溶藻菌Serratia sp.对蓝、绿藻的去除研究

水体富营养化对水环境造成严重影响,利用微生物去除富营养化水体中藻类的方法具有广阔前景。该研究以实验室分离出的一株溶藻菌Serratia sp.为研究对象,将其分别加入富营养化水体中常见的蓝藻(水华束丝藻)和绿藻(四尾栅藻)藻液中,通过监测共培养体系中藻细胞密度、叶绿素a浓度、pH、总氮、总磷的变化,探讨溶藻效果,并通过光谱技术分析溶藻产物。结果表明:溶藻菌Serratia sp.对两种藻都具有较好的溶藻效果,且溶藻菌Serratia sp.浓度越高,溶藻效果越好;添加原菌液的实验组蓝、绿藻的叶绿素a去除率分别为64.3%和85.1%,藻细胞密度分别下降71.4%和83.9%;藻液中总氮分别下降17.84 mg/L和10.82 mg/L,而总磷分别下降7.75 mg/L和5.68 mg/L,总氮去除效果更佳;初步推断溶藻产物中含有N-H、O=N-O-(-NO_(2))、C-H、C-N、C-O、CH_(2)等键,结合三维荧光的扫描结果,推断为类色氨酸物质和类腐殖酸物质。

溶藻菌CZBC1在氯化物型盐碱水中对铜绿微囊藻的溶藻效果研究

为研发氯化物型盐碱水体溶藻菌菌剂,选取溶藻菌菌株CZBC1,探讨了滤液组、菌体组、菌液组在初始铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)密度分别为10^(5)和10^(6)个·mL^(-1)的氯化物型盐碱水中对铜绿微囊藻的溶藻效果。结果发现,菌株CZBC1同时具有直接和间接2种溶藻方式,菌株CZBC1的滤液组、菌体组、菌液组作用于铜绿微囊藻时能使藻细胞变形、褪色或破裂,在氯化物型盐碱水体中可以发挥良好的溶藻效果。当初始藻密度为10^(5)个·mL^(-1)时,第6天菌液组的铜绿微囊藻密度可降至2.30×10个·mL^(-1),菌体组降至1.27×10~2个·mL^(-1),对照组为3.67×10^(5)个·mL^(-1),菌液组和菌体组极显著低于对照组(p<0.01),2组的最高溶藻率可达99%以上。当初始藻密度为10^(6)个·mL^(-1)时,第6天菌液组的铜绿微囊藻密度可降至8.30×10^(5)个·mL^(-1),对照组为3.17×10^(6)个·mL^(-1),菌液组显著低于对照组(p<0.05),最高溶藻率为78.8%。从溶藻效果来看,菌液组>菌体组>滤液组。研究表明,溶藻菌CZBC1在氯化物型盐碱水中对铜绿微囊藻具有良好的溶藻效果,可用于氯化物型盐碱池塘中的微囊藻水华防控。

Serratia sp.对铜绿微囊藻、斜生栅藻的溶藻效果

【目的】探讨一株溶藻菌S6(Serratia sp.)对富营养化水中优势蓝藻和绿藻的溶藻效果,为有害藻类的生物控制提供参考。【方法】从富营养化水体中分离到一株溶藻菌S6(Serratia sp.,GenBank登录号为KY462187),将不同浓度菌液分别加至铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)、斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)以及两者以浓度比1∶1混合的藻液(下称“混合藻”)中,进行溶藻实验,测定14 d内实验体系中藻的生物量、叶绿素a、氨氮和总磷(TP)浓度,分析溶藻菌S6对不同藻类的溶藻效果以及对水体中氮磷的影响;运用光谱技术分析溶藻产物特性。【结果与结论】溶藻菌S6对铜绿微囊藻、斜生栅藻和混合藻的溶藻效果较佳,且菌液浓度越高,溶藻效果越佳,其中3组原菌液(2×10^(9)mL^(-1))处理组14 d内的溶藻率分别为89.4%、80%、78.6%。溶藻菌S6对3种实验体系氨氮和TP浓度影响较大,原菌液处理组变化最明显,其中铜绿微囊藻藻液氨氮和TP质量浓度分别下降21.24、6.21 mg/L;斜生栅藻藻液氨氮和TP质量浓度分别下降13.19、7.54 mg/L;混合藻液中氨氮和TP质量浓度分别下降10.81、11.85 mg/L。傅里叶红外光谱、紫外光谱和三维荧光光谱分析表明,铜绿微囊藻的溶藻产物中主要含类色氨酸、类富里酸和类腐殖酸物质,斜生栅藻的溶藻产物中主要含类色氨酸和类腐殖酸物质。

