溶藻效果,但其无菌滤液可以溶藻,因此CA是通过释放物质来间接溶藻.在CA菌体的菌藻共培养液中添加少量的牛肉膏、葡萄糖或尿素,菌体显示出溶藻效果.本研究为菌株CA控制铜绿微囊藻水华提供了一种潜在的应用前景.     

一株溶藻细菌对铜绿微囊藻的溶藻机理初探

为确定溶藻细菌S7（Chryseobaterium）对铜绿微囊藻的溶藻方式,分别采用高温灭菌（121~123℃）、离心（10 000 r.min-1）、0.22μm滤膜过滤等方式对S7菌液进行处理,检测其对铜绿微囊藻的去除效果。并通过对溶藻过程中叶绿素a和丙二醛（MDA）含量的测定,藻细胞显微结构的观察和细胞成分的红外光谱分析,初步探讨菌株S7对铜绿微囊藻的作用机理。结果表明,S7是通过释放胞外活性物质间接溶藻,该物质具有很强的热稳定性,不属于蛋白质类物质。该活性物质对铜绿微囊藻的叶绿素a有明显的去除效果,并可导致藻细胞膜脂过氧化产物MDA积累量的显著提高和藻细胞解体。藻细胞红外光谱分析表明,经过溶藻物质作用的藻细胞,其蛋白质结构遭到破坏。通过试验结果,推测出菌株S7的溶藻机理：溶藻物质先损伤铜绿微囊藻的细胞壁和粘质胶被,然后通过改变膜的选择透过性进入藻细胞内部,分解叶绿素a,破坏蛋白质,造成藻体正常生理功能的丧失,最终导致藻细胞破裂。     

微生物溶藻进程与机制的三维荧光分析方法

以铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)为实验对象,利用三维荧光谱解析微生物溶藻进程与溶藻机制.构建了藻细胞数量-荧光光强、叶绿素a-荧光光强关系模型,验证荧光法测定藻液的准确性.通过Em656 nm下荧光激发光谱,考察了溶藻菌R1菌(Lysinibacillus macroides)的溶藻能力.根据菌藻混合液三维荧光光谱图,解析了藻细胞分泌物和溶藻(降解)产物.结果表明,荧光光强可以用来表征藻细胞浓度,在低浓度下(浓度阈值为细胞数量120 cell·mL-1或chl-a含量0.2 mg·L~(-1)),其与藻细胞及其叶绿素a呈正相关(R20.95,P0.01);采用荧光强度表征溶藻菌R1溶藻率,10 d溶藻率可达89.8%,与chl-a表征的溶藻率(82.64%)基本一致.菌藻混合液三维荧光光谱图解析表明,溶藻菌R1对铜绿微囊藻的溶藻产物中含有藻细胞溶解生成的可溶性物质、芳香族蛋白质;混合液中类腐殖酸大量减少,推测其为细菌分泌的溶藻活性物质.溶藻机理为细胞分泌胞外物质(酸性物质)作用于藻细胞!细胞结构被破坏!胞内物质(蛋白质物质等)释放出来.     

一株放线菌对铜绿微囊藻的溶藻活性

从庐山土样中分离得到一株放线菌JXJ 0071,研究了该菌的孢子、菌丝体和代谢产物对铜绿微囊藻(Micro-cystis aeruginosa)的溶藻活性以及溶藻活性成分的稳定性,并对其分类地位进行鉴定。结果表明,放线菌JXJ 0071的孢子和菌丝体均能使铜绿微囊藻细胞密度显著降低。该菌代谢产物对铜绿微囊藻具有很强的溶藻活性,在藻密度为1.0×107 mL-1的藻液中加入体积分数φ为2%的该菌发酵上清液3,d后溶藻效率达98%。溶藻活性成分主要来自水溶性胞外产物,其对高温、pH和紫外线处理均具有较好的稳定性。以60℃以下的温度处理发酵液2h,溶藻活性成分的溶藻效率基本不变,保持在95%以上;pH 7.0～9.0条件下,其溶藻效率仍很高,在93.8%以上;经波长为254 nm的紫外线照射2 h,其溶藻效率仍达85.7%。基于16S rRNA基因序列的系统发育分析表明,该菌株属链霉菌属,与Streptomyces rectiviolaceus的序列相似性达99%,但JXJ0071与S.rectiviolaceus的部分生理生化特性有所不同,需要进一步的实验数据确定其种一级分类学单元。     

