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.     

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.     

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。     

强电离放电对铜绿微囊藻的杀灭效果

研究了不同曝气量、初始藻密度、放置培养时间、pH值和温度条件下强电场电离放电对铜绿微囊藻的杀灭效果.结果表明,在一定范围内,微囊藻灭活率随曝气量、初始藻密度、放置培养时间、pH值和温度的增加而增大.当曝气量为500 mL·min-1,初始藻密度为9×106mL-1,pH值为9.18,温度为317 K,放置培养时间为4 d,处理时间为10 min时,铜绿微囊藻的灭活率接近100.0%.     

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。     

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.     

人工打捞对铜绿微囊藻生长影响的模拟试验

采用一次性培养的方式,在铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)生长的对数期和稳定期进行人工打捞模拟试验,通过测定培养液中藻细胞密度,研究人工打捞对铜绿微囊藻生长的影响。结果表明:不同生长阶段的人工打捞对铜绿微囊藻的后续生长影响差异很大;在对数期进行人工打捞,铜绿微囊藻仍可以较好地生长,并且随着打捞强度的加大,微囊藻进入指数生长期的时间延长,所达到的种群最大密度呈升高趋势;而在稳定期进行人工打捞,铜绿微囊藻很快就进入稳定期,抑制了其后续生长。藻体内丙二醛(MDA)积累量和超氧化物歧化酶(SOD)活性测定结果表明,人工打捞消除了微囊藻生长过程中的密度制约,延缓了藻细胞的衰老。     

Screening of the marine actinomycetes with anti-complement activity and isolation of the active fractions北大核心CSCD

Studies on anti-complement agents are essential for the development of drugs to treat various diseases caused by excessive or abnormal activation of the complement system. However, studies on microbial-derived anti-complement agents are still very limited. The anti-complement activities of 42 marine-derived actinomycete strains isolated from the sediment samples collected from Xinghai Bay in Dalian were studied using the hemolysis method. In addition, the active fractions of the strain Streptomyces sp. DUT11 were separated by C18 and Sephadex LH-20 column chromatography, and the active compounds with anti-complement activity were identified. Streptomyces strains S187, M5, S088, M8, S063, DUT11 and MD16 showed good anti-complement activities upon being cultured in TSB medium, with the strain DUT11 showing the best anti-complement activity among these strains. When different fermentation media were tested, the highest anti-complement activity of DUT11 was observed in M33 fermentation medium. The anti-complement activity was 56.5% for the extract of supernatant and 60.8% for the extract of mycelia, respectively. Furthermore, three compounds with anti-complement activity were obtained from the active components, which were identified as 3-indolecarboxylic acid (1), p-hydroxy benzoic acid (2) and 2-pyrrolecarboxylic acid (3). These results demonstrated that marine-derived streptomycetes can be employed to produce active compounds with anti-complement activity. This study presents a new alternative for the utilization of marine actinomycetes and provides a basis for the exploration of new anti-complement agents. © 2018 Science Press. All rights reserved.     

中国红豆杉内生放线菌En-1的分离、鉴定及其次生代谢物的研究

采用选择性分离方法对药用植物红豆杉Taxus chinensis嫩枝和叶进行内生菌分离,得到一株放线菌En-1,经鉴定为链霉菌Streptomyces sp.;并对该菌进行液体培养条件优化、次生代谢物初筛及其抗菌活性的研究。通过添加宿主植物浸出物至En-1液体培养中以考察宿主对后者生长的影响,结果表明红豆杉叶浸出物能促进En-1的体外生长;而且En-1次生代谢物对5株供试菌中的黑曲霉具有抑制活性。通过En-1菌培养基优化并联合波谱法检测其发酵产物,显示8#配方（淀粉25 g.L-1,KNO3 1 g.L-1,K2HPO4.3H2O 0.5 g.L-1,NaCl 0.5 g.L-1,FeSO4.7H2O 0.01 g.L-1,MgSO4.7H2O 0.5 g.L-1）培养液中,En-1所产的次生代谢物最具结构多样性;同时8#配方也有利于该菌产生抗菌活性产物。本研究提示红豆杉内生放线菌可作为寻求药物先导化合物的资源菌。     