伊姆裸甲藻溶藻菌LD-B3的分离鉴定及溶藻作用

近年来,有害藻华频繁发生给海洋生态系统甚至人类健康带来严重影响。伊姆裸甲藻(Gymnodinium impudicum)是一种典型有害藻华原因种,开展其溶藻菌筛选工作,将有利于该种藻华的防控研究。本研究从伊姆裸甲藻藻华发生海域,分离一株针对藻华原因种的溶藻菌LD-B3,16S rDNA序列分析表明,该菌株属于假交替单胞菌属(Pseudoalteromonas)。菌藻共培养结果显示,2.0%终浓度LD-B3菌液添加72 h后,伊姆裸甲藻溶藻率达81.06%,且溶藻效应呈现浓度和时间依赖性。显微观察和生理参数测定结果表明,菌株LD-B3可导致伊姆裸甲藻细胞链断裂,最大光合效率(Fv/Fm)下降。溶藻方式研究发现,菌株LD-B3主要通过分泌胞外物质实现溶藻,且这类物质对温度较为敏感,初步推断其可能为蛋白类物质。本研究结果表明菌株LD-B3在伊姆裸甲藻溶藻剂开发方面有一定应用前景。

溶藻菌与改性黏土对中肋骨条藻去除效果及机理的比较研究

以中国近海典型赤潮藻中肋骨条藻为对象:比较研究了一株类芽孢杆菌属溶藻菌发酵制备的生物絮凝剂和改性黏土的除藻效果;通过扫描电镜观察、Zeta电位、叶绿素荧光特征、溶解性有机质(DOM)组成特征分析,探讨它们的除藻机理。结果表明,两种除藻方法对中肋骨条藻的去除效果高效,24 h去除率均超过94%,但除藻机理存在显著差异:改性黏土通过电中和作用迅速絮凝藻细胞,而溶藻菌则通过直接或间接的方式(如抑制藻类光合作用)裂解并杀死藻细胞。与改性黏土相比,溶藻菌在除藻过程中会产生溶解性微生物产物、类蛋白质和类富里酸等藻源DOM组分,但这些组分会随时间推移被溶藻菌降解或吸收。为应急性联合控藻技术的开发及在赤潮防治领域的应用提供了新思路。

溶藻菌治理藻华的研究进展

【背景】近年来,随着全球气候的变暖和水体富营养化的加剧,藻类大量繁殖,引发的藻华已经变成了一个全球性问题,其不仅对生态系统有严重影响,也会危害公共卫生安全。【进展】溶藻菌作为控制有害藻类的有效生物制剂,引起了学界的广泛关注,目前对其溶藻机理的研究及实践运用取得了丰硕的成果。本文主要概述了当前治理藻华的方法、溶藻菌种类及其产生的具有生物学活性的杀藻物质、溶藻机理以及溶藻菌的应用等研究现状,并对溶藻菌在分子层面的研究及溶藻物质的进一步分离研究方向和前景作了展望。【意义】为深化对溶藻菌作用机制的理解提供全面且前瞻性的视角,也为藻华治理和水体生态健康提供理论支持。