溶藻细菌DC-L14的分离、鉴定与溶藻特性

从滇池蓝藻水华集聚区分离获得一株溶藻细菌DC-L14,经16S rDNA序列分析鉴定为Lysinibacillus fusiformis;小白鼠毒性试验初步显示该菌株未产生小白鼠中毒毒素;该菌能使铜锈微囊藻905聚集成团,沉于瓶底,最终黄化;该菌作用4 d,使惠氏微囊藻107、绿色微囊藻102、水华束丝藻和水华鱼腥藻的叶绿素a下降率最高为70.1%.最低为65.5%,平均为67.2%;当细菌处于稳定生长期时溶藻效果最强,共培养4 d能使铜锈微囊藻905的叶绿素a含量下降82.1%;离心沉降后检测,发现菌体本身无溶藻效果,而无菌上清液与原菌液溶藻效果相同,高温处理后的菌液溶藻能力增强,推测该细菌是通过分泌溶藻物质溶藻,该物质可能为非蛋白质类,高温可能有利于溶藻物质的释放.图4表1参25     

溶藻菌发酵液及其溶藻产物的生物急性毒性试验

应用发光细菌（Photobacteriumphosphoreum）急性毒性试验,研究了溶藻菌（Streptomycessp．HJC-D1）发酵液及其对铜绿微囊藻（Microcystisaemgmosa）抑制产物的生物急性毒性。结果表明,溶藻菌发酵液本身对发光细菌具有一定的低毒性,发酵3-5d时其相对发光度为（67．59％1：3．11％）-（72．35％±2．76％）;体积分数5％的溶藻菌发酵液可有效抑制初始质量浓度高达（O．1483±0．0032）mg-L-1的铜绿微囊藻生长,其抑藻率达85％以上,且藻液毒性明显低于对照组;以微囊藻毒素为主要溶藻产物进行毒性试验发现,其半抑制质量浓度为1096．92μg·L-1,水体藻毒素质量浓度低于20μg·L-1时其生物毒性较低。     

溶藻细菌胶囊与植物共生系统的建立及其对Microcystis aeruginosa的控制

当前,蓝藻水华时常爆发,其中铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)是我国蓝藻水华的典型代表.微生物控藻技术具有高效、生态安全性好、原位修复等特点,近年来已经成为治理蓝藻水华的主要手段.本文通过搭建芦苇湿地试验装置,模拟太湖近岸水域原生环境,以水生植物控藻与溶藻细菌胶囊强化相结合的方式对Microcystis aeruginosa进行生态学-微生物操控试验.从藻胆蛋白、抗氧化系统、膜脂值活性等方面的研究来探究控藻系统的溶藻机制,并通过高通量技术与主成分分析来探索溶藻细菌与藻之间的群落动态关系.试验结果表明,原位藻类控制系统效率高,14 d溶藻率为(88.74%±1.10%),其中溶藻细菌胶囊占主导地位,植物修复为辅.通过对藻胆蛋白的破坏和藻类抗氧化系统的摧毁来导致藻类膜结构的受损,胞内物质流出而死亡.利用高通量技术发现,溶藻细菌胶囊所包埋的菌株Bacillus sp.HL在微生物体系中成为优势菌种.主成分分析结果表明高效原位控藻体系促进了藻体内ROS水平,增强了藻的Zeta电位和抗氧化酶活性,从而抑制了Microcystis aeruginosa的生长.     

溶藻放线菌对铜绿微囊藻和小球藻竞争生长的影响

从土壤中分离获得l株对铜绿微囊藻有明显抑制作用的橄榄网状链霉菌SG-001（Streptomyces olivoreticuli SG-001）,研究其对铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa）和小球藻（Chlorefla pyrenoidosa）竞争生长的影响。结果表明：SG-001菌株的活性物质主要存在于无菌滤液中,能够强烈抑制铜绿微囊藻的生长,但对小球藻的生长具有明显的促进作用。当混藻中两种藻细胞初始接种浓度均为4.0×106 mL-1时,在BG11纯培养条件下,添加SG-001无菌滤液有利于小球藻生长,但对铜绿微囊藻抑制作用不明显;而SG-001无菌滤液对天然加富水样中的铜绿微囊藻具有明显抑制作用,在同时接种有铜绿微囊藻和小球藻的混合藻液中,添加SG-001无菌滤液能够明显提高小球藻的生长竞争能力,且水体中氨氮和可溶性总磷的去除率可分别达到85%和93.33%,而铜绿微囊藻在第8天时生长基本被小球藻抑制。     