附生假单胞菌存在下不同光照时间对铜绿微囊藻生长与磷代谢的影响

通过设置8/16、12/12、16/8不同光暗比,分析了附生细菌存在下不同光照时间对铜绿微囊藻(M icrocystis aeruginosa)生长及其与附生假单胞菌(Pseudom onassp.)磷代谢之间关系的影响。结果表明:光照时间越长,铜绿微囊藻生长越快,16 h光照下的比增长速率为8 h光照下的1.6倍。铜绿微囊藻的快速生长促进了附生细菌中磷的释放;藻细胞增殖越快,附生细菌释放的磷越多。铜绿微囊藻对数生长期末,8、12、16 h光照下附生细菌磷含量分别降至对数生长初期的87.8%、78.6%和64.9%。铜绿微囊藻对附生细菌磷释放的促进作用是由藻细胞生长对磷的消耗再吸收导致的。     

一株聚丁二酸丁二醇酯降解菌的分离鉴定

以聚丁二酸丁二醇酯（PBS）为唯一碳源,通过滤纸片法对西安郊区土壤中可有效降解PBS聚合物的微生物进行分离,并成功获得一株降解效果最为明显的细菌菌株,其在30 d内可使PBS聚合物的数均分子量降低19.80%。采用生理生化实验以及16S rDNA序列对比分析对该菌株进行了鉴定。结果表明,该菌株的生理生化特征与铜绿假单胞菌属相似,且其16SrDNA序列与Pseudomonas aeruginosa 39016 contig 00492的核苷酸序列同源性达99%,结合生理、生化指标鉴定结果,进一步确定该菌株为铜绿假单胞菌（Pseudanonas aeruginosa）。该菌株的分离鉴定为进一步研究PBS聚合物的生物降解特性及机理等奠定了基础。     

纳米银和银离子对2种微藻的急性毒性效应

为了探讨AgNPs对典型微藻的急性毒性效应及其机制,采用柠檬酸钠还原法制备AgNPs,以摇瓶实验法评估了不同浓度的AgNPs和Ag+对铜绿微囊藻和普通小球藻叶绿素a含量、形态结构和叶绿素荧光参数的影响。实验结果表明:AgNPs对普通小球藻和铜绿微囊藻的96 h-EC50分别为1.113 mg·L-1和0.697 mg·L-1,而Ag+对2种藻的96 h-EC50分别为0.106 mg·L-1和0.032 mg·L-1。扫描电镜结果表明:AgNPs处理使普通小球藻细胞表面出现褶皱,细胞变形甚至向内塌陷。对铜绿微囊藻部分细胞出现变形变得不规则,且出现某些胞外物质使细胞粘附在一起。透射电镜观察发现,高浓度Ag+处理使2种藻的细胞均发生质壁分离,部分细胞转变为孢子。而AgNPs处理使普通小球藻细胞蛋白核增大,蛋白核与类囊体区无明显连接通道。铜绿微囊藻拟核区膨大,类囊体和色素体被推向四周,部分类囊体断裂,同时,发现该藻可以分泌胞外物质在细胞周围吸附AgNPs颗粒。对于普通小球藻,0.6 mg·L-1AgNPs处理后细胞光系统Ⅱ的最大光化学量子产率ΦP0相对于CK没有显著差异,但0.09 mg·L-1Ag+处理使ΦP0显著增加。在高浓度AgNPs或Ag+处理时,ΦP0均显著降低。AgNPs未对普通小球藻光系统II性能参数PI_Abs造成影响,但不同浓度Ag+处理均使得该参数显著升高。对于铜绿微囊藻,2种毒物均使其ΦP0显著降低。而PI_Abs仅在2种毒物的最高浓度处理时显著降低。综上,AgNPs对2种藻的急性毒性远小于Ag+,而两者对铜绿微囊藻的毒性均大于普通小球藻。AgNPs胁迫使2种藻叶绿素a含量显著降低,并诱导2种藻在形态结构和光合生理方面发生了显著变化,造成不同程度的损伤,但与Ag+的毒性效应存在一定的差异。提高光吸收能通量补偿耗散能量和分泌胞外物质结合Ag+是微藻2种重要的解毒机制。     

Decolorization of anthraquinone dye by Aspergillus ficuum in various physiological states

Decolorization of reactive brilliant blue KN-R by Aspergillus ficuum was investigated on suspended spores, mycelial pellets, immobilized cells. It was found that Aspergillus ficuum could effectively decolorize reactive brilliant blue KN-R especially when grown as pelleted mycelia. Many factors affecting the decolorization process in nitrogen-limited media (NLM) were studied, including: initial pH, temperature, and mycelial age. Results showed that the media containing reactive brilliant blue KN-R at 50 mg/L could be decolorized by 96% of the initial color in 42 h, in most conditions tested, the dye degraded products assayed by UV-visible spectrophotometer and macroscopic observation showed that the decolorization of reactive brilliant blue KN-R by mycelial pellets includes two important processes: biodegradation and biosorption. Kinetic study revealed that reactive brilliant KN-R biodegradation by mycelial pellets and suspended spores conformed to first-order reaction model while reactive brilliant blue KN-R biodegradation by immobilized cell followed zero-order model. In addition, mycelial pellets was found to biodegrade KN-R more quickly than suspended spores and immobilized cell.     