1株中肋骨条藻溶藻菌的培养优化及其溶藻物质特性分析

中肋骨条藻是舟山近岸海域的赤潮优势种之一,前期研究筛得1株溶藻菌,为芽孢杆菌属,对中肋骨条藻有明显抑制作用,但溶藻物质成分尚不明确。采用单因子试验获得该菌最优培养条件;采用单因子试验和正交试验分析溶藻物质稳定性;最后通过酶解试验和高效液相色谱初步探索溶藻物质的可能成分。在实验条件范围内,pH 8.0,温度25℃,盐度34是溶藻菌的最优培养条件。溶藻物质具有耐酸碱,耐高温、耐高盐、抗紫外的特点,受pH影响最大,其次是盐度和温度,最后是紫外光。推测溶藻物质可能是一种耐高温的非蛋白质物质,在碱性条件下的裂解活性较高,溶藻活性可能与RNA相关。通过改善培养条件可以扩增溶藻菌生物量,溶藻物质对环境具有一定的耐受性且成分与核糖核酸相关,为溶藻物质成分提供了新的可能。

一株溶藻菌株的分离鉴定及溶藻特性

从某湖泊中分离出一株具有溶藻作用的菌株W4,并且研究了该菌株溶解铜绿微囊藻的作用效果、作用方式以及铜绿微囊藻与溶藻菌株所处生长期对溶藻效果的影响,并对溶藻菌株进行了生理生化鉴定.结果表明,该菌株对铜绿微囊藻具有很好的去除效果,加入特定量的菌株培养液,8d后铜绿微囊藻的去除率可达99.5%.该菌株通过间接作用方式溶解铜绿微囊藻,并且该菌株分泌的抑藻活性物质为非蛋白质类物质.菌株W4对铜绿微囊藻的溶解作用受藻细胞所处生长期的影响,但不受该菌株所处生长期的影响.根据形态特征及生理生化试验初步鉴定W4菌株为链霉菌属.

溶藻菌N25的筛选及溶藻效果观察

目的筛选高效溶藻菌,初步观察其对铜绿微囊藻的溶藻效果。方法从处理生活污水的活性污泥中分离菌株,将其接种至微囊藻培养液中,通过观察培养液颜色和藻细胞数量的变化,初步筛选出溶藻菌。重复上述过程3次,并用溶藻率来初步评价其溶藻效果,获得较为高效的溶藻菌。用PCR的方法,对高效菌株的16S rDNA进行测序并与GeneBank对比,鉴定其种属。运用透射电子显微镜观察藻类在溶藻菌作用下48 h内发生的形态学变化,证实溶藻效果。结果从活性污泥中分离得到一株高效溶藻菌,命名为N25-2(以下简称为N25)。经过16S rDNA鉴定,该菌与芽孢杆菌(Bacillus SP.)或纺缍形赖氨酸芽孢杆菌(Lysinibacillus fusiformis)的匹配度均为99%。当培养液中藻的数量达到1×106个/mL,细菌的数量达到1×106 cfu/mL时,在48 h内,该菌的溶藻率达到72%以上。透射电子显微镜观察发现,经过N25处理后,微囊藻出现空泡增加,多面体深染,藻胆体增加,质壁分离和内部结构破坏等形态学改变。结论 N25具有较好的溶藻效果,能诱导微囊藻出现多种形态学改变,其溶藻机制可能是细菌分泌物导致藻类细胞死亡所致,但需进一步研究证实。

