涠洲岛海水中可培养细菌的溶藻活性初探

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3 d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。

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。

副球菌(Paracoccus sp.)提取物对米氏凯伦藻(Karenia mikimotoi)的抑制作用

该文研究了副球菌O-4对米氏凯伦藻的抑藻活性、抑藻途径以及抑藻物质.结果表明,菌株O-4主要通过使藻细胞絮凝、细胞破裂和光合系统损伤实现对米氏凯伦藻生长繁殖的抑制,十九碳烯酸(顺-10)是其产生的主要抑藻活性物质,丰富了对抑藻微生物及其抑藻物质的研究,为微生物防治藻华提供了理论数据.

短凯伦藻高效溶藻菌Pseudoalteromonas shioyasakiensis SE3的分离、鉴定及溶藻作用研究

微生物防控法以其生态调控功能和环境友好特征成为赤潮治理领域备受关注的一种方法。从短凯伦藻(Karenia brevis)藻际微生物中筛选出一株高效溶藻菌,研究了其对短凯伦藻的溶藻特性、溶藻作用方式及机制。经16S rDNA鉴定,该溶藻菌属于假交替单胞菌属细菌Pseudoalteromonas shioyasakiensis SE3。结果表明,菌株SE3的溶藻效果不受细菌生长阶段的影响,主要受细菌数量的影响,当细菌密度为1.2×107 cells/mL时,在6 h即能达到100%的溶藻率。基于扫描与透射电镜等研究发现,菌株SE3主要以与藻细胞直接接触的作用方式溶藻,菌株SE3首先破坏短凯伦藻膜结构,侵入藻细胞内部,导致藻细胞的死亡。上述研究结果为利用藻际细菌防控赤潮提供了重要参考。

一株溶藻菌 Zobellella sp. B307对太平洋亚历山大藻的溶藻特性及作用机制研究

为研究溶藻菌对赤潮甲藻的作用机制,本文从胶州湾沉积物中分离得到的一株耐盐菌株Zobellella sp.B307,并研究了该菌株对太平洋亚历山大藻(Alexandrium pacificum)的抑制效果,从细胞结构、生理水平和分子水平探究了该菌株的抑藻途径及作用机制。结果表明,该菌株的抑藻途径为分泌胞外活性物质的间接溶藻,72 h的溶藻率高达91%。溶藻过程中藻细胞壁破损,叶绿素a和总蛋白含量显著下降,藻细胞的活性氧(ROS)、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性显著高于对照组,这表明溶藻物质对藻细胞造成的强烈氧化损伤是导致其死亡的直接原因。热休克蛋白基因(HSP)表达量显著上调,说明溶藻物质激发藻细胞产生的ROS在激活抗氧化系统的同时诱导产生HSP70,二者联合清除ROS以减缓藻细胞受应激损伤的程度;A.pacificum的网格蛋白基因(Clathrin)表达量显著上调,表示由网格蛋白介导的胞吞作用明显增强,进而说明为减轻光合营养功能受损造成的影响,藻细胞的异养功能增强。本研究结果有助于诠释菌藻关系,更为探究赤潮治理的生物方法提供重要的理论支持和实践指导。

铜绿微囊藻杀藻剂的现状综述:性能及机理

富营养化导致的蓝藻水华暴发不仅破坏生态环境,而且影响人类正常生活,因而近年来受到了广泛关注。有效控制蓝藻水华的生长是当前亟待解决的重要问题之一,投加杀藻剂是及时控制蓝藻水华的有效方法,目前已有较多研究关注杀藻剂的发展,但鲜有研究从实际应用的角度出发全面总结常见杀藻剂的研究现状。针对铜绿微囊藻这一典型蓝藻,重点介绍了近年来备受关注的几种杀藻剂,主要从杀藻效果、作用机理、对微囊藻毒素的影响以及实际应用潜力等方面进行了综述,以期为实际水体中控制蓝藻水华的杀藻剂选择提供指导。此外,指出了应关注化感物质超过环境本底水平时的风险和非化感物质长期作用的风险,并综合考虑使用效果和安全性,提出了生态友好的杀藻剂应具备的特点以及采用缓释和联用等策略改善现有杀藻剂缺陷的思路。

溶藻芽孢杆菌的特性、作用机理及应用

有害藻华(HABs)在全球范围内暴发,对水生态系统和人类生活健康都造成了一定的威胁。目前防治HABs的众多方法中,利用溶藻细菌抑藻一直是近年来的一个研究热点。其中,溶藻芽孢杆菌因具有抑藻效率高、稳定性高、生物安全性好,且兼备改善水质、提高水生动物免疫力等特点而备受关注。整理了目前为止有关溶藻芽孢杆菌的相关进展,总结了溶藻芽孢杆菌的作用机理和应用现状,同时对今后溶藻芽孢杆菌的研究方向进行了展望。

