溶藻细菌HSY-03对赤潮异弯藻抗氧化系统的影响

为研究溶藻细菌HSY-03(Bacillus sp.)对赤潮异弯藻的溶藻机制,采用不同浓度HSY-03无菌上清液处理赤潮异弯藻藻细胞,测定藻细胞光合色素含量、叶绿素荧光效率、细胞内部活性氧(ROS)水平和抗氧化系统活性变化.结果表明,HSY-03无菌上清液作用24 h之后,赤潮异弯藻叶绿素a含量、类胡萝卜素含量和最大光...     

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.     

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.     

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.     

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     

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.     

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。     

溶藻细菌Microbacterium oleivoran 溶藻进程与叶绿素降解动力学

从太湖土著花鲴鱼肝、肠等内脏中筛选出7株具有溶藻功效的菌株,其中溶藻率最高的1株菌命名为GHJ,经DNA测序并构建系统发育树,确定该菌属于微杆菌属(Microbacterium oleivoran),以太湖流域常见藻类———铜绿微囊藻为溶藻对象,以叶绿素a(Chla)含量变化表征溶藻特性,初步揭示溶藻进程中的GHJ菌生长动力学和铜绿微囊藻降解动力学机制,探讨了二者相关关系.结果表明,GHJ的溶藻进程是通过直接溶藻与间接溶藻协同作用,破碎并溶解藻细胞,其在牛肉膏蛋白胨培养基中生长曲线符合Logistic生长模型,动力学方程为■,R~2=0.9797.菌藻比为1:12时的溶藻率最高达到99.60%,此条件下叶绿素与溶藻时间之间的关系符合一级动力学模型[Chla]=111.96×e~(-0.21t),R~2=0.8997;所取菌藻体积比在1∶8—1∶50范围内的叶绿素减少量与溶藻过程时间关系均符合一级动力模型,R~2介于0.6897—0.8997之间,GHJ菌在整个溶藻过程中溶藻趋势相同.本研究可为溶藻菌菌种来源和溶藻过程其他工程应用提供基础理论支撑.     

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     

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.     

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.     

光合细菌对铜绿微囊藻生长的抑制效应

为了探讨光合细菌对水华藻类的控制作用,在实验室条件下,通过菌藻共同培养,研究了沼泽红假单孢菌(Rhodopseudomonas palustras)、球形红细菌(Rhodobacter sphaeroides)及其混合培养物对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)生长的抑制效应.实验结果表明,光合细菌混合培养物对铜绿微囊藻抑藻作用最强,培养5 d时,铜绿微囊藻生物量降低率达58.9%,培养时间、培养温度、菌体投加量及培养基pH值等对光合细菌混合培养物的抑藻作用均有不同程度的影响.光合细菌混合培养物发挥抑藻作用的适宜条件为培养温度25℃,培养时间≤5 d,光合细菌投加量(V_(光合细菌菌悬液):V_(藻培养液)=1:80),藻培养基pH为8.0左右.     

蓝藻水华优势藻高效防控铜制剂的筛选

在对比络合铜、有机铜和无机铜3类5种典型铜制剂对蓝藻水华优势藻--铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)和2种非靶标藻种--普通小球藻(Chlorella vulgaris)和斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)的96 h生长抑制效果的基础上,进一步开展了3类铜制剂抑制铜绿微囊藻生长的15 d延长效应研究.试验结果表明,质量分数为25%的络氨铜水剂、30%琥胶肥酸铜可湿性粉剂和20%乙酸铜可湿性粉剂对蓝藻水华优势种有较好的生长抑制效果,其对初始密度为2×105～4×105mL-1铜绿微囊藻的96 h半抑制浓度(以下均以有效成分的质量计)分别为0.03、0.06和0.05 mg·L-1,且初始藻密度对抑藻效果并无明显影响.试验质量浓度为0.25 mg·L-1的25%络氨铜水剂、0.30 mg·L-1的30%琥胶肥酸铜可湿性粉剂或0.20 mg·L-1的20%乙酸铜可湿性粉剂均能抑制铜绿微囊藻增长,且在0～15 d内都不会出现藻细胞再次复苏和增长.此外,由于铜制剂对铜绿微囊藻的96 h半抑制浓度远低于其对普通小球藻和斜生栅藻的96 h半抑制浓度,因此可在有效控制靶标藻种的同时不对非靶标藻种的生长造成严重威胁.络氨铜、琥胶肥酸铜、乙酸铜有望被开发成为高效、绿色的蓝藻水华控制剂.     

黄淮海湿地系统典型挺水植物对水华藻类的化感效应

利用植物的化感作用可抑制有害藻类生长,控制水华发生,改善水质.文章在考察黄淮海湿地系统的基础上,选取典型挺水植物菖蒲(Acorus calamus)和香蒲(Typha latifolia),用0.1×Hoagland完全培养液进行种植,利用其种植水培养湿地典型水华藻类--铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa Kütz)和鱼腥藻(Anabeana Bory),研究菖蒲和香蒲的种植水对铜绿微囊藻和鱼腥藻生长的影响,评价挺水植物对水华藻类的化感效应.结果显示:菖蒲种植水对铜绿微囊藻的抑制作用较强;而香蒲种植水对鱼腥藻的抑制作用较强,但是对铜绿微囊藻的生长却有促进作用.结果表明两种挺水植物的种植水都含有影响水华藻类生长的化感物质.进一步的研究表明,两种植物种植水对以上两种藻类生长的影响具有显著的体积比浓度效应.因此,保护和恢复湿地挺水植物群落对改善水环境具有重要作用,但利用挺水植物化感效应进行水体环境净化时,应按水体中有害藻类的类型合理选择植物种类.     

