环境CO_(2)浓度升高对海洋有毒微藻生长及产毒的影响研究进展

近年来,由人类活动引起的近海环境污染不断加剧,这使得有害藻华(harmful algal blooms,HABs)暴发的范围及危害不断扩大,其中有毒微藻藻华也因其毒性效应而逐渐受到关注。18世纪后期以来,全球气候变化加剧了有毒藻华的发生和发展,其中有毒藻华暴发的潜力和危害性也可能增加,环境二氧化碳(CO_(2))就是其中一个影响因素。到2019年为止,环境CO_(2)浓度已达到工业化(1750年)前的148%,对有毒藻华的发生、发展产生了重要影响。CO_(2)浓度的升高能够缓解微藻的碳限制,促进产毒藻类的固碳和生长;同时,CO_(2)溶于海水使得海水pH降低,也有可能对某些有毒藻华微藻的生长产生影响。CO_(2)浓度升高还会影响有毒微藻藻毒素的合成,提高产毒效率或促使毒素由低毒性组分转化为高毒性。本文综述了环境CO_(2)浓度升高对有毒藻华微藻生长和产毒等的研究进展,探讨了CO_(2)升高背景下有毒藻华暴发的潜力及危害性,以期为深入研究全球变化对有毒藻华的影响提供参考,并为有毒藻华监测预警方案的优化提供理论支撑。

超高效液相色谱-高分辨质谱法测定海洋沉积物中的木质素分解产物酚类化合物

木质素分解产物酚类化合物是指示海洋环境中陆源有机碳来源的重要生物标志物,因此,开发检测海洋沉积物中木质素分解产物酚类化合物的简便方法,对研究海洋有机碳的来源及生物地球化学循环过程具有重要意义。本文采用固相萃取(SPE)和超高效液相色谱-飞行时间质谱技术(UHPLC-TOF/MS),建立了一种同步测定海洋沉积物中木质素分解产物酚类化合物(11种)的方法。首先对海洋沉积物样品进行氧化铜氧化碱分解和SPE净化处理,再采用填料粒径为1.8μm的反相C18柱进行分离,电喷雾TOF/MS全扫描模式检测,内标法定量。结果表明:沉积物中木质素的11种主要分解产物酚类化合物在20min内分离良好;方法具有良好的精密度(相对标准偏差RSD均小于9.0%),在线性范围内相关系数(R2)均不小于0.9989,加标回收率在86.8%~93.2%之间。应用该方法对莱州湾表层沉积物中木质素分解产物酚类化合物进行测定,12个表层沉积物样品中11种目标化合物的检出率均为100%;相关诊断比值:肉桂基酚系列单体总量与香草基酚系列单体总量的比值C/V在0.18~0.81之间,均值为0.38;丁香基酚系列单体总量与香草基酚系列单体总量的比值S/V在0.18~0.45之间,均值为0.26;对羟基酚系列单体中酮的量与对羟基酚系列单体总量的比值PON/P在0.01~0.07之间,均值为0.03;P系列单体总量与V和S系列单体总量之和的比值P/(V+S)在0.55~3.77之间,均值为1.44;V系列中酸类单体与醛类单体的比值(Ad/Al)v在0.12~1.07之间,均值为0.49;S系列单体中酸类单体与醛类单体的比值(Ad/Al)_(s)在0.15~1.26之间,均值为1.02。表明莱州湾表层沉积物中的木质素主要来源于被子植物草本组织,并且具有中等或偏高程度的降解,但仍有少量新鲜植物有机质。本研究也表明UHPLC-TOF/MS是测定海洋沉积物中木质素分解产物酚类化合物的高效方法,能对沉积物中木质素含量和有机质来源进行有效指示。

