目的 选取3种海洋赤潮甲藻为研究对象,从广西涠洲岛海域来源细菌中筛选出高效溶藻的菌株,研究菌株的溶藻效果和初步作用机制,为开展赤潮的防治工作奠定基础.方法 采用细菌发酵液与甲藻共培养来测定菌株的溶藻活性,检测藻细胞中丙二醛和抗氧化相关酶系统的响应规律,分析甲藻胞外溶解性有机物组成,并通过KEGG和CAZy数据库预测目标菌株合成溶藻物质的能力.结果 从24株细菌中筛选到15株对至少一种甲藻表现出溶藻活性的菌株,总阳性率为62.5％,菌株M026对3种甲藻均表现出显著的溶藻效果.添加10％的M026发酵无菌滤液,共培养3d后,3种甲藻细胞死亡率均高达95.0％.生理生化响应表明,在M026发酵无菌滤液胁迫下,甲藻细胞膜脂过氧化损伤严重,3种抗氧化相关酶(SOD、CAT和APX)活性先增加后下降,且三维荧光光谱检测到藻细胞内溶产物为类富里酸和类蛋白类物质.通过全基因组分析,菌株M026含有溶藻活性的次级代谢产物生物合成基因,及多种降解植物细胞壁的酶.结论 菌株M026可作为微生物溶藻菌剂的候选菌株.

近二十年来,东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense)在我国东海频繁引发赤潮,并已成为该海域的主要赤潮原因种之一.为研究该赤潮藻种对环境因子变化的响应,基于 2019 年 5 月浙江沿海赤潮发生区生态浮标和海洋台站的环境要素连续观测数据,结合主成分分析方法,对三次东海原甲藻赤潮生消过程及其成因进行了分析和讨论.结果表明,(1)持续的升温、降压、较高的湿度、较强的向岸风、充沛的营养盐以及海水盐度下降均是浙江沿海这几次东海原甲藻赤潮的重要诱发因素;(2)赤潮暴发期间偏弱的风速,缓慢升高的水温和气温均利于赤潮的维持;(3)溶解氧、pH与赤潮生物量呈显著正相关,亚硝氮与赤潮生物量呈显著负相关,三者的变化推测主要是赤潮生物光合作用产物和有机体分解产物的增加所引起;(4)赤潮后期偏高的pH、较强风速、盐度回升、气压升高以及水体营养盐含量的骤降均可加速赤潮的消亡.研究结果对认识东海原甲藻赤潮成因和生消机理有一定的指导意义,可为今后该种赤潮预警防控提供借鉴.

浮游植物群落组成的时空变化能够反映生态系统的稳定性,在维持红树林生态系统功能、保护生物多样性等方面具有重要意义.在厦门海沧湾红树林恢复区设置4个采样点,对不同季节水体浮游植物的群落组成进行调查,评价其生物多样性和水体营养状态.结果表明,研究区共采集到浮游植物5门36属52种.浮游植物的群落结构具有明显的季节变化和空间差异,浮游植物丰度为0.27×104～25.75×104 cells· L-1,年平均丰度为5.06×104 cells·L-1,全年优势种为针杆藻(Synedra sp.).Shannon、Margalef和Pielou指数的变化范围分别为0.44～2.38、0.38～2.01和0.18～0.96.浮游植物的群落结构及多样性指数表明,研究区水体呈中度营养状态,但由于受人类活动影响,存在水体富营养化的潜在风险,应注意监测和防治处理,预防赤潮的发生.

