芽孢杆菌 B1胞外活性物质对球形棕囊藻的溶藻特性研究

从珠海香洲码头赤潮海水中分离获得1株对球形棕囊藻有显著溶藻效果的芽孢杆菌B1,研究了B1对棕囊藻的溶藻作用方式,溶藻过程中藻细胞结构变化,并采用透析、乙醇沉淀、有机溶剂萃取、酸碱及热稳定性分析等方法探讨了溶藻活性物质的性质.结果表明,B1无菌滤液对棕囊藻有较强的溶藻效应,除藻率达94.9%,B1通过分泌活性物质间接对球形棕囊藻的生长产生抑制;藻培养液中加入B1无菌滤液16 h后,藻细胞发生团聚,细胞壁失去完整性,56 h后藻细胞破碎,胞内物质溶出;相对分子质量<3 500的分泌物是溶藻过程中起主要作用的活性物质,具有较强极性和热稳定性,在121℃加热20 min后,仍然有良好的溶藻能力,除藻率达92.6%,活性物质在pH 9.0左右溶藻能力较强,在乙醇中不发生沉淀反应,由此推测该活性物质为含有酸性或碱性基团的非生物活性分子,不属于蛋白质、核酸、多糖等物质.     

细菌B1胞外活性物质对球形棕囊藻的溶藻机制初探

为探讨溶藻细菌B1对球形棕囊藻的溶藻作用机理及起作用的胞外活性物质的类别,研究了从珠海香洲码头赤潮海水中分离获得的溶藻细菌BI的无菌滤液对球形棕囊藻生长过程中的叶绿素a含量、丙二醛含量(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性的影响,并对溶藻细菌B1分泌的胞外活性物质进行了初步分析.当100 mL藻液中加入1 mL的无菌滤液,除藻率达到了83％.B1无菌滤液使藻中丙二醛的含量显著上升,48 h达到最大值153％,球形棕囊藻的SOD、CAT活性在处理开始后保持下降趋势,分别在96 h、48 h达到最低值27％、33％.研究表明B1无菌滤液(不大于1 mL)对棕囊藻的溶藻效果与加入的量成正比,且主要通过降低机体中保护酶的活性和加剧膜脂质过氧化的程度等来抑制球形棕囊藻的生长;细菌B1分泌的胞外活性物质中可能含有芳香醛类且包括载有磷基团的有机物,但不含蛋白质.     

一株溶藻细菌溶藻活性物质的成份及溶藻机制

针对一株具有明显溶藻效果的蜡状芽孢杆菌L7,应用酶制剂对其胞外溶藻活性物质的成份进行初步判定,并利用光学显微镜和透射电子显微镜,观察水华鱼腥藻细胞形态、结构的变化,在微观层面初步探讨菌株L7溶藻活性物质的溶藻机制。菌株L7的主要溶藻活性物质不是蛋白质、核酸或者脱氧核糖核酸。该溶藻活性物质能破坏水华鱼腥藻细胞的细胞壁,使其细胞质空化,细胞基质外泄,类囊体等结构消失,核物质四散,最终,细胞收缩变形,直至消亡。     

溶藻细菌的分离鉴定及对球形棕囊藻溶藻作用的环境因子研究

从珠海香洲码头赤潮海水中分离获得1株具有溶藻作用的细菌Y01,通过形态及16S rDNA序列分析鉴定为芽孢杆菌属。探讨了盐度、光照、藻细胞数等环境因子对球形棕囊藻溶藻效果的影响。结果表明:细菌Y01溶藻效果在盐度为30时优于其它盐度;光暗比(12 h∶12 h)时Y01的溶藻能力优于无光照条件,达到98%;利用HPLC进行藻细胞色素分析发现,随着棕囊藻细胞数的下降,藻细胞色素含量锐减,无光照条件下藻细胞色素的种类减少2种,分别是别藻黄素和叶黄素;Y01对处于生长初期的球形棕囊藻的抑制效果优于指数生长期的球形棕囊藻。     

