Klebsiella pneumoniae metabolites enhance Microcystis aeruginosa biomass flocculation

Microcystis aeruginosa is a common aquatic toxin-producing cyanobacterium. This study explores M. aeruginosa biomass recovery using bioflocculation. Bioflocculants produced by Klebsiella pneumoniae significantly enhanced aquatic M. aeruginosa flocculation efficiency. Under neutral and acidic conditions, flocculation efficiency reached 90%, whereas flocculation efficiency was 75% under alkaline conditions. M. aeruginosa flocculation was ion dependent, and Ca²⁺ was determined to be the most effective cationic inducer. Negatively charged proteoglycans were identified as the being the functional components in the flocculants. Optimal conditions for M. aeruginosa flocculation were determined using response surface methodology and are as follows: (1) K. pneumoniae bioflocculant dose, 13.3?mg/L; (2) flocculation time, 1.6 hours; and (3) pH?=?5 for flocculation of 10⁹ cells per litre. Bioflocculation using K. pneumoniae represents a promising method to control development of M. aeruginosa blooms. Further in-field investigations are necessary to fully assess its potential.     

东北典型湖库水体对铜绿微囊藻荧光特性的影响

为考察东北典型湖库水体对铜绿微囊藻(Microcystic aeruginosa)生长过程中IDOM(细胞内溶解性有机物)荧光特性的影响,在镜泊湖、兴凯湖、五大连池、松花湖和大伙房水库5个典型湖库,共10个采样点采集水样,用于铜绿微囊藻的培养,利用EEM(三维荧光光谱)技术,结合三维荧光FRI(区域体积积分)开展IDOM荧光特性的聚类分析. 结果表明:铜绿微囊藻中IDOM的主要荧光特征峰为类蛋白荧光峰(峰S和峰T),峰S荧光强度高于峰T;对IDOM的三维荧光光谱分为5个区(Ⅰ～Ⅴ区)进行区域体积积分,荧光响应值比例(P_Ⅰ+Ⅱ,n和P_Ⅳ,n)总体上呈互补趋势;Ф_T,n(总区域体积积分)表现为镜泊湖>五大连池>兴凯湖>松花湖>大伙房水库,第16天镜泊湖的Ф_T,n最大,平均值为9.76×10-5 AU·nm2/(mg/L);大伙房水库的Ф_T,n最小,平均值为3.72×10-5 AU·nm2/(mg/L). 聚类分析将10个采样点分成3类. HJ1、HJ2采样点为类别1;HX1、LD1、JS1、LD2采样点为类别2;HX2、JS2、HW2、HW1采样点为类别3,其中,类别1(镜泊湖)水体较类别2和类别3水体更适宜铜绿微囊藻的生长.      

杂食性鱼类排泄物中藻类光能活性研究

借助叶绿素荧光技术,通过对杂食性鱼类鲫鱼(Crucian Carp)和金鲫鱼(Gold Crucian Carp)摄食微囊藻(Microcysis aeruginosa)后排泄物的培养,从鱼类排泄物藻类叶绿素荧光活性的角度探讨了杂食性鱼类在控藻上的应用.结果表明,鱼类摄食对微囊藻生长及叶绿素荧光参数均有显著影响(P<0.05).鲫鱼组的叶绿素荧光参数ΦPSII从第3d开始,Fv/Fo、Fv/Fm、ETR和qP从第5d开始随培养时间的延长而增加,而NPQ始终呈下降趋势.金鲫鱼组的叶绿素荧光参数(Fv/Fo、Fv/Fm、ΦPSII、ETR、qP)在培养期间一直呈降低趋势.鲫鱼组的Chl a浓度与细胞密度在培养期间先下降再上升,最后恢复至对照组水平,且Chl a浓度同部分叶绿素荧光参数(Fv/Fo、Fv/Fm、ΦPSII)呈现极显著正相关(P<0.01);金鲫鱼组的Chl a浓度与细胞密度于实验期间均下降,实验期间一直低于对照组,且两参数均与叶绿素荧光参数(Fv/Fo、Fv/Fm、ΦPSII、ETR、qP)呈极显著正相关(P<0.01).可见,微囊藻经鲫鱼摄食后,其叶绿素光合及生长活性经过短暂的下降后会逐渐恢复,而金鲫鱼可有效降低微囊藻活性,但金鲫鱼作为一种观赏鱼类,不适宜在大面积水体放养.     

HgCl2对太湖不同季节优势藻生长的影响

为探讨HgCl₂对不同季节湖泊生态系统的影响,以太湖不同季节优势藻——舟形藻(冬季)和惠氏微囊藻(夏季)为对象,研究不同浓度的HgCl₂对2种优势藻生长的影响以及2种藻对HgCl₂的吸附能力. 结果表明:舟形藻对HgCl₂暴露刺激比惠氏微囊藻更为敏感,在c(HgCl₂)为1×10-9~1×10-7 mol/L的范围内,HgCl₂对惠氏微囊藻的生长表现出低浓度促进、高浓度抑制的效应;而对舟形藻则表现出明显的抑制作用,并且抑制作用随着c(HgCl₂)的升高而更加明显. 吸附试验结果表明,惠氏微囊藻对HgCl₂的吸附率为88.4%~98.8%,舟形藻为87.1%~97.5%,并且吸附率和吸附量均随着c(HgCl₂)的升高而逐渐增大,说明这2种藻对HgCl₂都有极高的吸附效应. 吸附了HgCl₂的藻成为一个潜在的汞蓄积库,可对水环境产生危害.      