氧化铁纳米颗粒固定化溶藻菌的除藻作用

为了探讨氧化铁纳米颗粒固定化溶藻菌后对铜绿微囊藻的溶藻作用和降解微囊藻毒素LR(MC-LR)的作用,从太湖水体中分离获得一株属于芽孢杆菌属的溶藻菌,将其与氧化铁纳米颗粒固定化后,以普通Fe2O3作为实验对照,测定其溶藻作用和降解MC-LR作用.以激光粒度仪测定氧化铁纳米颗粒与溶藻菌两者单独和同时存在时的粒径大小及粒径分布,以获得氧化铁纳米颗粒固定化溶藻菌的证据.分析结果表明:在太湖水体中分离获得的一株芽孢杆菌具有较强的溶藻和降解MC-LR的作用,作用24 h后的溶藻率和MC-LR降解率分别达到44.3%和20.5%.同时加入氧化铁纳米颗粒后,溶藻率达到53.0%,MC-LR的降解率达到33.0%.激光粒度仪检测发现,氧化铁纳米颗粒与细菌混合后的颗粒物的平均直径增加到氧化铁纳米颗粒的12.3倍,同时氧化铁纳米颗粒和细菌单独存在时的粒径分布峰消失.氧化铁纳米颗粒是一种具有良好性能的生物固定化材料,可能通过其特有的途径有效地固定化溶藻菌,并增强溶藻菌的溶藻和降解藻毒素作用.

响应面法优化蓝藻溶藻菌CZBC1发酵培养工艺

【目的】优化蓝藻溶藻菌——蜡样芽孢杆菌CZBC1的发酵培养工艺,为蓝藻溶藻菌制剂的工业化发酵生产提供技术支持。【方法】通过单因素试验筛选适合蜡样芽孢杆菌CZBC1生长的最适碳源和氮源,在单因素试验的基础上,采用中心组合试验设计(CCD)确定关键因子的最佳数量水平,并以Desig-Expert 8.0.5进行回归分析,通过响应面分析获得CZBC1的最佳发酵培养工艺参数。【结果】蜡样芽孢杆菌CZBC1的最佳碳源、氮源分别为麸皮+糖蜜(1∶1)和酵母膏。以麸皮+糖蜜用量(A)、酵母膏用量(B)、pH(C)、培养时间(D)为因素变量,CZBC1芽孢数(lgN)为响应值,拟合得到二次多元回归方程为lgN=8.5019-0.2222A+0.0998B-0.1292C+0.3801D+0.2194AB-0.1133AC+0.1350AD+0.2049BC-0.0651BD+0.0638CD-0.1260A^2-0.3152B^2-0.0380C^2-0.2533D^2,其中,碳源(麸皮+糖蜜)用量与氮源(酵母膏)用量的交互作用、碳源用量与pH的交互作用、碳源用量与培养时间的交互作用、氮源用量与pH的交互作用对CZBC1芽孢数的影响均达极显著水平(P<0.01,下同)。响应面分析优化得到的蜡样芽孢杆菌CZBC1最佳发酵培养参数:麸皮+糖蜜6.84 g/L,酵母膏3.36 g/L,pH 6.50,培养时间42 h。此条件下,CZBC1芽孢数的实际值为5.75×10~8CFU/mL,与理论值(5.90×10~8CFU/mL)间无显著差异(P>0.05),但极显著高于优化前采用营养肉汤发酵培养的芽孢数(1.28×10~7CFU/mL)。【结论】采用响应面法优化得出蜡样芽孢杆菌CZBC1最佳发酵培养工艺能有效提高菌株的芽孢数量,且模型拟合效果较好,可用于指导蓝藻溶藻菌制剂的工业化发酵生产。

不同溶藻菌对小球藻破碎及油脂提取效果的影响

为探究溶藻菌对微藻细胞破碎及油脂提取效果的影响,以小球藻为研究对象,选取5株溶藻菌进行混合培养。结果表明:不同溶藻菌对小球藻细胞破碎及油脂提取效果各不相同。不同溶藻菌的溶藻率依次为:Aeromona hydrophila(73%)>Pseudomonas flurescens(65%)>Bowmanella denitrificans(56%)、Bacillus cirulans(56%)>Kordia sp.(43%)。利用正己烷对小球藻油脂进行提取,提油率依次为:Bowmanella denitrificans(58.4%)>Kordia sp.(52.7%)>Pseudomonas flurescens(24.1%)>Bacillus cirulans(22.5%)>Aeromona hydrophila(21.1%)>对照组(10.4%)。其中Bowmanella denitrificans菌株在24 h内就能达到高溶藻率,且提油率相比对照组提高4.6倍。