溶藻细菌对棕囊藻溶藻过程的电子显微镜研究

从珠海海域的赤潮海水中分离出2株溶藻细菌Y01和Y04,对球形棕囊藻有显著的溶藻效果.利用扫描电镜对溶藻细菌的作用过程进行观察研究.结果表明,藻菌共同培养初期,藻菌密度均有较大的增长,在24 h内出现溶藻现象,72 h后绝大部分的藻细胞被溶解.溶藻过程为:溶藻细菌在藻细胞表面吸附、细菌密度增加、细菌包围藻细胞、藻细胞表层开始破裂、藻细胞内容物溶出、藻细胞破碎、死亡.溶藻过程循环往复,直至藻液中藻细胞全部被溶解.     

球形棕囊藻与红树林细菌Flavobacterium sp.相互关系的研究

从深圳福田红树林中分离出一株细菌,对球形棕囊藻有溶藻活性,通过形态鉴定为假单胞菌属细菌。将球形棕囊藻、藻过滤液和提取的溶血毒素与细菌共培养,通过荧光显微计数及平板计数研究活细菌数和可培养细菌数,结果表明:当细菌直接与棕囊藻共培养时,细菌很快进入VBNC状态,细菌能够促进棕囊藻溶血毒素的积累。而将细菌置于透析袋中与棕囊藻一起共培养时,棕囊藻对细菌的VBNC状态影响不大,细菌对棕囊藻溶血毒素的积累无影响。对数期、稳定期棕囊藻培养过滤液和溶血毒素均可使细菌很快进入VBNC状态,溶血毒素可能在球形棕囊藻在被牧食及抑制其他竞争者中(化感作用)扮演着重要的角色。     

1株太湖流域土著溶藻菌的溶藻特性研究

从太湖流域宛山荡蓝藻爆发地底泥样品中分离岀1株溶解铜绿微囊藻的细菌,编号为WS8。生理生化鉴定及16S rDNA序列分析结果表明,该菌与Bacillus amyloliquefaciens (GenBank登录号为KC441776)的16S rDNA序列相似度为99%。通过液体感染法(与铜绿微囊藻共培养)考察了该菌溶藻特性及溶藻机制。结果表明,溶藻菌WS8具有显著的溶藻效果。稳定期菌液溶藻效果最强,4 d溶藻率高达91.7%;菌液溶藻效果随投加比例的增加而增强,但投加量5%与10%处理组溶藻效果无显著差异,4 d溶藻率分别为91.3%及93.3%;菌液对高浓度水华藻的抑制作用较迟滞,对低浓度水华藻的抑制作用迅速,但4 d溶藻率并无显著差异;菌液对温度及pH适应能力较强,具有较好的工程应用价值,在30℃,pH 8时溶藻率最高。溶藻菌WS8的溶藻机制可归纳为:菌株分泌具有溶藻活性的胞外活性物质,该活性物质会引起藻细胞丙二醛含量升高,对藻细胞产生氧化损伤,破坏藻细胞保护酶,从而降低藻细胞生物量。     

一株溶藻细菌的分离鉴定及其溶藻特性

从对藻类及藻毒素有良好去除作用的海绵固定化微生物系统中分离到一株溶藻细菌P0 7,对该菌溶解铜绿微囊藻(Microcystisaeruginosa)、栅藻(Scenedesmus)及小球藻(Chlorella)的效果、溶藻方式进行了研究,利用16SrDNA序列分析对其进行了鉴定.结果表明,该菌株不但对铜绿微囊藻具有良好的溶解效果,而且对淡水中常见的栅藻及小球藻也具有良好的去除作用.初始菌浓度越大,溶藻效果越明显,达到最佳溶藻效果的时间越短.当菌浓度为2 . 4×10 7个·mL- 1 时,3d后铜绿微囊藻的去除率可达到81 .67% .该菌溶藻无需菌体与藻细胞直接接触,是通过分泌某种非蛋白质类物质溶藻.该菌革兰氏染色呈阳性,可运动;不能利用大多数常见碳源.16SrDNA序列分析表明,P0 7菌株与多株芽孢杆菌的16SrDNA核苷酸序列的同源性均在99. 7%以上,归属于芽孢杆菌属.     