溶藻微生物菌群的富集及其溶藻因素

为探索行之有效的抑制藻类水华暴发的途径,采集重庆地区蓝藻爆发水域的环境水样,与铜绿微囊藻多次重复共培养富集出具有溶藻能力的高效溶藻液,显示出强而稳定的溶藻能力.通过离心、膜过滤、温度及抗生素因素分析溶藻活性物的主要特性.结果显示:离心处理该高效溶藻液,3 000 r/min离心5 min便可沉淀溶藻活性物,7 000 r/min离心5 min后上清液便失去溶藻能力;膜过滤处理该高效溶藻液,溶藻活性物不能通过2μm的滤膜;温度处理该高效溶藻液,45℃水浴处理10 min即可使其溶藻活性显著降低,48℃水浴处理10 min便可使其完全失去溶藻能力;抗生素处理该高效溶藻液,加入放线菌酮对其溶藻能力没有影响,加入氯霉素对其溶藻能力稍有影响,加入四环素则丧失溶藻能力,抗生素处理结果说明溶藻活性物不是真菌,革兰氏阳性菌的缺失对溶藻活性的影响要大于革兰氏阴性菌;LB培养基分离的单菌落都没有显示出显著的溶藻活性.本研究表明多轮富集的高效溶藻液具有显著稳定的溶藻效果,溶藻液经离心、膜过滤、高温及添加抗生素的结果均显示溶藻因素是细菌,单菌落培养结果说明其溶藻活性依赖于多种细菌组成的微生物菌群共同作用.     

赖氨酸对铜绿微囊藻细胞的抑制机理

在光照条件下赖氨酸可以有效地抑制铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)的生长,为了探讨其抑制机理,研究了不同含量赖氨酸对铜绿微囊藻细胞的毒理效应.结果表明:赖氨酸对不同品系铜绿微囊藻生长的抑制效果为无毒藻株＞低毒藻株＞高毒藻株,抑制率为95.52%～49.69%.在抑制前期.赖氨酸对铜绿微囊藻细胞抗氧化系统(SOD、MDA)和细胞膜完整性都没有显著影响,但对细胞色素(叶绿素a和藻胆蛋白)以及细胞酯酶活性具有显著影响;在抑制后期,铜绿微囊藻细胞破碎死亡,各种指标都发生显著性变化.铜绿微囊藻对赖氨酸的响应并不产生细胞脂质过氧化等一般的毒理效应,它可能是一种有序变化的死亡过程.     

三株溶藻细菌溶藻活性代谢产物的初步研究

已知3株溶藻细菌L7、L8和L18的活性代谢产物具有明显的溶藻效果。为获得较高活性和浓度的目标产物,研究了培养基、碳源、氮源对溶藻效果的影响;为考察溶藻活性代谢产物保存和应用的环境条件,研究了其热、酸稳定性。在牛肉膏蛋白胨、淀粉、查氏和高氏1号4种培养基里,淀粉培养基最适宜用于获得溶藻活性代谢产物。以淀粉培养基为基础,碳、氮源组合依次为淀粉 (NH4)2SO4、淀粉 (NH4)2SO4,葡萄糖 KNO3时,3株溶藻细菌的溶藻活性代谢产物溶藻活性最高。这一结果为目标产物的分离奠定了物质背景。3株溶藻细菌溶藻活性代谢产物均具有良好的热稳定性,经热处理后,对叶绿素a的去除率仍高于73%。L7的无菌滤液调至pH值4.0或2.5,2h后丧失溶藻活性;L8和L18的无菌滤液调至pH值4.0,2h后未丧失溶藻活性,调至pH值2.5,2h后丧失溶藻活性。上述结果为溶藻活性代谢产物的分离奠定了基础。     

不同氮磷比对铜绿微囊藻及附生假单胞菌磷代谢的影响

以铜绿微囊藻及其附生假单胞菌X菌株为研究对象,研究了不同氮磷比对铜绿微囊藻和假单胞菌之间磷代谢的影响.结果发现,无论有无附生菌存在,铜绿微囊藻在氮磷比为16：1时,生长情况最好,此时微囊藻能迅速有效地吸收水中的磷,而且附生菌的存在能促进藻的生长.而在氮磷比为4：1时,藻的生长情况最差,在实验后期,藻细胞死亡分解后把一些含磷化合物释放到了水中,附生菌的存在能够加速藻细胞的衰亡和藻体内磷的释放.     

