微囊藻毒素合成机理的研究进展

对于MC的研究目前主要集中在毒理学,生态影响,及监测、检测技术等研究领域之中。由于MC产毒藻种类繁多,再加上多达60几种的异构体的存在,每一MC产毒藻类体内其mcy基因并不完全一致,所以对于MC的产毒合成机理研究非常困难。但近几年对MC的产毒合成机理已经有了突破：三种最主要的MC产毒藻的MC合成过程已经被阐明。     

2种典型藻毒素及其免疫毒性研究进展

多年来,环境污染问题一直困扰着人们,而因水体富营养化导致的水华现象已然成为全球性问题,成为一种世界性的公害。水华的产生不仅破坏了水体生态结构,对人类造成的危害也引起了人们的关注。水华中产生藻毒素根据其化学结构特征和致毒机理可分为肝毒素和神经毒素两类。通过综述鱼腥藻毒素和微囊藻毒素的产生、分布和结构,并从免疫学的角度综述其可对生物体造成的毒效应及致毒机理,为后续研究藻毒素毒性多样性提供参考依据。     

淀山湖水质富营养化和微囊藻毒素污染水平

研究淀山湖不同季节水体中总磷(TP)、总氮(TN)、pH、水温、透明度(SD)、叶绿素a(Chl-a)含量和优势藻种等富营养化相关指标;在培养条件下,研究不同温度、光照、氮磷浓度对铜绿微囊藻的生长及微囊藻毒素LR(MC-LR)产生的影响;研究藻细胞密度和微囊藻毒素LR浓度的相关关系.结果表明:淀山湖水质已呈富营养化状态,春末和夏季水质和水文条件适合藻类生长.湖水TN和TP年平均值分别达1.93mg/L和0.18mg/L,TN和TP的年超标率达93.5%和92.2%.TP的高峰期比施肥的高峰期延迟出现约一个月,说明沿湖农业对富营养化指标的影响较大.淀山湖常年生长的藻类分别是蓝绿藻、硅藻、隐藻和裸藻等,夏季水华中可见污染指示藻如微囊藻、鱼腥藻和针杆藻等产毒藻.培养条件下,铜绿微囊藻在25℃和3000lx时生长最快,但产毒量却分别在20℃和5000lx时达到最大值;合适其生长和产毒的氮、磷浓度分别为650μmol/L和6.5μmol/L.现场和实验室条件下,均发现磷为藻类生长的限制因子,微囊藻毒素-LR浓度与藻细胞密度或铜绿微囊藻细胞密度之间存在正相关关系,提示可以用藻细胞密度来估算水中毒素的浓度.     

凤眼莲对铜绿微囊藻生长及藻毒素与营养盐释放的影响

针对目前我国凤眼莲治理富营养化水体技术的规模化应用现状,考虑到大面积控养的凤眼莲与暴发的水华蓝藻(尤其是产毒铜绿微囊藻)会在湖湾区短期内密集共存的情况,开展了凤眼莲对产毒铜绿微囊藻生长、生理特性、藻毒素生产与释放影响的研究,另外,也考察了短期共存下藻类营养盐释放与凤眼莲对藻毒素积累的情况.半连续共培养实验结果表明,凤眼莲能够有效抑制铜绿微囊藻的生长,促进藻细胞的衰亡.虽然凤眼莲未对铜绿微囊藻光合系统Ⅱ的电子传递产生影响,但减少了其光合系统中的藻蓝蛋白(PC)含量和藻蓝蛋白/别藻蓝蛋白(PC/APC)水平,10%和20%水体交换率处理的PC/APC水平第8 d时分别降至相应空白对照的54.93%±7.07%和55.81%±1.97%.凤眼莲对铜绿微囊藻形成了一定的氧化伤害,最终促进其抗氧化系统中超氧化物歧化酶比活显著下降,丙二醛含量显著提高,10%和20%水体交换率处理的丙二醛含量第8d时分别升至相应空白对照的2.95倍±0.074倍和2.22倍±0.086倍.凤眼莲通过促进蓝藻的衰亡和分解,加速了营养盐的释放.12 d内,可溶性总氮浓度回升到初始水平,而水体可溶性总磷的释放速度比氮营养盐更快.另一方面,凤眼莲并没有促进铜绿微囊藻毒素的生产,也没有使水体藻毒素含量显著提高.相反,和自然衰减不同,短期内显著促进了水体藻毒素的降解,第12 d时10%和20%水体交换率处理的水体藻毒素分别下降至12.07μg·L-1±0.63μg·L-1和11.36μg·L-1±0.04μg·L-1.而凤眼莲整株的藻毒素短期积累量(FW)仅为5.95 ng·g-1±0.76 ng·g-1.增加水体交换率能够在一定程度上减缓凤眼莲对铜绿微囊藻的伤害,减缓营养盐的释放速度,但对水体藻毒素消减的影响不显著.     