生态强化法原位净化村镇污水微生物特性

为揭示生态强化法原位净化村镇污水机制与微生物特性,以常州市武进区前黄镇前桥污水治理示范工程底泥中微生物为研究考察对象,通过倒置显微镜镜检、磷脂脂肪酸(PLFA)分析手段对其进行了系统研究.镜检显示底泥中含有原生动物、轮虫以及菌藻.PLFA分析表明,底泥中饱和脂肪酸含量最为丰富,占76.97%;其次为单不饱和脂肪酸,占19.07%;最少是多不饱和脂肪酸,占3.96%.以脂肪酸生物标记量为指标,表明底泥的生态群落中是以假单胞杆菌、好氧细菌为主导.生态强化法原位净化村镇污水可能主要通过微生物的分解、水生植物的吸收以及藻类-水生动植物-细菌的协同作用实现对污染物的去除.     

未培养微生物的培养方法进展

在自然界庞大的微生物资源中,传统条件下可分离培养的微生物仅占1%,绝大多数则是尚未在人工条件下获得生长活性的未培养微生物(Uncultured microorganism).未培养微生物的难培养在于无法全面掌握它们原位(In situ)生长的环境信息及在人工条件下的准确复制,从而阻碍了环境微生物的特性研究和资源开发.本文详细介绍了目前对未培养微生物原位生长信息的主要认知及限制实现条件,系统总结了当今未培养微生物的最新培养方法进展.以新型培养基、高通量和微流控等为代表的各种新型培养装置与技术的应用,显著提高了未培养微生物的分离及培养效率,分离出不同环境中的多种未培养微生物,例如肠道细菌Ruminococcaceae、浮游细菌Formosa和土壤细菌Candidate N.defl uvii等.分子生物学技术在近十几年快速发展和广泛应用,特别是通过高通量测序和宏基因组测序,在基因功能水平上探索微生物代谢途径和生理生化机制的研究,为快速寻找适宜人工培养条件、规避传统方法的长周期弊端提供了可能.总之,新培养技术的出现显著提高了微生物的可培养比例,基于分子生物学方法的研究结果不仅大大丰富了微生物资源库,为种群多样性的深入研究及在生态系统中的作用奠定了良好的基础,更是为今后微生物分离与培养技术的提高指出了明确方向.(图2参60)     

加拿大一枝黄花化感抑藻效应的初步研究

利用植物化感作用,可抑制有害藻类的生长,改善富营养化水体水质。文章选择我国重要的陆生入侵植物加拿大一枝黄花（Solidago canadensis L.）,系统研究了其根部、茎部和叶部水浸液对5种常见藻类：铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa）、斜生栅藻（Scenedesmus obliquu）、蛋白核小球藻（Chlorella pyrenoidosa）、水华鱼腥藻（Anabaena flos-aguae）和羊角月牙藻（Selenastrum capricornutum）生长的化感效应。研究结果表明：（1）加拿大一枝黄花水浸液对铜绿微囊藻的生长有强烈的化感抑制效应,7 d抑制率为90%左右,根、茎、叶部水浸液的72 h-EC50由高到低依次为34.84、12.54和9.57 g.L^-1,叶部对铜绿微囊藻的抑制作用最强;（2）加拿大一枝黄花叶部水浸液除了对水华鱼腥藻的生长无显著影响外,对其余4种受试藻均有明显的抑制作用,即加拿大一枝黄花叶部的化感抑藻效应较具广谱性;（3）相同质量浓度、同一部位的加拿大一枝黄花水浸液对不同藻种的化感作用类型和作用强度有所不同,即化感抑藻效应存在选择性,且这种选择性与藻类的分类学特征无关;（4）对同一种藻,加拿大一枝黄花根、茎、叶等不同部位水浸液的化感效应也有所差异。     

软脂酸和硬脂酸对铜绿微囊藻生长的抑制作用

研究了软脂酸和硬脂酸对产毒铜绿微囊藻Microcystis aeruginosa生长的抑制效应,比较了长链饱和脂肪酸抑藻的构效关系。选用的藻种是购于中国科学院水生生物研究所的产毒铜绿微囊藻Microcystis aeruginosa FACHB-912,且实验藻种处于对数生长期。软脂酸和硬脂酸在藻液中的4种最终质量浓度为：30、60、90和120mg·L-1。实验周期为6d,每天定时定量取藻液,测量A（650nm）,叶绿素a含量,藻蓝蛋白含量。实验结束后,采用SPSS（13.0版本）软件和DPS（7.05版本）分析加入这2种脂肪酸的藻液的3个指标与空白对照之间的差异显著性。结果表明,2种饱和脂肪酸的4种质量浓度对产毒铜绿微囊藻均有显著的抑制作用,浓度越大,抑藻效果越明显。其中,2种饱和脂肪酸在相同浓度的条件下,软脂酸比硬脂酸的抑制作用要明显。实验技术方面有2个创新点：①因为长链饱和脂肪酸无法溶于蒸馏水,实验采用乙醇来溶解脂肪酸。②因为溶于乙醇的长链饱和脂肪酸溶液无法用高压灭菌锅灭菌,实验采用微孔滤膜对脂肪酸溶液进行灭菌。     

微囊藻毒素对微生物的生态毒理学效应研究进展

微囊藻毒素是一类由蓝藻产生的具有肝毒性的环状肽类化合物,是富营养化淡水水体中最常见的藻类毒素,也是蓝藻水华污染过程中产量最大、危害最严重的藻毒素种类.论文根据微囊藻毒素对微生物(包括微型浮游植物、细菌、真菌)生态毒理学效应最新的研究进展,简要综述了微囊藻毒素的产生、理化性质以及对微生物的毒性效应,并对此研究领域进行了展望.