溶藻菌对受污染水源水除藻及脱氮特性研究

针对我国水源地藻类污染日趋严重等问题,利用前期分离获得的溶藻菌Streptomyces sp.HJC-D1研究固定化微生物技术强化污染水源水除藻以及脱氮性能。结果表明,对照组和试验组的水体叶绿素a平均去除率分别为(71.66±5.35)%和(80.94±4.36)%,NH4+—N的平均去除率为(77.76±2.83)%和(72.36±3.18)%,而高锰酸盐指数(CODMn)平均去除率为(24.99±1.52)%和(18.74±1.38)%;不同曝气条件的影响研究发现,曝气/停曝时间比2:4、曝气量60 L.h-1工况下,系统CODMn和NH4+—N去除率均有所提高,相比对照组NO3-—N积累更为明显;水力停留时间(HRT)变化对系统NH4+—N、CODMn等的去除影响不大,但缩短HRT时叶绿素a去除率有所降低;分析反应器内填料表面微生物相发现,试验组填料表面有溶藻菌富集,推测对照组除藻主要通过填料对藻类的吸附去除,而试验组则是藻类吸附在填料表面后通过溶藻微生物实现藻类去除。

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(Photobacterium phosphoreum)急性毒性试验,研究了溶藻菌(Streptomyces sp.HJC-D1)发酵液及其对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)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3～5 d时其相对发光度为(67.59%±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(0.148 3±0.003 2)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1 096.92μg·L-1,水体藻毒素质量浓度低于20μg·L-1时其生物毒性较低。

海洋溶藻菌的研究进展

有害藻华是公认的全球性海洋环境问题,严重影响海洋生态系统、水产养殖业以及人类健康,寻求一种有效的有害藻华治理方法一直是藻华研究领域的一个热点。近年来有研究发现,某些海洋细菌可直接或间接抑制藻类生长,甚至裂解藻细胞,具有溶藻作用。利用溶藻菌治理有害藻华可保持水体环境生态平衡,是一种较安全、高效的方法,具有广阔的研究和应用前景,已成为藻华研究领域的热点。根据现有报道,文章主要概述了当前国内外有关溶藻菌种类、作用机理及应用方面的研究进展,并分析探讨了海洋溶藻菌领域基础研究以及应用研究方面未来的发展方向。

不同溶藻菌对淡水藻的溶藻效果

为筛选高效复合溶藻菌群，分析了NP23、P25、Am11、混合菌a（NP23∶P25∶Am11＝1∶1∶1）、混合菌 b（NP23∶P25∶Am11＝3∶1∶1）和混合菌 c（NP23∶P25∶Am11＝1∶1∶3）对小球藻、栅藻、惠氏微囊藻、蛋白核小球藻和铜绿微囊藻的溶藻效果。结果表明：对于以小球藻为主体的富营养化水体，混合菌比单菌 Am11的溶藻效果低6％-14．1％；以栅藻、蛋白核小球藻、惠氏微囊藻和铜绿微囊藻为主体的富营养化水体，混合菌 b 和混合菌 a 比单菌 NP23、P25和 Am11的溶藻效果高7．2％-34．7％；混合菌 b 和混合菌 a 的溶藻效果都高于单菌，且在投菌后6 d 内的溶藻率都能达到90％以上。结论：混合菌对混合藻有较好的溶藻效果，可为混合溶藻菌剂的实际应用提供参考。

3株溶藻菌对水华鱼腥藻生长的效应

以分光光度法测定3株溶藻菌(AL-1、AL-6和AL-8)对水华鱼腥藻(Anabaena flos-aquae)生长效应和光合色素的影响。结果表明:3株溶藻菌均能显著抑制水华鱼腥藻的生长,对其生长速率、干重的抑制效应明显,并表现出一定的浓度相关性;且3株溶藻菌均能影响水华鱼腥藻的色素吸收光谱。3株溶藻菌溶藻方式略有不同,AL-1和AL-6可以通过分泌热稳定的物质和热不稳定的物质间接起到溶藻效果,而AL-8可同时通过直接和间接方式溶藻。