微囊藻生长及产毒影响因子研究概况

铜绿微囊藻是蓝藻水华中常见的一个优势种,同时也是一种产毒蓝藻.微囊藻毒素作为一种环状七肽肝毒素,被认为是强烈的促癌剂,并对其它水生生物也有毒害作用.一些研究结果显示,环境因子对铜绿微囊藻生长及产毒的影响之间具有一定的相关关系.根据一些现有的文献资料,对光照和温度等影响铜绿微囊藻生长和产毒的一些主要环境因子进行了综述.     

氮、磷、铁、锌对铜绿微囊藻生长及产毒的影响

为探讨氮、磷、铁、锌对铜绿微囊藻生长及产毒的影响，以HGZ为基础培养基，调整氮、磷、铁、锌的浓度，于无菌条件下对两种藻株进行培养，定期取培养液进行细胞计数及用ELISA方法测定微囊藻毒素的含量。结果表明，浓度的改变没有引起无毒株产生毒素，也没有改变产毒株的产毒特性。高浓度的氮(1.6～245.1mg/L)有利于两藻株的生长及产毒株的毒素合成，而对磷、铁、锌的需求量较低。当磷的浓度低于1.4mg/L时，无毒株随其浓度增加而生长加快，但浓度超过此范围，则变化不大。产毒株的生长和产毒对磷盐的浓度变化不敏感，过高浓度的磷(62.1mg/L)可抑制其生长。两藻株的生长对铁、锌浓度的变化也不敏感，但产毒株的毒素合成却随铁离子浓度升高而缓慢上升。在氮、磷、锌3个单因素研究中，培养液中藻细胞的数量与总毒素含量均呈正相关(P＜0.05)，而铁未呈相关关系。     

无机氮和有机氮对铜绿微囊藻生长和产毒影响的比较

以氯化铵和丙氨酸作为氮源,通过测定铜绿微囊藻细胞生物量、胞内藻毒素含量、基质利用率等变化情况探究并比较两种含氮化合物对铜绿微囊藻生长和产毒的影响.结果表明铵氮低浓度(10 mg·L-1)促进铜绿微囊藻生长,而高浓度(20 mg·L-1)具有抑制作用;不同浓度的丙氨酸对铜绿微囊藻的生长均具有促进作用,最适生长浓度为20 mg·L-1.铵态氮对藻毒素产生的促进作用不明显,丙氨酸则较大的促进了微囊藻产毒,是同时期对照组的6倍.     

滇池水体中微囊藻毒素的研究

研究发现滇池藻类以蓝藻为主 ,其数量在一年中的 4月最低 ,6月开始上升 ,在 8-1 0月达到最高。通过对藻类和滤液的不同浓度洗脱液的分析 ,在藻类和水体中都检出毒素峰 ,且集中在 50 %、60 %、 80 %的甲醇洗脱液中。藻毒素主要是MC -LR型 ,水体中的藻毒素来源于藻类的释放。     

藻毒素生物降解技术的研究进展

藻毒素是湖泊水华现象滋生的有害有毒污染物，它严重恶化了饮用水水源地的水质。有效控制水华爆发及去除藻毒素是环境科学领域的一个难题。近些年来，利用生物降解技术去除藻毒素已经取得了显著的效果。笔者对国内外利用生物降解技术去除微囊藻毒素的最新研究进展进行了综述，并提出了控制藻毒素的新途径。     

微囊藻毒素的提取和提纯研究

对采自云南滇池水华蓝藻细胞中的微囊藻毒素 (Microcystins,MCs)的提取与提纯方法进行了研究 .结果表明 ,在藻细胞干重浓度为 2 0g·L-1下 ,与不同甲醇浓度提取液相比 ,4 0 %甲醇溶液可以最有效地从藻细胞中提取出MC RR和MC LR .将MCs提取液过Waters固相萃取小柱后 ,用 70 %甲醇溶液洗脱吸附于柱上的MCs ,可以分别获得 7 3%和 3 5 %纯度的MC RR和MC LR .通过观察洗脱液的颜色变化 ,收集蓝绿色和橘黄色后面流出的基本无色的洗脱液 ,可以获得纯度为 2 8 6 %和12 9%的MC RR和MC LR .