目的:获得五种典型藻类(甲藻属微小亚历山大藻(Alexandrium minutum)和锥状斯氏藻(Scrippsiella trochoidea),赤潮硅藻中肋骨条藻(Skeletonema costatum)以及绿藻属杜氏藻(Dunaliella salina)和青岛大扁藻(Platymonas helgolandica tsingtaoensis))对C,N,P营养的吸收动力学参数,并利用经典藻类种间竞争模型,构建一个藻类混合共存的生态平衡体系,揭示藻类种间竞争规律,为赤潮爆发机制和预测的研究提供一个新思路.方法:监测批次培养过程中藻体的生长规律以及培养基中C,N,P营养的消耗,计算出藻类营养吸收动力学参数,将参数代入Huisman-Weissing竞争模型,模拟藻类种间竞争.结果:(1)在单独培养条件下,杜氏藻具有最高的比生长率(0.834 d-1)和最大细胞浓度(3.4× 106 cells/mL),锥状斯氏藻和微小亚历山大藻的比生长率μ和最大细胞浓度与其它三种藻相比均明显偏低,p＜0.01;(2)随着环境总碳浓度从5mM提高到20 mM,五种藻的比生长率和最大细胞浓度均显著上升,其中杜氏藻和青岛大扁藻对C浓度改变的响应更加敏感;(3)杜氏藻和中肋骨条藻理论最大比生长率(μmax)明显高于其它三种藻类,锥状斯氏藻和微小亚历山大藻对C,N,P营养盐的需求量相比于其它三种藻明显偏高,p＜0.01;(4)藻类共生平衡系统中,N营养添加有利于杜氏藻和中肋骨条藻发挥更好的种间竞争优势,P营养添加有利于微小亚历山大藻和锥状斯氏藻发挥种间竞争优势;结论:不同环境条件下,五种藻类最大比生长速率μmax和营养吸收半饱和常数Ks直接影响它们的种间竞争能力,基于藻类动力学参数的种间竞争模型为赤潮爆发机制和预测的研究提供一个新思路.

海菖蒲(Enhalus acodoides)是典型热带亚热带沿海常见大型海草, 但关于海菖蒲对赤潮藻的抑制作用研究少见报道.研究选取海菖蒲为实验材料, 利用人工海水和两种有机溶剂提取海菖蒲中抑藻活性物质并对锥状斯氏藻进行抑藻试验研究, 结果表明, 三种提取物对锥状斯氏藻均有显著抑制作用, 在试验设定浓度下, 水浸物在 2.5 g·L-1时具有最高抑藻率95.34%, 乙醇提取物在浓度为12.5 mg·L-1时即达到78.55%, 正己烷提取物在浓度为50 mg·L-1时最高抑制率达到58.28%.研究表明, 海菖蒲水提液抑制效果最好, 具有应用于近海水体富营养化的治理和开发新型抑藻剂的潜力.

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.

米氏凯伦藻和东海原甲藻是我国东南沿海地区赤潮的主要优势种.为定量获取米氏凯伦藻和东海原甲藻生长的温度生态幅,根据3个光照水平(28.32,75.06,111.66 μmol m-2 s-1)条件下4个温度水平(18,22,25,28℃)对米氏凯伦藻和东海原甲藻生长特性的室内培养实验结果,并结合Shelford耐受性定律建立了基于温度的米氏凯伦藻和东海原甲藻比生长率的耐受性模型,最后根据前期的研究成果分别获取了米氏凯伦藻和东海原甲藻生长的最适温度、适温范围及耐受温度范围.结果表明,无论是米氏凯伦藻还是东海原甲藻,在相同培养光照条件下,在设定的温度水平范围内,分别存在一个适宜米氏凯伦藻和东海原甲藻的最适生长温度Topt,且当T≤Topt时,米氏凯伦藻和东海原甲藻细胞密度和比生长率随着温度的升高而显著增大;而当T≥Topt时,米氏凯伦藻和东海原甲藻细胞密度和比生长率随着温度的升高而显著减小.随着培养光照强度的升高,米氏凯伦藻和东海原甲藻细胞密度和比生长率均呈现“先升后降”的变化趋势.建立的藻类生长温度耐受性模型与谢尔福德耐受定律较为吻合,定量获取米氏凯伦藻在3个光照水平(28.32,75.06,111.66 μmol m-2 s-1)下的最适生长温度分别为22.48,22.37,22.33℃;适温范围分别为17.93-27.03,17.82-26.92,17.78-26.88℃;耐受温度范围分别为13.38-31.58,13.27-31.47,13.23-31.43℃;东海原甲藻在3个光照水平(28.32,75.06,111.66 μmol m-2 s-1)下的最适生长温度分别为22.10,21.99,21.93℃;适温范围分别为17.59-26.61,17.48-26.5,17.42-26.44℃;耐受温度范围分别为13.08-31.12,12.97-31.01,12.91-30.95℃.