菌株J1对铜绿微囊藻光合作用的影响及其溶藻活性成分的研究

利用浮游植物荧光仪研究了芽胞杆菌属菌株J1胞外溶藻活性物质对铜绿微囊藻叶绿素荧光活性的影响,并采用α-萘酚反应、考马斯亮蓝法和定磷法对无菌滤液中溶藻活性物质进行了初步判定,结合蛋白酶处理、透析、活性炭吸附与解吸的方法对其相关特性进行了研究. 结果表明:试验第9天,加入无菌滤液的处理组,反映铜绿微囊藻叶绿素荧光活性的参数显著下降,其最大电子相对传递速率,光能转化效率,PSⅡ潜在活性和PSⅡ实际光合效率分别是对照的0.22%,0.33%,4.37%和5.56%;J1的溶藻活性物质可能为糖类物质,但不是蛋白质和核酸类物质,其分子质量小于8 ku,可被活性炭吸附.      

中肋骨条藻与锥状斯氏藻藻际细菌溶藻效应研究

通过向对数生长期的中肋骨条藻和锥状斯氏藻培养体系中分别加入体积分数1%和10%的2216E培养基,以未加入培养基的对照组和10%无菌组作为对照,研究藻际细菌的溶藻效应.结果表明,对照组、1%组及10%无菌组的中肋骨条藻和锥状斯氏藻生长未受抑制,而10%组的中肋骨条藻和锥状斯氏藻生长则受到显著的抑制(p0.001),在第96h时,藻细胞几乎都被裂解,藻细胞数、叶绿素a含量及叶绿素荧光效率(Fv/Fm)显著低于对照组、1%组及10%无菌组(p0.001),表明藻际细菌具有抑制微藻生长的作用.在整个溶藻过程中,中肋骨条藻10%组细菌丰度增加了约250倍,锥状斯氏藻10%组藻际细菌丰度增加了约300倍,藻际细菌丰度的剧增可能是溶藻的主要原因.作为溶藻效果的评价指标,叶绿素荧光效率要优于细胞形态的改变、藻细胞数量的变化及叶绿素a含量,是较理想的溶藻检验指标.     

海洋微藻对游离氨基酸的利用特性研究

分别以4种游离氨基酸——丙氨酸、甘氨酸、谷氨酸和天冬氨酸为唯一氮源,采用实验室一次性培养的方法,研究典型赤潮藻——东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense)、球形棕囊藻(Phaeoecystis globosa)和米氏凯伦藻(Karenia mikimotoi)及常见种类中肋骨条藻(Skeletonema costatum)的生长特性、光合特征及对氨基酸的吸收动力学特征,以无机氮源硝氮、氨氮作为对照.研究结果表明,在无菌条件下,东海原甲藻和球形棕囊藻可以利用多种游离氨基酸快速生长,而米氏凯伦藻和中肋骨条藻在以游离氨基酸为唯一氮源条件下不能维持生长.东海原甲藻和球形棕囊藻在丙氨酸中的生长速率最高,天冬氨酸和谷氨酸次之,甘氨酸最低.氨基酸处理组的Fv/Fm值在培养后期降幅小、降速慢,且高于无机氮处理组.东海原甲藻和球形棕囊藻对丙氨酸的最大吸收速率和半饱和常数分别为3.32、0.41pmol·cell-1·h-1和6.99和20.54pmol·L-1.因此,海洋微藻对游离氨基酸的吸收利用具有显著的种间差异,东海原甲藻和球形棕囊藻具有更广的氮营养生态位,在近海有机污染不断加剧的背景下,更容易形成优势甚至暴发赤潮.     

