具有微囊藻毒素清除能力的乳酸菌的分离筛选及其影响因素

微囊藻毒素是由蓝藻产生的环状多肽物质,可引发人类肝中毒等健康问题,因此微囊藻毒素的清除对食品安全和环境保护有着深远的意义.本研究从泡菜、腊肠等传统发酵食品中分离筛选获得33株乳酸菌,通过对其微囊藻毒素清除能力的测定,获得一株具有高效微囊藻毒素清除能力的乳酸菌菌株干酪乳杆菌BBE10-212.实验发现菌体浓度、藻毒素浓度、菌体活性等因素对实验菌株清除藻毒素的效能具有显著影响,此外,外源添加5%的葡萄糖可使藻毒素清除率提高至52%,远高于未添加时的19%.而外源添加替代藻毒素的微生物发酵氮源以及作为部分代谢关键酶辅酶的金属离子则会抑制菌体对藻毒素的清除效率.研究结果为深入分析实验菌株清除微囊藻毒素的作用机制,实现微囊藻毒素的生物干预策略,并基于对菌株的代谢调控促进微囊藻毒素的高效降解提供了数据和资料.     

实时荧光定量PCR技术在太湖蓝藻监测和评估中的应用

我国东部地区的湖泊深受蓝藻水华的影响,监测可产生毒素的藻种类及其浓度对于水质安全预警与管理有重要意义.然而传统形态学方法无法鉴别藻类产生毒素及嗅味物质的潜在趋势.为综合评估湖泊及其水源水体的藻类有毒代谢物发生风险,采用实时定量聚合酶链式反应(quantitative real-time polymerase chain...     

藻毒素在传统净水工艺中的去除特性

通过模拟试验及水厂实测数据，考察了传统制水工艺对微囊藻毒素的去除规律，结果表明：富营养化原水预氮化会导致藻细胞内的毒素释于水中，混凝沉淀通过去除藻类而去除细胞内藻毒素，但对细胞外的溶解性藻毒素无去除作用，过滤与氯消毒可去除部分细胞外藻毒素，对细胞内藻毒素的去除作用较弱，传统制水工艺不能保证出水藻毒素达标，必须采取预处理和深度处理措施。     

焦酚对共培养铜绿微囊藻和雨生红球藻影响的初步研究

以单株藻为对象的纯培养抑藻测试体系被广泛用于化感抑藻活性物质筛选和作用机理研究,但自然水体中藻类常常相伴而生并相互作用,共存藻类对化感物质抑藻效果的影尚不清楚。为探讨藻类共存状态下对化感物质的响应,选择沉水植物穗花狐尾藻(Myriophyllum spicatum)的典型化感抑藻物质焦酚,以有害蓝藻铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)和经济绿藻雨生红球藻(Haematococcuspluvialis)为受试藻,同时设置混合共培养体系和纯培养体系,比较焦酚对不同培养体系中两株藻的影响。结果显示,纯培养和共培养体系中,焦酚对铜绿微囊藻细胞增长的抑制率分别为96.82%和93.18%,而对雨生红球藻细胞增长的抑制率显著降低,分别为29.39%和45.40%。焦酚处理的纯培养和共培养体系中铜绿微囊藻胞外藻毒素质量浓度分别为3.23、2.00μg·L~(-1),雨生红球藻单个细胞内虾青素质量浓度分别为0.82、1.21 pg·cell-1。与纯培养相比,共培养体系中焦酚对铜绿微囊藻生长的抑制作用减弱,微囊藻毒素释放量显著降低(P0.05),而对雨生红球藻生长的抑制作用增强(P0.05),单个细胞内虾青素积累量最大(P0.05),表明两者共存减弱了焦酚对铜绿微囊藻的抑制效应,却增强了焦酚对雨生红球藻的影响。这些结果初步说明共存藻类会影响化感物质对目标藻株的抑制效应,在后续化感抑藻作用研究中,充分考虑藻类所处生物和非生物环境,将有助于深入揭示水生植物化感抑藻作用生态机制,明确化感作用和化感物质的生态学价值。     

环境CO2浓度升高对海洋有毒微藻生长及产毒的影响研究进展

近年来,由人类活动引起的近海环境污染不断加剧,这使得有害藻华(harmful algal blooms, HABs)暴发的范围及危害不断扩大,其中有毒微藻藻华也因其毒性效应而逐渐受到关注。18世纪后期以来,全球气候变化加剧了有毒藻华的发生和发展,其中有毒藻华暴发的潜力和危害性也可能增加,环境二氧化碳(CO₂)就是其中一个影响因素。到2019年为止,环境CO₂浓度已达到工业化(1750年)前的148%,对有毒藻华的发生、发展产生了重要影响。CO₂浓度的升高能够缓解微藻的碳限制,促进产毒藻类的固碳和生长;同时,CO₂溶于海水使得海水pH降低,也有可能对某些有毒藻华微藻的生长产生影响。CO₂浓度升高还会影响有毒微藻藻毒素的合成,提高产毒效率或促使毒素由低毒性组分转化为高毒性。本文综述了环境CO₂浓度升高对有毒藻华微藻生长和产毒等的研究进展,探讨了CO₂升高背景下有毒藻华暴发的潜力及危害性,以期为深入研究全球变化对有毒藻华的影响提供参考,并为...     