铜绿微囊藻、斜生栅藻生长的磷营养动力学特征

在无磷培养基中添加不同质量浓度的磷,对经过磷饥饿的铜绿微囊藻Microcystisaeruginosa和斜生栅藻Scendesmusobliquus进行一次性培养,比较研究磷饥饿下两种藻对外源磷的生长反应,并应用Monod方程计算了两种藻的营养动力学参数(Umax、Ks)。结果表明,铜绿微囊藻现存量快速增加的磷质量浓度在0.020~0.200mg·L-1之间,比生长速率快速增长的磷质量浓度在0.00~0.200mg·L-1之间,斜生栅藻现存量快速增加的磷质量浓度在0.02~4.00mg·L-1之间,比生长速率快速增长的磷质量浓度在0.020~0.500mg·L-1之间。无论在现存量上还是在生长速率上,铜绿微囊藻适宜的磷质量浓度都比斜生栅藻的低。铜绿微囊藻的最大生长速率和半饱和常数分别为0.229/d、0.026mg·L-1;斜生栅藻的最大生长速率和半饱和常数分别为0.395/d、0.031mg·L-1。生长动力学参数表明:当磷缺乏的情况下,铜绿微囊藻容易形成优势,当磷丰富的情况下,斜生栅藻容易形成优势。     

溶藻细菌及其分子生物学研究进展

溶藻细菌在"水华"防治中的作用和潜力,已广受关注.本文从系统分类、溶藻机制和杀藻物质等方面对已报道的溶藻细菌的研究结果进行了归纳和总结,并对近年来在细菌溶藻研究中应用的分子生物学技术,包括PCR、核酸探针和全细胞杂交、变性梯度凝胶电泳(DGGE)等,以及溶藻机制研究巾的分子生物学进展进行了综述,最后提出了在溶藻细菌的研究和应用中值得注意的几个问题.表1参66     

荇菜(Nymphoides peltatum)对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)生长的抑制效应及其机制

构建了荇菜(Nymphoides peltatum)与以铜绿微囊藻为优势种的自然藻体共培养系统,分析系统中各藻种藻细胞密度、藻体叶绿素a含量、荇菜生长指标及水下[光]照度的变化;同时以荇菜种植水配置培养基,在适宜光照条件下培养铜绿微囊藻,分析藻类生长生理指标随时间的变化.结果表明:共培养系统中藻类总藻细胞密度显著下降(P<0.05),其中铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)藻细胞密度下降最为明显,40 d时比初始藻细胞密度减少了94.68%,而三角四角藻(Tetraedron minimum)数量逐渐增多,成为优势藻种,表明荇菜对铜绿微囊藻生长具有明显抑制作用.共培养系统中荇菜鲜重、水下20 cm深处光衰减率均与藻类叶绿素a含量呈显著负相关(P<0.05),表明藻细胞光合能力的大小与荇菜植株的生长及其产生的遮光作用密切相关.随培养时间延长,添加荇菜种植水的培养基中铜绿微囊藻藻细胞光密度值(D650)下降明显;叶绿素a、藻胆蛋白(包括藻蓝蛋白、别藻蓝蛋白、藻红蛋白)相对含量均有不同程度的下降,培养9 d后4者相对含量分别降至5.27%、15.53%、21.11%和48.48%;藻细胞Ca2+Mg2+-ATP酶活性下降明显,表明荇菜种植水中存在着某种对铜绿微囊藻产生抑制作用的活性物质,通过对铜绿微囊藻光反应系统(PS Ⅰ和PS Ⅱ)的作用来阻碍藻细胞光合作用进程,抑制藻类生长,说明除了遮光效应外,分泌抑藻活性物质也是荇菜抑制铜绿微囊藻生长的重要机制.     

阿特拉津对铜绿微囊藻和四尾栅藻生长的影响

在实验室内利用MA培养液培养,通过测定藻生长量和叶绿素a含量,研究不同浓度下的阿特拉津对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)和四尾栅藻(Scenedesmus quadricauda)生长的影响,并以藻细胞数表示的最大比生长率为指标,评价2种藻对阿特拉津的敏感性.结果表明,在0.001～5.000 mg·L-1质量浓度范围内,阿特拉津对铜绿微囊藻和四尾栅藻的生长表现出低浓度刺激、高浓度抑制的效应,且阿特拉津对四尾栅藻的刺激效应明显大于铜绿微囊藻.     

1株微小杆菌对4种蓝藻的生长影响

利用过滤的天然珍珠养殖水参照BG11配制加富培养液,将1株能促进鱼害微囊藻生长的微小杆菌属菌株(Exiguobacterium sp.013,简写为E.sp.013)进行纯化扩大培养后与铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)、水华微囊藻(Microcystis flosaquae)、平裂藻(Merismopedia sp.)和惠氏微囊藻(Microcystis wesenbergii)按一定菌、藻密度比例同时接种后进行为期24 d的培养试验,利用特定生长率和细胞密度等指标观察并检验E.sp.013菌株对4种蓝藻生长的影响,同时检测培养液中优势菌群的数量变化趋势.结果表明:E.sp.013菌对铜绿微囊藻、水华微囊藻和惠氏微囊藻具有显著促生长和延长稳定生长期作用,对平裂藻不具有显著促生长作用,但对延长其稳定生长期具有显著效果;试验培养过程中E.sp.013菌落数量占所有菌落总数的比例始终高于46％,处于绝对优势地位,表明E.sp.013菌具有调控其他菌群的能力.     