亚热带农区生态沟渠对农业径流中氮素迁移拦截效应研究

以我国亚热带农业面源污染防控工程——生态沟渠为研究对象,在2013~2014年对其径流量和每月进出口水质中NH~+_4-N、NO~-_3-N和TN的质量浓度进行监测,通过分析生态沟渠在不同时间段对不同形态氮素的去除差异,探讨了生态沟渠对面源污染中氮素迁移的拦截效应.结果表明,2 a内生态沟渠对NH~+_4-N、NO~-_3-N和TN的平均去除率分别为77.8%、58.3%和48.7%;拦截量分别为38.4、59.6和171.1 kg·a~(-1);进水中无机态氮NO~-_3-N和NH~+_4-N之和占TN质量分数的平均值为47.5%,出水中平均值为33.6%,比进水显著降低(P0.01).2014年生态沟渠中水生植物全部改种为绿狐尾藻后,对NO~-_3-N和TN的拦截率比2013年分别增加了30.5%和18.2%,表明种植绿狐尾藻进一步提升了生态沟渠对氮素的拦截能力.可见,生态沟渠对农区地表径流中氮素迁移有较好的拦截作用,可作为一项重要的农业面源氮污染防控技术.     

阿魏酸和香豆素对铜绿微囊藻的化感作用

通过对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)的藻液D680、叶绿素a、电导率(EC)值以及超氧阴离子自由基O.2-含量的测定,研究了不同浓度的阿魏酸和香豆素对铜绿微囊藻的生长抑制作用及其机制.结果表明,阿魏酸和香豆素对铜绿微囊藻的生长均产生"低促高抑"作用,浓度高于100 mg.L-1的阿魏酸和香豆素对铜绿微囊藻表现出明显的抑制作用,200 mg.L-1的阿魏酸和香豆素第6 d的平均抑藻率分别为80.3%和58.0%.在高浓度阿魏酸和香豆素抑制作用下,铜绿微囊藻的叶绿素a含量迅速降低、EC值和O.2-含量明显增大,说明化感物质可能通过破坏细胞膜、增加O.2-含量、降低叶绿素a含量等作用抑制藻细胞的生长.此外,种子发芽实验结果表明,阿魏酸较香豆素毒性小.     

Pseudomonas flava WD-3在人工湿地污水净化中的应用研究

为了研究Pseudomonas flava WD-3在复合垂直流人工湿地中对污水的处理效果,将其按照不同梯度接种量(菌悬液浓度为4.575×108个·mL-1)投加到复合垂直流人工湿地中,研究其对污水中氨氮、CODCr、NO-2-N、NO-3-N、总磷的去除效果,确定该菌株的最佳投加量,建立降解动力学模型.结果表明,该菌株对污水中的有机污染物以及氮磷等营养物具有明显的去除效果.菌株的最佳投加量为6.0%,且对污水中NH+4-N、COD、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮、TP的去除效果分别为未投加该菌的1.49、1.48、1.45、1.41、1.83倍,且去除性能稳定.低温菌Pseudomonas flava WD-3对污水中各污染物的降解过程符合一级反应动力学模型.     

硫酸盐/氨的厌氧生物转化试验研究

采用厌氧上流式生物膜反应器,通过控制不同的水力停留时间、进水n(NH+4-N)/n(SO2-4-S)和HCO-3浓度研究了无机营养条件下硫酸盐/氨的厌氧生物转化特性.结果表明,反应器中NH+4和SO2-4发生了同步去除,最大NH+4-N和SO2-4-S去除速率分别为47.6 mg·(L·d)-1和16.9 mg·(L·d)-1,稳定去除率最高分别超过了80%和43%;反应过程中有NO-3-N的明显生成,出水NO-3-N浓度最大时为77.6 mg·L-1,整个过程中,未检测到S2-的生成,有单质硫附着在生物污泥表面;由于控制条件的不同,会产生不同的n(NH+4-N)/n(SO2-4-S)转化比,表明NH+4和SO2-4的厌氧生物反应并不是简单地接续反应,反应器中存在更为复杂的反应过程和转化途径.     