微囊藻毒素的环境暴露、毒性和毒性作用机制研究进展

微囊藻毒素(MCs)是富营养化淡水水体中蓝藻的爆发性繁殖产生的最常见的藻毒素,因其分布广、结构稳定、毒性大引起了科学界的广泛关注。本文系统梳理了微囊藻毒素在我国水体中的污染现状和典型毒性效应及毒性作用机制。另外,针对目前藻毒素研究的不足提出了建议,可为有效降低环境中微囊藻毒素的潜在安全风险及深入研究其生态毒性效应提供支持。     

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.     

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.     

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.     

微囊藻毒素在土壤中的环境行为及污染风险

微囊藻毒素(Microcystins,MCs)是富营养化水体中发生蓝藻水华时所产生的一类肝毒素,在环境中大量出现时将对生态系统带来冲击并可通过食物链进入人体进而危害人类健康.关于微囊藻毒素的环境行为和污染风险近年来已成为研究热点.论文基于地表物质循环原理,分析了水体中微囊藻毒素经土壤进入人体的途径,指出了土壤在微囊藻毒素迁移转化链条中的位置,概述了微囊藻毒素在土壤中的环境化学行为、农作物的吸收特性及其生态毒理效应等方面的研究进展,提出了在微囊藻毒素迁移转化过程中土壤的净化和传递两大功能,并在此基础上展望了今后的研究方向.     

不同pH条件下Cr6+对3种藻的毒性效应(The Toxicological Effects of Cr6+ on Chlorella Vulgaris, Scenedesmus Obliquus and Microcystis Aeruginosa at Different pH Values)

目前我国水质量生态基准的研究较为零星、分散.研究了不同pH条件下Cr6+对3种藻的毒性效应,以期为我国水生态基准的科学制定以及基准的相关研究工作提供参考.选取小球藻、斜生栅藻和铜绿微囊藻3种典型的藻种,在pH为7.0,8.0和9.0三个条件下,依据OECD-201藻类生长抑制实验指南,以72h藻生物量为测试终点,计算3种藻的比生长率,以及Cr6+对3种藻产生毒性效应的NOEC、LOEC、EC10和EC20值.结果表明,在本实验条件下,在不同pH条件下藻种生长不同,小球藻的最适pH值为7.0,斜生栅藻和铜绿微囊藻的最适pH值为9.0;在不同pH条件下,Cr6+对小球藻、斜生栅藻和铜绿微囊藻的毒性作用不同,Cr6+对小球藻在pH=7.0时毒性最小,对斜生栅藻和铜绿微囊藻在pH=9.0时的毒性最小.在藻最适生长的pH条件下,Cr6+的毒性可以达到最小程度;铜绿微囊藻对Cr6+比斜生栅藻和小球藻更加敏感.     

温度、碳、氮、磷对一株芽孢杆菌生长的影响

用生物学方法防治藻类危害已逐渐受到人们的重视[1] ,有研究表明 ,水体生态系统中的细菌在控制水华、维持藻类生物量的平衡中起着非常重要的作用[2 ,3] ,它可通过直接接触[4 ,5] 、分泌胞外物质[6 ] 以及与藻类竞争营养物质[7] 等方式溶藻或抑制藻类生长 ,保障水体生态系统中营养物质的循环 .本实验室从采自太湖的微囊藻藻样上分离出四株细菌并已鉴定到属[8] ,对它们生长特征进行研究将有利于发现细菌与微囊藻生长代谢之间潜在的联系 .依据Ｏｄｕｍ提出的Ｌｅｉｂｉｇ最少律 (ｌａｗｏｆｍｉｎｉｍｕｍ) ,限制藻类生产量的物质是Ｃ、Ｎ、Ｐ[…     

