东海原甲藻是常见有毒有害赤潮藻.本文从种群生长、光合效率和抗氧化系统等角度研究大型海藻分泌物亚麻酸胁迫下东海原甲藻的生理生化响应.结果表明:低浓度亚麻酸(＜200 μg·L-1)对东海原甲藻的生长具有促进作用,200～1000 μg·L-1浓度下,东海原甲藻的生长受到显著抑制,当亚麻酸浓度为1000 μg·L-1时,抑藻率达90％;200 ～ 1000μg·L-1亚麻酸胁迫下,藻细胞光合色素含量显著降低,最大光能转化效率Fv/Fm降低,当亚麻酸浓度为1000 μg·L-1时,Fv/Fm为对照组的33.87％;随着亚麻酸浓度的增大,抗氧化酶活性(过氧化氢酶CAT、超氧化物歧化酶SOD和谷胱甘肽过氧化物酶GPx)与抗氧化非酶物质(还原型谷胱甘肽GSH、氧化型谷胱甘肽GSSG、抗坏血酸AsA和脱氢抗坏血酸DHA)含量呈现出先升高后降低趋势;亚麻酸胁迫下丙二醛含量显著升高,表明膜脂过氧化程度加剧.以上结果说明,低浓度亚麻酸对东海原甲藻的生长具有促进作用,高浓度亚麻酸主要通过降低光合效率和细胞过氧化损害抑制东海原甲藻的生长.研究结果为生物法防控以东海原甲藻为优势藻种的赤潮提供了理论基础.

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.

目的 用Streptomyces lividans GX28异源合成N-乙酰基色胺,并研究N-乙酰基色胺的抗赤潮藻活性.方法 前期研究发现Bacillus atrophaeus C89芳香族氨基酸脱羧酶(aromatic 1-amino acid decarboxylase,AADC)能将L-色氨酸脱羧成L-色胺.氨基酸多序列比对发现S lividans GX28基因组中存在使色胺乙酰化的酶.通过克隆、重组将aadc基因转入S.lividans GX28中构建重组菌株,HPLC检测目标产物,NMR鉴定化合物的结构.检测化合物对3种赤潮微藻的毒性.结果 S.lividans GX28中的蛋白WP_015609847.1含有芳烷基胺N-乙酰转移酶(alkyl amine N-acetyltransferase,AANAT)的底物结合位点(P64和F188)和催化位点(Y168),推测其为AANAT.宿主的发酵产物中分离得到N-乙酰基色胺.N-乙酰基色胺对墨西哥原甲藻的生长具有较强的抑制作用(IC50=9.56mg/L).结论 推测aadc基因在链霉菌中异源表达.重组链霉菌中检测到N-乙酰基色胺,并对N-乙酰基色胺的生物合成途径进行推测.N-乙酰基色胺对P.mexicanum的生长具有显著的抑制作用.本研究为抑藻化合物的生物合成研究奠定了基础.

为评估海洋有毒赤潮微藻对生态系统的影响,使用培养的产毒微藻作用于海岸底泥,利用川umina Miseq高通量测序平台进行细菌16S rRNA测序,分析比较产毒的网状原角藻(Protoceratium reticulate)、利玛原甲藻(Prorocentrum lima)、微小亚历山大藻(Alexandrium minutum)对海洋微生物细菌群落结构组成和多样性的作用影响.结果表明:金藻实验组的细菌群落多样性(Chao1、ACE、Shannon)指数最大,利玛原甲藻最小.海岸底泥系统中6个优势细菌门是变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、厚壁菌门(Firmicutes)、浮霉菌门(Planctomycetes)、绿弯菌门(Chlorofexi)、放线菌门(Actinobcteria);金藻和海水实验组的细菌在门、纲、目、科、属、种6个分类水平上都具有较高的类群数;利玛原甲藻实验组在除种和属以外的4个分类水平上,都具有最低类群数.因此,有毒赤潮微藻及其毒素对于微生态细菌可能具有毒性作用,影响其周围生境中细菌群落结构及其多样性;本研究结果从微生态角度评价有毒微藻及藻毒素的作用影响,可为全面了解有害藻华及有毒微藻对海洋生态系统的潜在危害提供基础.

为缓解赤潮微藻对海洋生态环境的危害性问题,从潮间带泥样中筛选溶藻菌进行生物学特征分析,通过稀释涂布平板法及平板划线分离法从浙江舟山桃花岛潮间带泥样分离筛选菌株,以中肋骨条藻(Skeletonema costatum)及东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense)为受试对象,通过丙酮法提取、测定叶绿素含量变化从中筛选高效抑制赤潮微藻生长的菌株.经形态学观察、生理生化特征检测及16S rDNA序列分析比对初步确定菌株的分类地位.通过不同pH、发酵时间、添加比例等单因素实验,对菌株溶藻特性和溶藻活性物质特性进行研究.从潮间带泥样中共获得43株菌,以菌株2-1-2抑制效果最佳,经鉴定属于芽孢杆菌属,初步命名为Bacillus sp.2-1-2.溶藻菌Bacillus sp.2-1-2以胞外分泌溶藻物质的方式进行间接溶藻,最适生长pH为7.0±1.0,菌液最佳发酵时间2—4d、最佳添加比例20％;溶藻活性物质耐热性好,对酸碱耐受性佳,但不耐强酸,在pH=10、80℃处理后溶藻率分别可达(90.57±0.43)％和(89.52±0.96)％.对赤潮藻细胞ROS水平与MDA含量具有显著影响(P<0.01).推测菌株溶藻机制可能为分泌溶藻活性物质间接接触藻细胞,胁迫藻细胞动态氧化平衡失衡,影响藻细胞正常生理状态,藻细胞脂质过氧化破坏了结构完整性使之内容物外泄并逐渐破碎,抑制藻细胞的生长.