环渤海河流营养盐的向海输送及环境效应

对2017年枯水期、2019年丰水期、2020年丰水期和2021年丰水期环渤海24条主要入海河流溶解态无机营养盐向海输送的浓度、比值和通量进行了分析.结果表明:环渤海河流溶解无机氮(DIN)浓度在世界河流中处于较高水平,硝酸盐(NO_(3)^(-))为DIN的主要赋存形态,溶解硅(DSi)和溶解无机磷(DIP)浓度较低.环渤海河流每年向渤海输送约0.61Gmol氨盐(NH_(4)^(+))、0.24Gmol亚硝酸盐(NO_(2)^(-))、4.85Gmol NO_(3)^(-)、0.02Gmol DIP和3.27Gmol DSi.环渤海小河流在环渤海河流营养盐的向海输送中扮演着重要作用,尤其是DIP的输送可以占入海河流总通量的80%以上;小河流单位流域面积DIN、DIP和DSi输送通量均高于黄河.与世界河流相比,环渤海河流向海输送的营养盐比例失衡,具有高氮磷比、高硅磷比和低硅氮比的特点,磷限制显著.环渤海河流营养盐向海输送和结构失衡可能会进一步影响到渤海的初级生产和生态环境演变,值得深入研究.

海洋脂溶性藻毒素虾夷扇贝毒素产毒来源、毒性效应和检测技术研究进展

海洋藻毒素是由海洋有毒微藻分泌产生的有毒物质,可通过食物链传递,导致养殖海产品染毒或者死亡,对人类消费者的健康造成威胁。近年来有毒赤潮频发,海洋藻毒素对海产品的食用安全影响备受关注。虾夷扇贝毒素是一种脂溶性的藻毒素,在世界范围内广有分布。近年来,随着分析化学检测技术被逐渐应用于我国海产品的藻毒素检测和质量监控,虾夷扇贝毒素在我国近海多个海域的贝类样品中被检测出来,但是我国对于该类毒素的毒性作用研究相对较少。本文综述了虾夷扇贝毒素的生物来源、地理分布、化学结构、毒性作用机制及检测方法的研究进展,结合我国国内的调查研究现状,为海洋生态环境监控提出新的建议,即目前除了对常规浮游植物类群进行监控以外,还应加强有毒甲藻孢囊多样性监测,同时,基于虾夷扇贝毒素的毒性作用机制,为海洋药物活性开发和利用提供了新思路。

抗铜绿假单胞菌南极微生物的筛选、鉴定及其抑菌谱研究

该研究采用稀释涂布平板法从南极团结湖沉积物中分离、纯化南极微生物,采用双层平板法和琼脂扩散法从中筛选铜绿假单胞菌的拮抗菌,通过形态观察、生理生化试验及16S r DNA序列分析对筛选菌株进行菌种鉴定,并测定其抑菌谱。结果表明,共分离纯化出64株南极微生物,8株对铜绿假单胞菌具有抑制作用,其中菌株NO.TJ31的抑制效果最好,抑菌圈直径达(22.3±0.7)mm,经鉴定,其为弗氏甲基杆菌(Methylobacterium frigidaeris),菌株NO.TJ31对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌、副溶血弧菌、鼠伤寒沙门氏菌、鲍曼不动杆菌、屎肠球菌、肺炎克雷伯氏菌都具有一定的抑制作用,具有较广的抑菌谱。

固相萃取-液相色谱-串联质谱法测定海水中软骨藻酸

软骨藻酸(domoic acid,DA)是一种由海洋硅藻产生的生物毒素,具有强烈的神经毒性,近海水环境中的DA严重威胁海洋渔业生物和人类健康,因此对近海水环境中的DA进行有效监测至关重要。该文基于固相萃取-液相色谱-串联质谱联用技术(SPE-LC-MS/MS),建立了适用于海水中痕量、超痕量DA的检测方法。针对近海水生环境中DA浓度相对较高的情况下,采用在线SPE-LC-MS/MS检测模式,可减少前处理过程,提高样品的分析效率。离线SPE结合在线SPE-LC-MS/MS可实现大洋和极地海水中含量更低的DA的检测。通过对在线固相萃取条件和液相色谱、质谱条件的优化,海水样品经过滤和酸化简单处理后直接进样0.6 mL进行在线SPE-LC-MS/MS检测,DA在10.0~500.0 ng/L范围内线性关系良好(线性相关系数R^(2)=0.9992),检出限(LOD)和定量限(LOQ)分别为4.0和10.0 ng/L,并且具有较好的方法回收率(≥81.0%)和精密度(RSD≤4.2%),表明方法可用于近海海水中痕量DA的检测。通过对离线固相萃取柱的选择和酸化条件的优化,80.0 mL海水样品经离线HLB固相萃取柱富集后,进行在线SPE-LC-MS/MS检测,DA在0.3~50.0 ng/L范围内线性关系良好(R^(2)=0.9990),回收率(≥69.2%)和精密度(RSD≤4.4%)较好,LOD和LOQ分别为0.1和0.3 ng/L,说明方法的灵敏度较直接进样法大幅提升,实现了海水中超痕量DA的准确测定。这两种检测方法操作简单,样品用量小,灵敏度高,可满足近海养殖区及远岸海水中DA监测的要求。