农业废物好氧堆肥中环境因子对nirK、nirS和nosZ数量的影响

应用定量聚合酶链式反应(real-time PCR)技术对农业废物好氧堆肥过程中参与反硝化过程的功能基因(nirK、nirS和nosZ)丰度在堆体不同位置处随时间的变化情况进行了研究.结果表明,随着堆肥进程,3种基因数量整体呈现出先升后降的变化规律,且不同位置处的反硝化基因数量之间存在着显著的差异性.使用Canoco 4.5软件对获得的反硝化功能基因丰度数据与不同时期不同层次堆体温度、pH、含水率、NH4+-N、NO3--N和水溶性有机碳(WSC)等环境因子的相关性进行冗余分析(redundancy analysis,RDA).基于手动选择的RDA分析结果表明,WSC、NH4+-N和堆体温度对反硝化基因丰度有着显著的影响(P<0.05),且前2个因子达到了极显著水平(P<0.01).应用t-value回归分析方法单独分析每种环境因子与3种基因的相关性,其中nirK与温度和pH显著正相关(P<0.05),nirS与温度显著正相关(P<0.05),nosZ与NH4+-N显著正相关(P<0.05)、与WSC显著负相关(P<0.05).     

两种沉水植物对上覆水和间隙水中可溶性无机氮的影响

在实验室模拟研究沉水植物金鱼藻(Ceratophyllum demersum)、苦草(Vallisneria spiralis L.)对上覆水、间隙水中可溶性无机氮(dissolved inorganic nitrogen,DIN)的浓度、赋存形态及DIN扩散通量的影响.结果表明,金鱼藻和苦草对上覆水中DIN的去除效果均强于间隙水,对各形态DIN的去除差异:NO-2-N>NH+4-N>NO-3-N;金鱼藻对上覆水中DIN的去除效果明显强于苦草,但对间隙水中DIN的去除效果弱于苦草;金鱼藻和苦草减少了NH+4-N和NO-2-N的扩散通量,显著增加了NO-3-N的扩散通量,使NO-3-N取代NH+4-N成为间隙水向上覆水中扩散DIN的主要形态,但对NO-3-N和NH+4-N扩散通量的影响,金鱼藻和苦草之间差异不显著;金鱼藻和苦草增加了上覆水和间隙水中3种形态DIN含量比例的变化幅度,金鱼藻对上覆水中DIN含量比例影响强于苦草,对间隙水中DIN含量比例的影响弱于苦草.总体来讲,金鱼藻对上覆水中DIN形态影响较大,苦草对间隙水中DIN形态影响较大,两者对DIN扩散通量的影响差别不显著.     

巢湖十五里河水花生生长区沉积物及间隙水中营养盐的基本特性

为揭示十五里河水生植物(水花生)生长区沉积物及间隙水营养盐的基本特征,在河道上选择3个具有代表性的采样点位(SP1、SP2和SP3)和1个对照点位(SP4),采集15根沉积物柱状样,并按2 cm厚度现场分层,得到样品80个.在对沉积物TN、TP、NH4+-N、NO3--N、Fe/Al-P、Ca-P、有机质含量及间隙水TN、TP、NH4+-N、NO3--N、PO34--P浓度分析测试基础上,解析沉积物及间隙水的氮磷垂直剖面分布特征,并进行氮磷相关性分析.由间隙水氮磷剖面分布发现,水花生生长区孔隙水氮磷浓度具有大致相似的垂直变化特性;除PO34--P浓度存在差异外,不同采样点位表层沉积物-上覆水界面的营养盐源汇关系,也具有很好的一致性.研究表明,在沉积深度0～18 cm内,水花生生长区的间隙水NH4+-N和NO3--N垂直浓度剖面,基本上都可以由Origin软件提供的Exp2PMod2或Exp3P2指数函数拟合,而PO34--P则不具备这一特点,暗示着间隙水PO34--P扩散的规律性弱于NH4+-N和NO3--N.     