拮抗菌B96-Ⅱ对芦笋枯萎菌的抑菌作用

为明确拮抗菌B96-Ⅱ对芦笋枯萎菌的抑制效果并探明其抑菌特性及方式,对经B96-11处理后芦笋枯萎菌的生长速率、液体电解质、电导率及菌丝重量等进行了测定研究.结果表明,在10~7～10~8 CFU/mL时,B96-Ⅱ对芦笋枯萎菌均有显著的抑制效果.连续3 wk室内观察发现,B96-Ⅱ对芦笋枯萎菌丝有持续的抑制作用,与对照比较抑制率为94.07%～88.98%.田问防治效果为93.40%.而农药多菌灵处理的防治效果仅为65.12%.拮抗菌B96-Ⅱ对芦笋枯萎菌的抑制方式主要为:(1)对孢子形成的抑制作用;(2)对孢子的溶解作用;(3)对菌丝生长的抑制作用;(4)对菌丝的致畸作用;(5)对菌体细胞的破损作用.B96-11处理后36 h,溶液总溶解性同体和电导率增高,而菌丝重量下降.图4表3参14     

Inhibition mechanism of fermentation broth extract of Phomopsis sp. Strain S4 on cell membranes of Magnaporthe oryzae北大核心CSCD

The secondary metabolites of endophytic Phomopsis sp. strain S4 show antifungal activity against a variety of plant pathogens, which implies that strain S4 has potential prospect in crop disease control. The aim of this study was to explore the inhibition mechanisms of S4 against plant pathogenic fungi. Magnaporthe oryzae was used as the main pathogenic material for the research. Cell membrane changes were detected using antifungal experiments, scanning electron microscopy, Q RT-PCR, and cell content leaking experiments. The results of scanning electron microscopy showed that M. oryzae mycelia, after treatment with S4 fermented product extract, decreased in size, suggesting the integrity of the cell membrane was destroyed. The genes related to ergosterol synthesis, which plays an important role in membrane integrity, were studied though Q RT-PCR. The results showed that the expression levels of ERG1, ERG11, and ERG6 genes were down-regulated by 2.0, 1.40, and 2.7-fold, respectively, whereas that of ERG7 was up-regulated by 1.38-fold, which means the ergosterol synthesis pathway was destroyed. The physiological experiments also showed that the cell contents of M. oryzae mycelia treated with S4 fermented product extract leaked significantly, which was consistent with the Q RT-PCR results. The results showed that S4 fermentation broth exact could destroy the cell membrane integrity by inhibiting ergosterol synthesis, and eventually inhibit M. oryzae cell growth. © 2018 Science Press. All rights reserved.     

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.     

酰胺类除草剂对铜绿微囊藻的生长影响及氧化损伤效应

酰胺类除草剂的广泛使用对水生生态环境构成了潜在风险。为探究其对藻类的毒性作用,以铜绿微囊藻为对象,分别从藻类生长和氧化损伤效应角度探讨了甲草胺、乙草胺和丁草胺对铜绿微囊藻的毒性影响。实验结果显示,酰胺类除草剂对藻类的影响存在明显的滞后效应和剂量–效应关系,低浓度暴露组刺激藻类增长,高浓度表现为抑制作用;3种酰胺类除草剂增加了铜绿微囊藻的氧化压力,并随着暴露时间的延长和浓度的增加而增强。其中,藻体内过氧化脂质降解产物丙二醛(MDA)含量明显增加,同时超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性也显著增强。经96 h暴露后,甲草胺(32.0 mg·L~(-1))、乙草胺(32.0 mg·L~(-1))和丁草胺(15.0 mg·L~(-1))暴露溶液中相对MDA含量分别为138%、204%和154%,相对SOD活性分别为116%、87%和115%,相对POD活性分别475%、278%和627%。结合生物量及氧化损伤效应实验结果可知,3种除草剂对铜绿微囊藻的毒性大小顺序为丁草胺乙草胺甲草胺。