蓝藻溶藻细菌研究现状的可视化分析

蓝藻水华的暴发严重影响了水生生物以及饮用水的安全,溶藻菌能够以直接或间接的方式对蓝藻水华起到防治作用.以中国知网和Web of Science两个数据库中2002至2022年蓝藻溶藻菌及其相关领域的文献为数据源,运用CiteSpace软件构建关于发文作者、国家、机构以及关键词的知识图谱,分析该领域的研究热点以及未来研究趋势.结果表明:(1)近年来关于蓝藻溶藻菌方面的发文量一直呈上升趋势,国内主要以中国科学院、西南大学等单位为主,国外主要以韩国汉阳大学等单位为主;(2)2022年以前研究者主要关注蓝藻溶藻菌的分离鉴定、菌藻关系、放线菌、氧化应激、16S rRNA、溶藻机制、微生物群体、浮游植物、溶藻物质成分、培养条件优化等方面,2022年以后,蓝藻溶藻菌的分离鉴定、蓝藻水华的生物治理、氧化应激反应、溶藻分子机制、群体感应(quorum sensing,QS)、藻毒素降解等方面可能会被持续关注,而关于溶藻物质和相关编码基因的深层挖掘等可能成为潜在的关注热点.

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。

一株溶藻细菌Y3-5的溶藻特性及其应用研究

对蓝藻水华的防控一直是一个备受关注的环境问题。本研究从嘉兴某养殖塘尾水分离获得一株铜绿微囊藻溶藻菌Y3-5,鉴定为侧孢短芽孢杆菌(Brevibacillus laterosporus)。研究了Y3-5对铜绿微囊藻的溶藻特性及其对实际藻华水体的除藻效果。研究表明,Y3-5的溶藻模式主要为通过分泌胞外活性物质的间接模式;对处于中浓度叶绿素a藻液(0.25 mg/L)的响应速度最快,溶藻率可达96.1%±0.88%;随着初始菌体密度的增加,Y3-5的溶藻响应速度提升,但对最终溶藻率影响不大;Y3-5的最适pH范围为7~8,且溶藻活性受pH影响较小;Y3-5在各个生长时期均有较好的溶藻活性,在对数后期和稳定期时溶藻效率有所提升;Y3-5在光照强度为4000 lux条件下的溶藻率高于2000 lux和黑暗条件,可达99.8%±0.08%。将Y3-5投加至实际藻类爆发水体11 d后,溶藻率达到86.4%,对水体中微囊藻、颤藻、浮丝藻等优势藻种的抑制率分别达到48.00%、91.07%、78.41%。综上,本研究分离的溶藻菌具有较高的溶藻活性以及实际应用价值,在蓝藻水华的实际治理方面具有一定潜力。

群体感应对藻际细菌Sulfitobacter pseudonitzschiae H46生理活性调控的研究

针对海洋细菌群体感应调控功能的热点问题,研究了藻际细菌Sulfitobacter pseudonitzschiae H46的群体感应系统对菌株H46的生态功能和抑藻活性的影响,探讨了基于群体感应介导的藻菌相互作用关系。通过添加不同浓度群体感应抑制剂(β-环糊精),分析了亚硫杆菌H46成膜性、DMSP降解能力、抑藻活性的变化,了解了亚硫杆菌H46群体感应系统潜在的调控功能。结果表明,β-环糊精在一定程度上淬灭了亚硫杆菌H46的群体感应信号分子AHLs的诱导活性,导致亚硫杆菌H46的成膜能力、DMSP降解能力和抑藻活性受到抑制。本文以群体感应调节细菌生态学功能为切入点,探讨了藻际细菌对微藻生长的抑制作用,为藻菌互作机制研究提供新的视角。

南太湖水体抑藻菌的筛选分离及其活性成分鉴定

采用稀释涂布法、改良分离培养基和16S rRNA基因序列对南太湖四季水体的可培养细菌进行分离、纯化与鉴定,筛选可抑制铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)生长的活性细菌,并追踪其活性成分。结果表明:共分离得到420株可培养细菌,隶属于4门9纲20目35科66属192种,其中,黄杆菌属(Flavobacterium)、假单胞菌属(Pseudomonas)、短波单胞菌属(Brevundimonas)、芽孢杆菌属(Bacillus)的菌株数较多。16S rRNA基因序列结果显示,有20株细菌属于潜在新种。共分离到7株具有明显抑藻活性的细菌,其中,黄杆菌属菌株1-2-14的抑藻效果最佳,第7天时抑制率达71.52%。通过活性追踪,分离得到2个活性单体化合物cyclo(4-hydroxy-L-Pro-L-Leu)和pterodontriol B,其48 h抑藻活性分别为56.87%和67.81%。