余氯对再生水中铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)的生长抑制作用

以北京市污水处理厂二级出水为对象,考察了余氯对再生水中铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)生长的影响.实验表明,0.2 mg·l~(-1)以上的余氯对铜绿微囊藻的生长有明显抑制效果,抑制率在培养第2天达60%-80%,第8天达99%,抑制效果持续60d.再生水中的氨氮浓度越高,余氯对铜绿微囊藻的抑制效果越差.氯的不同形态对铜绿微囊藻的生长抑制效果不同,氯对铜绿微囊藻的抑制效果优于氯胺.     

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.     

氮磷对铜绿微囊藻群体形态的影响

在自然条件下,铜绿微囊藻主要以群体形态存在,其群体形态通常由10~103数量级的单位细胞组成,然而在实验室条件下经过几代培养之后,铜绿微囊藻的群体形态逐渐变为单细胞和少量双细胞. 在实验室条件〔温度为(25±1)℃,光照强度为2 000 lx,光暗比为12 h∶12 h〕下,采用不同ρ(TN)、ρ(TP)的BG11培养基培养群体形态的太湖铜绿微囊藻(FACHB912),其中T1试验组ρ(TN)、ρ(TP)分别为1.00、0.05 mg/L,T2试验组为5.00、0.25 mg/L,T3试验组为25.00、1.25 mg/L,T4试验组为125.00、6.25 mg/L,T5试验组为247.06、7.11 mg/L. 结果表明:T1、T2和T3试验组铜绿微囊藻群体形态细胞所占比例及群体大小均有所增加,T4和T5试验组则表现为减少,并且T1、T2、T3试验组与T4、T5试验组间差异显著(P<0.05). T1、T2、T3试验组出现了>100个细胞的群体,其中T2试验组的铜绿微囊藻群体最大,最大群体约由960个藻细胞组成;而T4、T5试验组中的群体却趋于消失. 相对于单细胞,群体形态的铜绿微囊藻在低ρ(TN)、ρ(TP)条件下能吸收更多的营养盐,有利于细胞的生长;高ρ(TN)、ρ(TP)条件下提供了丰富的营养盐,但可能抑制或者不能刺激胞外多糖的合成和分泌,从而不利于铜绿微囊藻群体形态的维持.      

一株溶藻细菌对铜绿微囊藻生长的影响及其鉴定

从山东黄岛边某富营养化池塘中分离得到1株具有溶藻作用的菌株(J1),研究了其对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)的抑制效果、作用方式以及细菌培养基、菌株与铜绿微囊藻不同生长阶段等因素对溶藻效果的影响,并对该菌株进行了生理生化鉴定.结果表明,将牛肉膏蛋白胨培养基加入藻液,培养基与藻液的投放体积比为6%时,9d内对藻的生长无影响.将初始浓度为6×107 cfu/mL的菌液加入藻液,共培养第9d,铜绿微囊藻的去除率达87%以上.对数期的J1细菌具有较好的溶藻效果,作用于稳定期铜绿微囊藻的实验组,藻的去除率较低.J1通过分泌溶藻物质的间接作用方式抑制铜绿微囊藻的生长,且溶藻活性物质具有一定的热稳定性.根据生理生化及16S rDNA序列分析鉴定,菌株J1属于芽胞杆菌属(Bacillus).     

藻源型溶解性有机氮的产生及不同时期藻类有机物的特性

研究了铜绿微囊藻藻细胞全生命周期中氮的转化过程以及藻类有机物的性质,结果表明:溶解性有机氮(DON)在藻类生长周期中总体呈现上升趋势,藻细胞在其生长初期释放量小于0.05mgDON/107cells,衰亡期释放能力约为0.40mgDON/107cells;胞外有机物(EOM)中分子量分布在对数期和衰亡期以100kDa为主,稳定期以100kDa范围内.三维荧光光谱分析表明,EOM中荧光物质主要为类腐植酸和溶解性微生物代谢产物;而IOM主要由类芳香蛋白和溶解性微生物代谢产物组成.     

铜绿微囊藻高温胁迫后的生长补偿效应

为探究藻类受高温胁迫后的恢复生长情况,以铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)为材料,设置了40 ℃高温组及25 ℃对照组,分别处理3、6和12 d后转入25 ℃进行恢复培养30 d,测定生长过程中的细胞密度以及Chla(叶绿素a)、CAR(类胡萝卜素)、Pro(可溶性蛋白)、Sug(可溶性糖)和丙二醛的含量. 结果表明:40 ℃高温下铜绿微囊藻的生长受到显著抑制,胁迫至第12天时,细胞密度、ρ(Chla)和ρ(CAR)分别比对照组降低了81.08%、97.89%和90.31%. 解除胁迫后,40 ℃处理3 d组呈现一定的超补偿,细胞密度、ρ(Chla)和ρ(CAR)在恢复培养30 d的平均补偿指数分别为1.63、0.90和2.12;40 ℃处理6和12 d组呈现低补偿,恢复培养至第30天时,ρ(Pro)分别比对照组降低了14.86%和48.75%,ρ(Sug)分别比对照组降低了18.77%和53.73%. 胁迫时间越长,丙二醛含量越高,长时间(12 d)的高温胁迫会对细胞造成永久伤害. 采用Logistic方程拟合生长曲线,40 ℃处理6 d组在恢复培养24 d后出现明显的超补偿,细胞密度增大,预计39 d后超过40 ℃处理3 d组. 高温诱发超补偿生长与自然界中藻类暴发的过程具有密切关系,这种内源性因素及藻体生理特征的变化可为湖泊水华发生的理论研究提供依据.