太湖梅梁湾水体微囊藻毒素含量的季节变化特征及其影响因素研究

采用高效液相色谱法对太湖梅梁湾水体中微囊藻毒素的质量浓度进行春、夏、秋、冬4个季节的监测,分析了梅梁湾水体中微囊藻毒素(MC-RR,MC-YR,MC-LR)质量浓度的季节变化特征及其与水体中总氮、总磷、CODMn和浮游藻类等富营养化指标的相关关系。分析结果表明:MCs夏季(8月份)质量浓度最高,为(0.78±0.99)μg.L-1,其次为春季(5月份)和秋季(11月份),分别为(0.43±0.96)和(0.50±1.12)μg.L-1,冬季(2月份)质量浓度显著降低,为(0.14±0.27)μg.L-1;水体中MCs的检出质量浓度与常规水化学指标之间相关性分析表明:MC-LR的质量浓度与TP的质量浓度呈极显著正相关与TN/TP呈极显著负相关(P<0.01),与CODMn呈显著正相关(P<0.05);水体中MCs的检出质量浓度与浮游藻类生物量相关性分析表明:水体中MCs的检出质量浓度与微囊藻及蓝藻生物量有显著相关关系,太湖梅梁湾的藻毒素主要由微囊藻属(Microcystis)产生。     

可同时控藻和除藻毒素的方法研究进展

中国及世界其他国家众多湖泊、水库、鱼塘等水体常发生不同程度的蓝藻水华。其中,微囊藻是一种最常见最受关注的水华蓝藻,它会产生一群结构相似且难以降解的肝毒素,即微囊藻毒素(Microcystins,MCs),对饮用水源水处理、水产品质量和生态系统健康都构成威胁。急需研发能有效控制突发性或常态化蓝藻水华和去除藻毒素的方法,将有毒蓝藻生物量与藻毒素浓度控制在安全限值以下,以确保饮用水与水产品质量安全。由此实际需求出发,研究者在控藻和除藻毒素这两方面分别开展了许多研究工作,并取得了显著的效果。研究方法主要有物理方法、化学方法、生物方法,但这些方法彼此较为独立。由于在控藻过程中常常导致更多的藻毒素释放到水中,在除藻毒素过程中藻细胞不停地增殖产生更多的藻毒素,故近些年人们逐渐意识到同时控藻和除藻毒素的重要性。只有同时去除藻细胞和藻毒素,才能从根本上解决蓝藻水华对水体污染的问题。文章综述了目前国内外可同时控藻和除藻毒素的方法,以期为蓝藻及藻毒素在水生生态环境中的预警和污染控制提供理论指导和技术支持。从物理方法、化学方法、生物方法和组合方法进行了分类。物理方法相对安全,但成本和能耗高。化学方法成效显著,但成本高且选择性较差。生物方法成本低,但去除速率慢。组合方法结合物理方法、化学方法、生物方法各自的优点,扬长避短,实现安全、高效、低成本、快速的控藻和除藻毒素。但是,目前的研究大多停留在实验室,将这些方法应用在野外,需要因地制宜,合理设计策略。     

微囊藻毒素对束丝藻细胞生长和抗氧化系统的影响

为从活性氧(ROS)角度探讨微囊藻毒素(MC)导致藻类细胞死亡的机理及揭示藻细胞对MC诱发的氧化胁迫的响应机制,采用50和500μg·L-1的微囊藻毒素LR(MC-LR)处理束丝藻(Aphanizomenon sp. DC01)细胞,测定了细胞生长、细胞内活性氧(ROS)含量及抗氧化系统的变化.结果表明,50μg·L-1的MC-LR处理对藻细胞的生长无显著影响,而500μg·L-1的MC-LR处理可诱导藻细胞死亡.50μg·L-1的MC-LR处理的藻细胞ROS含量在处理第2d显著高于对照;但藻细胞能通过还原型谷胱甘肽(GSH)含量,超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)活性改变修复氧化损伤,使ROS水平在处理第3d恢复到对照水平.500μg·L-1的MC-LR处理可显著降低藻细胞GSH含量和SOD与GPX活性,刺激藻细胞生成过量的ROS;ROS在毒素处理4d后突然暴发,过量的ROS引起膜质过氧化,并最终导致藻细胞死亡。     

太湖梅梁湾水体微囊藻毒素含量的季节变化特征及其影响因素研究

采用高效液相色谱法对太湖梅梁湾水体中微囊藻毒素的质量浓度进行春、夏、秋、冬4个季节的监测,分析了梅梁湾水体中微囊藻毒素（MC-RR,MC-YR,MC-LR）质量浓度的季节变化特征及其与水体中总氮、总磷、CODMn和浮游藻类等富营养化指标的相关关系。分析结果表明：MCs夏季（8月份）质量浓度最高,为（0.78±0.99）μg.L-1,其次为春季（5月份）和秋季（11月份）,分别为（0.43±0.96）和（0.50±1.12）μg.L-1,冬季（2月份）质量浓度显著降低,为（0.14±0.27）μg.L-1;水体中MCs的检出质量浓度与常规水化学指标之间相关性分析表明：MC-LR的质量浓度与TP的质量浓度呈极显著正相关与TN/TP呈极显著负相关（P〈0.01）,与CODMn呈显著正相关（P〈0.05）;水体中MCs的检出质量浓度与浮游藻类生物量相关性分析表明：水体中MCs的检出质量浓度与微囊藻及蓝藻生物量有显著相关关系,太湖梅梁湾的藻毒素主要由微囊藻属（Microcystis）产生。     