一株耐碱溶藻菌耐受力及其溶藻特性研究

溶藻微生物能引起水华蓝藻的快速消亡,从而达到控制淡水水华之目的。黄河三角洲盐碱地区采集水样后富集培养,采用涂布平板法,分离获得一株高效耐碱溶藻细菌菌株(编号RZ14),对该菌株进行了细胞学、环境耐受能力和溶藻特性的研究,并对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)丙二醛含量进行了分析。结果表明,该菌株细胞呈短杆状,革兰氏染色阳性,芽孢中生;在所试温度及pH条件下,RZ14菌株均可生长,最适温度36℃,最适pH为10。对盐度耐受能力较好,在0.5%~2%的盐度内生长良好,最适盐度0.5%;对高NH_4^+环境耐受能力较差,在低于1 mol/L可生长,最适NH_4^+浓度为0.5 mol/L。RZ14菌株无菌滤液溶藻效果显著,可促进铜绿微囊藻细胞内丙二醛含量大幅度升高。该菌株是一株耐碱性强的产芽孢菌,具有迟缓的溶藻效果,溶藻方式为间接溶藻,对环境的耐受能力较广,有望开发为盐碱地区治理水华的溶藻生物制剂。

组合介质中太湖土著溶藻菌的优势度分析

[目的]从太湖除藻中试装置中分离筛选具有高效降解微囊藻效果的土著溶藻菌,应用种属特异的16SrDNA对其在组合介质和自然环境中的优势度进行分析。[方法]采集太湖除藻中试装置的组合介质,分离筛选溶藻效果达到40%以上的溶藻菌菌株,应用针对16SrDNA基因的种属特异引物对所筛选溶藻菌进行种属鉴定,采用实时荧光定量PCR技术对相应种属细菌进行优势度分析。[结果]在分离筛选出的20株溶藻菌中有:芽孢杆菌属(Bacillus)7株、假单胞菌属(Pseudomonas)4株、弧菌属(Vibrio)3株,这3类细菌在人工组合介质中的优势度分别占总细菌的比例为4.06%、3.10%、6.27%;占同期自然环境(太湖底泥)样本总细菌的比例分别为0.51%、1.78%、7.55%。其中,芽孢杆菌属在人工介质与太湖底泥中的分布差异有统计学意义(P<0.05)。[结论]太湖除藻中试装置中人工介质上的土著溶藻菌主要为芽孢杆菌属、假单胞菌属和弧菌属,其中芽孢杆菌属在人工介质上的优势度显著高于其在底泥上有优势度。

海河流域溶藻菌Q1的溶藻效果分析及鉴定

从天津市海河富营养化的水域中分离到1株具有溶藻能力的细菌,将其命名为Q1,对该菌株进行生理生化鉴定及提取16SrRNA分子鉴定,将Q1以10%接种量接入铜绿微囊藻(Microcysis aeruginosa)、水华鱼腥藻(Anabaena flosaquae)和斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)的纯培养藻液中,研究Q1对不同微藻的专一性及不同生长时期Q1的菌液对铜绿微囊藻生长的影响、作用方式。结果表明:菌株Q1属于苏云金芽孢杆菌属(Bacillus thuringiensis),该菌株稳定期的滤液溶藻效果最佳,菌株Q1能溶解水华鱼腥藻和铜绿微囊藻,对斜生栅藻也有促进作用。该菌株的无菌滤液经高温处理后,对铜绿微囊藻的溶藻效果没有影响,推断菌株Q1分泌的可耐高温的胞外物质。该菌株与藻体细胞相互抑制,存在竞争共栖的生态关系。