高氮磷比与酸化共同作用对微小亚历山大藻生长和产毒的影响

通过实验室构建不同氮磷比条件下的酸化海水环境,培养麻痹性贝毒(paralytic shellfish toxin,PST)产毒藻微小亚历山大藻(Alexandrium minutum),采用藻细胞计数法、分光光度法、高效液相色谱-质谱法等分析方法,探讨了不同氮磷比条件下的酸化海水对微小亚历山大藻的生长、氮磷营养盐吸收、产毒等参数的影响。结果表明,在一定程度上,酸化环境对A.minutum的生长、PST的胞内累积和胞外释放有促进作用,且胞外培养液中PST含量增加的程度更高;同时,酸化海水促进胞内毒性较低的N-H类膝沟藻毒素(GTX2和GTX3)被氧化成毒性较高的N-OH类膝沟藻毒素(GTX1和GTX4),导致A.minutum的细胞毒性和培养液毒性增加。而海水中氮磷比的进一步升高,在一定程度上促进了微小亚历山大藻细胞毒素含量和毒性的增加,但并未促进其生长,且降低了藻细胞内的磷储量。

抗肺炎克雷伯氏菌的北冰洋来源菌株的筛选与鉴定

采用稀释涂布平板法从北冰洋海泥样品中分离纯化海洋微生物,采用平板划线法对肺炎克雷伯氏菌拮抗菌株进行初筛,再采用琼脂扩散法进行复筛,并通过形态学观察、生理生化试验结果和分子生物学测序技术对其进行菌种鉴定,最后研究其抑菌谱。结果表明,从北冰洋海泥样品中共分离纯化出114株微生物,经过初筛,得到12株有抑制效果的拮抗菌,复筛出1株对肺炎克雷伯氏菌有最好抑制效果的菌株,抑菌圈直径达(22.21±0.37)mm,编号为NO.98,经鉴定为死谷芽胞杆菌(Bacillus vallismortis)。NO.98对大肠杆菌、铜绿假单胞菌、屎肠球菌、鲍曼不动杆菌和沙门氏菌均具有一定的抑制作用,具有较广的抑菌谱。

深海热液生物共附生可培养硫氧化细菌的多样性及硫氧化特性

[背景]深海热液环境中存在大量H2S及含硫化合物,许多微生物与大型生物形成了紧密的共生体系,例如硫氧化细菌,它们利用其独特的代谢体系协助宿主更好地适应极端环境,但目前尚未对热液底栖生物共附生的硫氧化细菌进行培养鉴定和功能分析。[目的]了解深海热液生物共附生硫氧化细菌的种群特征和功能特征,筛选出深海热液生物共附生微生物中的硫氧化细菌,分析其多样性及硫氧化功能,探讨这类细菌与宿主生物的共生关系。[方法]采用3种含硫培养基(M1、SPG、SOB)对热液区生物组织样品中的硫氧化细菌进行富集培养和分离纯化;利用16S rRNA基因序列确定它们的分类地位并进行系统发育分析;采用碘量法对典型硫氧化细菌的硫氧化活性进行检测。[结果]从热液底栖生物的鳃中分离得到169株硫氧化细菌,分属于变形杆菌门(Proteobacteria)和放线菌门(Actinobacteria),优势菌属为盐单胞菌属(Halomonas),占比为73%。硫氧化活性检测结果表明,Thioclava nitratrediucens M1-LQ-LJL-11、Qipengyuania vulgaris M1-TC-YB-4和Dietzia cercidiphylli M1-TC-01-YL-6对硫化物的氧化率较高,分别达到了70.4%、77.7%和69.8%。[结论]通过培养的方法从热液底栖生物中了解到可培养共附生硫氧化细菌主要以γ-变形杆菌纲(Gammaproteobacteria)为主,并且具有较高的硫氧化能力,可为宿主解毒热液环境中的H2S发挥重要作用。