微囊藻毒素对几种淡水微藻的生长和光合活性的影响

微囊藻毒素(MC)是富营养化淡水水体中最常见的藻类毒素,而MC对藻类生长效应的影响却鲜见报道.通过模拟培养实验,研究了不同质量浓度的MC-RR对淡水藻类的生长和光合效能的影响.结果显示,100 μg·L-1以下的MC-RR对产毒铜绿微囊藻Ds(Microcystis aeruginosa Ds)作用并不明显;相反,100 μg·L-1 MC-RR对铜绿微囊藻无毒株854(Microcystis aeruginosa 854)有显著的杀藻效应,表明MC可能改变浮游植物种群中产毒与非产毒微囊藻的比例.MC-RR对其它藻类的作用因种类不同而效果各异.100 μg·L-1 MC-RR可显著抑制细长聚球藻(Synechococcus elongatus)的生长,并诱使水华束丝藻(Aphanizomenon flos-aquae)发生溶藻效应;100 mg.L-1显著降低了聚球藻和束丝藻的光合活性,表明微囊藻毒素对藻类生长的抑制与其对光合活性的抑制有关.100 μg·L-1以下的 MC-RR对蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)、斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)、水华鱼腥藻(Anabaena flos-aquae)的生长没有明显影响;1 000 μg·L-1 MC-RR 则可促进这三种藻的生长,但对小球藻和鱼腥藻的光合效能没有明显影响.以上结果说明MC参与浮游植物的种间相互作用与种群调节.     

基于rpoC1基因的微囊藻属分子系统学研究

测定了广东省9个水库4株铜绿微囊藻Microcystis aeruginosa、5株水华微囊藻M.flos-aquae和4株未定种微囊藻rpoC1基因部分序列,结合GenBank下载的日本5个水体11株铜绿微囊藻、5株绿色微囊藻M.viridis和5株惠氏微囊藻M.wesenbergii间源序列,进行序列分析.结果显示,34株微囊藻存在21种基因型,序列相似性达97.6%～100%.在邻接树上不同形态种和不同地理来源的藻株混杂在一起,没有形成明显的谱系结构和地理结构:同一形态种藻株可能具有不同的基因型,而相同基因型的藻株可能是不同的形态种;从同一水体中分离的微囊藻具有不同的形态种和不同的基因型,而不同水体分离的微囊藻有时又具有相同基因型,表明rpoC1基因序列无法区分形态种和地理株,支持Kondo和Otsuka提出的暂将铜绿微囊藻、水华微囊藻、惠氏微囊藻和绿色微囊藻等归为铜绿微囊藻复合种的分类处理.     

基于实验室培养的一株铜绿微囊藻生长动力参数率定及生长数值模拟

铜绿微囊藻水华是目前湖库中主要的有害蓝藻水华,其预测预报方法研究对缓解水华危害具有重要意义。在CE-QUAL-W2模型的基础上,利用PIKAIA遗传算法模拟一种蓝藻水华典型优势种铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)的室内生长过程,分析不同生长动力学参数对其生长的敏感性,并确定敏感性参数的阈值。结果表明,CE-QUAL-W2模型能较好地模拟铜绿微囊藻的室内生长过程,最大生长率(AG)、沉降速率(AS)、最适光强(ASAT)、藻细胞氮含量(ALGN)、藻细胞磷含量(ALGP)和单位藻干重叶绿素a(Chl-a)含量(ACHLA)是影响铜绿微囊藻生长的敏感性参数。其中,与Chl-a峰值呈正相关的参数有AG和ACHLA,呈负相关的参数有AS、ASAT、ALGP和ALGN。与Chl-a峰现时间呈正相关的参数有AS和ASAT,呈负相关的参数有AG、ALGP和ALGN。ACHLA的变化只会使Chl-a同倍比放大或缩小,不改变峰现时间。这6个参数的较优取值如下:AG为7.526 8 d~(-1),AS为0.002 2 m·d~(-1),ASAT为102.774 4 W·m~(-2),ALGP为0.000 5,ALGN为0.041 3,ACHLA为0.125 8 mg·μg~(-1)。