为了开发微生物控藻技术,从藻际环境中分离了具有溶藻活力(algicidal ability)的细菌,并探讨了群体感应信号对溶藻活力的调节作用.通过稀释涂布法从甲藻赤潮样品中分离得到了 10 株溶藻细菌,16S rRNA 基因序列鉴定为 5 个属,包括交替假单胞菌(Pseudoalteromonas sp.)、假单胞菌(Pseudomonas sp.)、弧菌属(Vibrio sp.)、新鞘氨醇杆菌属(Novosphingobium sp.)以及鞘氨醇单胞菌(Sphingomonas sp.).溶藻能力分析显示,这 10 株细菌均具有较强的溶藻能力,对裸甲藻叶绿素的产生具有明显的抑制能力,其中尤以新鞘氨醇杆菌最为突出.薄层色谱法TLC检测到 8 株细菌具有产群体感应信号的能力,信号分子主要为高丝氨酸内酯AHL-C8、AHL-C8-O以及AHL-10.为了验证群体感应信号对溶藻能力的调节作用,以新鞘氨醇杆菌为代表构建了AHL突变株,通过突变株与野生株的比较试验,发现AHL的缺失明显降低了溶藻能力,证实抑藻能力受到AHL信号的正向调节.酶活分析显示主要的抑制机制在于诱发了藻类明显的氧化应激,致使丙二醛(MDA)含量和超氧化物歧化酶(SOD)活力明显上升.考虑到藻类的有效防控是水生生态安全的重要组成部分,本研究结果提示微生物利用群体感应信号介导溶藻作用,可能帮助我们开发针对性的方法提升控制藻类的能力,例如合成生物学技术的引入.

[背景]蓝藻常形成水华,严重破坏水生环境及威胁水生生物.微生物能够专一性地抑制蓝藻的生长,从而可以被用于蓝藻水华的控制.[目的]分离筛选一林对有害水华藻——铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa) 7806有高效抑藻能力的菌株,对其进行生理生化和分子鉴定,并研究其抑藻效果与特征.[方法]通过API试剂条确定其生理生化特征,对细菌的16S rRNA基因进行测序并构建系统进化树,通过探究细菌菌体、上清、发酵液的抑藻效果确定该菌的抑藻方式,通过测定不同温度、pH、蛋白酶K、有机溶剂萃取和透析条件下的抑藻效果及傅里叶红外光谱来确定胞外抑藻物质的性质.[结果]菌株hsn03与芽孢杆菌属(Bacillus sp.)的Bacillus sonorensis NBRC 101234有最高相似性,达99.59％;通过分泌胞外抑藻物质对铜绿微囊藻生长表现出抑制效果,且最佳抑藻添加量为7.0％(体积比);胞外抑藻物质为一类分子量大于500 Da且小于1kD,耐高温,耐酸碱,含有叁键和累积双键,非蛋白、多糖类的小分子物质.[结论]抑藻菌株的挖掘与鉴定对于丰富有害藻华藻的抑藻菌质资源有非常大的促进作用,通过对抑藻方式、效果和特征的研究为进一步将抑藻菌应用于铜绿微囊藻的治理奠定基础.

有害藻暴发能够破坏水生生态系统,对水环境、人类健康及各国经济构成严重威胁.寻找能够有效防治有害藻华或赤潮的方法是现阶段水生生态保护与修复领域的重要研究内容之一.其中,微生物因其分布广、种类多和易繁殖等特点,在有害藻华或赤潮防治方面表现出巨大潜力,正逐渐得到广泛关注.本文从抑藻细菌分布、物种多样性及抑藻机制(抑藻方式、细胞形态、光合作用和氧化损伤)等角度对当前有害微藻抑藻细菌研究进展进行梳理总结,为微生物控藻提供理论参考.

采用16S rRNA高通量测序技术分析了赤潮藻米氏凯伦藻藻际细菌群落组成,探究了原位营养刺激下藻际细菌对米氏凯伦藻生长的抑制作用.结果 表明:米氏凯伦藻藻际环境以Proteobacteria为主(α-Proteobacteria 48.1％,γ-Proteobacteria 8.6％),其次Sphingobacteria 22.4％,Cyanobacteria 10.8％.通过加混合抗生素获得了米氏凯伦藻无菌培养体系,验证了所加营养液对藻的生长无明显影响.向米氏凯伦藻培养体系中添加体积比5％的2216E培养基、甘油和柠檬酸钠时,米氏凯伦藻的生长受到显著抑制,抑制率分别为99.6％、96.0％和91.5％.对2216E刺激下藻际细菌群落变化进行分析表明,α-Proteobacteria丰度增至58.7％,其中Rhodobacteraceae由8.7％增至22.3％,Thalassobaculum由2.7％增至13.3％,γ-Proteobacteria增至13.3％,其中Pseudomonas由2.4％增至4.9％.米氏凯伦藻藻际环境存在着丰富的微生物类群,适量外部营养刺激可以实现藻际细菌原位抑藻效应.

[目的]基于生态安全评估,探索溶藻细菌及其分泌物的抑藻效果与机制.[方法]分离获得溶藻细菌2-4(Pseudomonas sp.),通过正交试验和动力学模型研究了菌株2-4及其分泌物的抑藻特性,并通过急性毒性试验对菌株2-4及其分泌物进行生态风险评估.[结果]菌株2-4在最优条件下接种体积比(V/V)为15％时对铜绿微囊藻的4 d抑制率达92.81％,抑藻反应符合一级动力学模型(t1/2=126 h).菌株2-4具有抑藻多样性,首次报道了假单胞菌对斜生四链藻、蛋白核小球藻和丝藻的抑藻效果.菌株2-4分泌的抑藻活性物质分子量小于500 Da,不耐高温和强酸强碱.急性毒性试验结果显示,高于1.5％的菌液对大型溞有毒,高于2％的菌株分泌物对大型溞和稀有鲫有毒,但对明亮发光杆菌无毒.较安全的使用范围内,菌株2-4(V/V-1.5％)及其分泌物(V/V=10％)对藻华湖泊水样的叶绿素a去除率为4.83％-42.94％和30.62％-68.69％.[结论]本研究客观分析了假单胞菌2-4及其分泌物在生态安全使用范围内的实际抑藻效果,明晰了溶藻细菌生态毒性与抑藻效率的关系,为生物控藻实践提供理论参考.