[背景]藻类水华或赤潮在世界范围内频发,带来各种危害,亟需找到有效途径控制水华或赤潮.溶藻细菌具有杀死藻类控制藻类生物量的能力,可以作为防治水华和赤潮的有效工具.[目的]分离并鉴定滇池中的铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)及其溶藻细菌,对溶藻菌作用于铜绿微囊藻的溶藻效应进行研究,初步了解其溶藻特性与溶藻机制.[方法]采用LB平板稀释涂布,再经多次划线分离纯化细菌,测定16S rRNA基因序列以鉴定细菌种类;采用毛细管分离的方法分离铜绿微囊藻,并测定其cpcBA基因序列以鉴定蓝藻种类;采用热乙醇法提取叶绿素a,从而计算溶藻效率;基于过氧化氢酶(CAT)、还原型谷胱甘肽(GSH)和丙二醛(MDA)探究藻细胞在溶藻菌处理下的抗氧化系统响应.[结果]共分离获得11株微囊藻和17株针对铜绿微囊藻的高效溶藻菌.选取其中一株生长速度最快的铜绿微囊藻DCM4和一株溶藻效果最好的溶藻菌Sp37 (Bacillus siamensis)进行后续研究.Sp37对DCM4的4d溶藻率达到92.4％±1.5％,且对微囊藻属的水华微囊藻(M.flos-aquae)和惠氏微囊藻(M.wesenbergii)均有溶藻效果,而对绿藻没有溶藻效果.Sp37的原菌液和无菌滤液对DCM4的4d溶藻率分别为86.8％±4.3％和81.1％±2.2％,两者没有显著差异(P＞0.05).Sp37菌体对DCM4的溶藻率为25.4％±7.3％.Sp37无菌滤液经不同温度和pH处理之后的溶藻率与未经处理的无菌滤液的溶藻率无明显差异.Sp37无菌滤液处理藻细胞会使藻细胞的CAT、GSH和MDA含量发生变化.[结论]菌株Sp37对铜绿微囊藻DCM4具有高效的溶藻作用,而且对微囊藻属具有一定的溶藻特异性.Sp37是通过分泌胞外物质间接溶藻,且溶藻物质具有热稳定性和酸碱稳定性.Sp37无菌滤液处理藻细胞会触发藻细胞抗氧化系统,并且会损伤藻细胞膜.Sp37无菌滤液很可能是通过对藻细胞造成氧化胁迫,最终导致藻细胞死亡的.

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.

锥状斯氏藻(Scrippsiella trochoidea)是一种世界性的赤潮甲藻,暂时性孢囊是甲藻为了抵御瞬时不良环境条件而形成的不动细胞,暂时性孢囊在锥状斯氏藻生活史及其赤潮发生过程中充当着重要的角色.本文研究了黑暗和温度(8、20和25 ℃)对锥状斯氏藻暂时性孢囊形成、存活与萌发的影响.结果 表明:暂时性孢囊在黑暗处理的第1天就开始形成,在第3～5天孢囊形成率达到最高,且常温下孢囊形成高峰延迟,8、20和25℃下孢囊的最终累积形成率分别为15.9％、20.1％和9.9％;同时,暂时性孢囊不耐保存,在形成后第1天即出现死亡,第8～16天后全部死亡;暂时性孢囊在低温下存活时间较长,8、20和25℃下半存活时间分别为5.9、2.9和2.7 d;暂时性孢囊不存在强制性休眠期,全部处理组的暂时性孢囊均在培养后的24 h内开始萌发,3～6d内达到最大累积萌发率,为43.3％～65.6％,低温下形成的孢囊萌发率较高;锥状斯氏藻极易形成暂时性孢囊,当环境条件合适时能迅速萌发,说明暂时性孢囊在锥状斯氏藻种群动态以及赤潮形成和消亡过程中具有重要作用.