氨氮在饮用水生物滤池内的去除机制

为探讨饮用水生物滤池对NH4+-N的去除机制,测定生物滤池进出水中NH4+-N、NO2--N、NO3--N、高锰酸盐指数、总磷、单质氮(N2)、温度和溶解氧(dissolved oxygen,DO)等指标,并采集生物滤池不同层高(0、10、20、40、60 cm)活性炭生物填料,应用分子生物学技术,对样品中的细菌种群进行研究.结果表明,根据进水NH4+-N浓度分为3个阶段,第一、二和三阶段都发生了"氮亏损"现象(出水无机氮之和小于进水无机氮之和),氮亏损的量(出水无机氮之和与进水无机氮之和的差值)分别为0.94、0.32和0.15 mg.L-1.氮亏损的量与进水中NH4+-N浓度有很好的正相关性,但与进水中高锰酸盐指数浓度没有线性关系.第一阶段水中N2的平均浓度随着生物滤池填料层高呈上升趋势,进水中N2平均浓度是14.04 mg.L-1,出水N2平均浓度为14.67 mg.L-1.测序结果显示活性炭上生物膜中氨氧化细菌(ammonia-oxidizing bacteria,AOB)全部归为3个常见属:Nitrosococcus、Nitrosomonas和Nitrosospira.当生物滤池进水NH4+-N浓度较高时,生物滤池中发生的"氮亏损"现象是由AOB的作用.     

Elevated atmospheric CO2 and drought effects on leaf gas exchange properties of barley

Atmospheric CO₂ concentration (C_a) is rising, predicted to cause global warming, and alter precipitation patterns. During 1994, spring barley (Hordeum vulgare L. cv. Alexis) was grown in a strip-split-plot experimental design to determine the effects that the main plot C_a treatments [A: Ambient at 370 μmol (CO₂) mol⁻¹; E: Enriched with free-air CO₂ enrichment (FACE) at ∼550 μmol (CO₂) mol⁻¹] had on several gas exchange properties of fully expanded sunlit primary leaves. The interacting strip-split-plot irrigation treatments were Dry or Wet [50% (D) or 100% (W) replacement of potential evapotranspiration] at ample nitrogen (261 kg N ha⁻¹) and phosphorous (29 kg P ha⁻¹) fertility. Elevated C_a facilitated drought avoidance by reducing stomatal conductance (g_s) by 34% that conserved water and enabled stomata to remain open for a longer period into a drought. This resulted in a 28% reduction in drought-induced midafternoon depression in net assimilation rate (A). Elevated C_a increased A by 37% under Dry and 23% under Wet. Any reduction in A under Wet conditions occurred because of nonstomatal limitations, whereas under Dry it occurred because of stomatal limitations. Elevated C_a increased the diurnal integral of A (A′) that resulted in an increase in the seasonal-long integral of A′ (A″) for barley leaves by 12% (P = 0.14) under both Dry and Wet - 650, 730, 905 and 1020 ± 65 g (C) m⁻² y⁻¹ for AD, ED, AW and EW treatments, respectively. Elevated C_a increased season-long average dry weight (DW_S; crown, shoots) by 14% (P = 0.02), whereas deficit irrigation reduced DW_S by 7% (P = 0.06), although these values may have been affected by a short but severe pea aphid [Acyrthosiphon pisum (Harris)] infestation. Hence, an elevated-C_a-based improvement in gas exchange properties enhanced growth of a barley crop.