Dynamic Analysis of an Algae-Bacteria Ecological Model

In the paper, under the framework of exploring the interaction between algae and bacteria, an algae-bacteria ecological model was established to analyze the interaction mechanism and growth coexistence mode between algicidal bacteria and algae. Firstly, mathematical work mainly provided some threshold conditions to ensure the occurrence of transcritical bifurcation and saddle-node bifurcation, which could provide certain theoretical support for selecting key ecological environmental factors and numerical simulations. Secondly, the numerical simulation work dynamically displayed the evolution process of the bifurcation dynamic behavior of the model (2.1) and the growth coexistence mode of algae and algicidal bacteria. Finally, it was worth summarizing that intrinsic growth rate and combined capture effort of algae population had a strong influence on the dynamic behavior of the model (2.1). Furthermore, it must also be noted that transcritical bifurcation and saddle-node bifurcation were the inherent driving forces behind the formation of steady-state growth coexistence mode between algicidal bacteria and algae. In summary, it was hoped that the results of this study would contribute to accelerating the study of the interaction mechanism between algicidal bacteria and algae.

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。

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。

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。

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。

不同类型化感物质抑制蓝藻效益比较及联合抑藻效应评述

世界范围内的蓝藻水华持续威胁着水生生态系统功能和人类健康,化感物质凭借其环境安全和对微藻有特异毒性等特征可以短期抑制蓝藻水华的暴发和生长。文章分别概括了酚类化合物、含氮化合物、脂肪酸/酯类、萜类化合物四类化感物质及其衍生物对蓝藻的杀藻效果、潜在机制及特异作用靶点,并依据高效抑藻化感物质(EC_(50)<10 mg/L)的经济成本进一步预估其实际应用潜能。结果表明,单独胁迫下的各类化感物质具不同抑藻特性:脂肪酸/酯类的性价比最优,能以较少剂量对蓝藻产生极强毒性,对蓝藻多样的作用靶点是其具有极强抑制效果的关键,可在0.015-52.95 mg/L浓度范围内将目标蓝藻抑制50%;酚类化合物总数最多、活性普遍较高,半数效应浓度(EC50)为0.05-162.53 mg/L,可通过抑制光合作用、破坏细胞氧化应激平衡和损害细胞壁/膜结构等多种机制抑制蓝藻生长,但高效杀藻酚类化合物的理论成本差异较大,性价比次于脂肪酸位于第二位;含氮化合物对蓝藻生长存在特异性和均匀高效的杀藻作用, EC50集中于0.3-8.14 mg/L,主要通过破坏蓝藻的光合作用、阻断电子传递和破坏细胞结构(包括超微结构)而对蓝藻造成不可逆转的严重损伤,但成本较高、性价比最低而难以广泛实际应用;萜类化合物杀藻作用弱于其他三个类别的化感物质,主要集中于多途径破坏蓝藻细胞的光合功能,但EC50高达25.3-228 mg/L,实际应用也受限。为减少各种化感物质用量、降低经济成本并实现更高效的杀藻效果,文章总结归纳相同和不同类型化感物质联合作用方式和特点,指出化感物质所产生的联合作用效果取决于混合化感物质的数量、作用靶点、混合比例和混合物含量四个因素。综述还提出抑藻靶点多样且互补的化感物质混合(“多靶点组合”)可产生协同杀藻作用,且在混合物中应增加具有高杀藻活性化感物质的比例(“新木桶效应”协同效应)。同时指出依据植物实际分泌物的种类、含量及比例进行多元混合抑藻更易出现协同杀藻作用,为科学、综合、合理地选择和应用化感物质并优化其配比以控制蓝藻水华提供新见解。

微生物治理有害藻华研究进展

近年来,全球近海海域有害藻华频发,导致严重的环境问题与经济损失,如何有效地治理有害藻华引发全球关注。抑藻微生物可以通过细胞接触等直接方式及分泌胞外活性物质等间接方式破坏藻细胞的细胞结构、生理过程和遗传功能,进而抑制藻细胞的生长。本文总结了抑藻微生物控制有害藻华的主要作用原理和研究进展,综述了当前以微生物为基础的控制藻华的方法和技术,探讨了其在有害藻华治理方面的发展方向与应用前景,以期为有害藻华的防控提供参考。

溶藻菌H6对铜绿微囊藻的溶藻特性研究

全球水华现象日益严重,微生物控藻由于具有成本低、高效、环境友好等优点被广泛关注。以筛自河道的一株溶藻菌H6为对象,开展其对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)的溶藻特性研究。实验结果表明,H6最佳投加量(体积分数)为5%,最佳投加时机为蓝藻水华暴发初期(680 nm波长处的光密度(OD 680)为0.3),pH控制在5~11,7 d溶藻率超过70%。H6以间接溶藻为主,直接溶藻为辅,通过分泌耐高温的溶藻物质进行除藻且溶藻产物为腐殖酸类物质。H6属于肠杆菌属(Enterobacteriaceae),在宽pH范围内有较好溶藻效果,丰富了水体蓝藻水华治理方面的菌种资源;分泌的溶藻物质的耐高温特性为后续菌粉制备及生产应用提供了便利。