HCO3-对铜绿微囊藻、四尾栅藻和小环藻增长特性及竞争行为的影响

HCO3-为湖泊水体中藻类重要的无机碳源,其含量多少的变化对藻类优势种的形成起到重要作用。文章采用含HCO3-培养基HAC与无HCO3-培养基HA对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)、四尾栅藻(Scenedesmus Quadricauda)和小环藻(Cyclotellasp.)进行纯培养和共培养竞争实验,考察HCO3-对藻类优势种形成的影响。利用logistic种群增长模型拟合纯培养三藻的生长曲线,并求出最大增长速率r以及Lotka-Volterra竞争模型求出各自竞争参数。铜绿微囊藻与四尾栅藻在HAC中纯培养和共培养的生物量K和最大增长速率r均远大于在HA中,表明这两种藻的增殖需要HCO3-作为碳源平衡胞内营养平衡;小环藻不能在有HCO3-的培养基中生存。在HAC中,铜绿微囊藻与四尾栅藻的平均抑制作用相当,实现共存。铜绿微囊藻在无HCO3-环境中对营养资源更具竞争力,其对四尾栅藻的平均抑制作用是相反抑制的1.6倍,对小环藻的抑制是相反抑制的61倍;四尾栅藻在无HCO3-环境中竞争力弱于铜绿微囊藻强于小环藻,其对小环藻的抑制是相反抑制的10倍;小环藻在HA竞争试验中被淘汰。     

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.     

两座高原水库蓝藻群落结构与微囊藻毒素的分布对比研究

为了了解贵州高原水库蓝藻群落组成特征和微囊藻毒素分布,于2009年10月对贵州高原2座水库——万峰湖和百花湖采样调查。结果表明：万峰湖以蓝藻为主要优势藻,蓝藻中的拟柱孢藻（Cylindrospermopsis sp.）占绝对优势,浮游植物丰度在13.05×104～55.80×104 cells.L-1之间,蓝藻的丰度值占到了总量的82.55%,6个采样点中有3个（大坝、野鸭滩和革布）检出了微囊藻毒素MC-RR,且有1个点（革布）质量浓度超标,另外3个点（坝艾、坝达章和九里堡）未检出;百花湖以蓝藻、绿藻和硅藻共同构成优势藻,蓝藻中的假鱼腥藻（Pseudanabaena limnetica）是主要优势藻,浮游植物丰度在6.16×104～65.00×104 cells.L-1之间,蓝藻的丰度值在总体中所占比例为33.25%,3个采样点（大坝、岩脚寨和码头）均未检出微囊藻毒素。形成2个高原水库蓝藻群落结构和微囊藻毒素分布差异的原因可能是：2个水库中氮、磷营养盐水平不同引起浮游植物群落组成不同,进而导致了微囊藻毒素的分布出现差异。     

两座高原水库蓝藻群落结构与微囊藻毒素的分布对比研究

为了了解贵州高原水库蓝藻群落组成特征和微囊藻毒素分布,于2009年10月对贵州高原2座水库——万峰湖和百花湖采样调查。结果表明:万峰湖以蓝藻为主要优势藻,蓝藻中的拟柱孢藻(Cylindrospermopsis sp.)占绝对优势,浮游植物丰度在13.05×104～55.80×104 cells.L-1之间,蓝藻的丰度值占到了总量的82.55%,6个采样点中有3个(大坝、野鸭滩和革布)检出了微囊藻毒素MC-RR,且有1个点(革布)质量浓度超标,另外3个点(坝艾、坝达章和九里堡)未检出;百花湖以蓝藻、绿藻和硅藻共同构成优势藻,蓝藻中的假鱼腥藻(Pseudanabaena limnetica)是主要优势藻,浮游植物丰度在6.16×104～65.00×104 cells.L-1之间,蓝藻的丰度值在总体中所占比例为33.25%,3个采样点(大坝、岩脚寨和码头)均未检出微囊藻毒素。形成2个高原水库蓝藻群落结构和微囊藻毒素分布差异的原因可能是:2个水库中氮、磷营养盐水平不同引起浮游植物群落组成不同,进而导致了微囊藻毒素的分布出现差异。