海洋溶藻細菌的篩選及其溶藻特性研究.pdf

1、由于水體富營養(yǎng)化等原因?qū)е碌某喑睘?zāi)害對水生生態(tài)系統(tǒng)、水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)和人類健康造成嚴重影響,已經(jīng)成為全球性的環(huán)境問題之一。在利用物理、化學(xué)方法治理不甚理想的情況下,生物方法因其高效快速、經(jīng)濟實用且無二次污染的特點,逐步引起人們的關(guān)注。有研究發(fā)現(xiàn),赤潮爆發(fā)水域中很多細菌對赤潮藻類具有顯著的抑制和殺滅效果,表明利用溶藻細菌治理赤潮是可行的。利用溶藻細菌抑制或防治赤潮藻類具有高效快速、安全可靠,對環(huán)境負面影響小的優(yōu)點,已經(jīng)成為國內(nèi)外赤潮防治研究的

2、熱點。本研究從深圳東部大鵬灣赤潮爆發(fā)海域的表層海水和沉積物中篩選出對錐狀斯氏藻(Scrippsiella trochoidea)、海洋原甲藻(Prorocentrum micans)、中肋骨條藻(Skeletonema costatum)和三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)具有溶藻效果的海洋細菌,利用48孔細胞培養(yǎng)板及液相感染法研究了溶藻細菌的溶藻效果和溶藻作用方式,旨在為海洋細菌控藻及赤潮生物防治技術(shù)的開

3、發(fā)提供基礎(chǔ)資料。主要研究結(jié)果如下:
　　1.本研究篩選出的11株海洋溶藻細菌中,5株編號為N3、N5、N10、N21和N29的細菌能使錐狀斯氏藻細胞變形,細胞膜內(nèi)物質(zhì)分布不均勻并失去運動活性而聚集沉淀,最終死亡。此5株細菌對錐狀斯氏藻的溶解作用具有濃度依賴性,2％濃度的處理組溶藻效果最好,5株溶藻細菌至120 h時可消除90%-100%的藻細胞。其次為處理組(1%),其中除N3和N10組的藻細胞呈上升趨勢外,N5、N21和N29至

4、120 h的藻細胞死亡率可達95%-100%。而處理組(0.1%)均無顯著的溶藻效果。各溶藻細菌與藻液混合后,細菌N3的密度總體上明顯下降,而N5、 N10、N21和N29的細菌密度均呈波動下降趨勢。5株溶藻細菌中,菌株N3、N5、N10和N29的溶藻方式為直接溶藻,其中,N29的代謝產(chǎn)物中的蛋白或多肽類物質(zhì)變性后具有抑制藻細胞生長的活性,而菌株N21的作用方式為間接溶藻,且分泌的溶藻物質(zhì)具耐105℃高溫的性質(zhì),可能為非蛋白或多肽類質(zhì)物

5、質(zhì)。
　　2.4株編號為 N3、N5、N10和N29的細菌使海洋原甲藻細胞膨脹成橢圓球形,膜內(nèi)物質(zhì)聚集一端并失去運動活性,最終死亡。這4株細菌對海洋原甲藻的溶藻作用具有濃度依賴性,總體上處理組(10%)的溶藻效果最好,至120 h時除N3組僅消除78%的藻細胞外,其余各菌株使藻細胞的死亡率達97%-100%。其次為處理組(5%),4株細菌使藻細胞的死亡率達70%-85%,而處理組(1%)均都無顯著的溶藻效果。溶藻細菌與藻液混合后,

6、菌株 N5和N10的細菌密度顯著下降,而 N3和N29的細菌密度呈波動變化。4株溶藻細菌中,菌株 N3、N5和N10的溶藻方式均為直接溶藻,其中,N3和N5的代謝產(chǎn)物中的非蛋白或多肽類物質(zhì)具有抑制藻細胞生長的活性,而菌株 N29的溶藻作用方式為間接溶藻,且分泌的溶藻物質(zhì)具耐105℃高溫的性質(zhì),可能為非蛋白或多肽類質(zhì)物質(zhì)。
　　3.4株對中肋骨條藻具有溶解作用的細菌編號分別為 P1、P5、N5和N21,其中,細菌 P1、N5和N21

7、使條鏈狀排列的藻細胞斷裂成單個細胞,然后單個細胞膨脹成圓球形并最終破裂死亡,而菌株 P5使藻細胞直接裂解死亡。溶藻效應(yīng)研究中,總體上處理組(10%)的溶藻效果最好,在120 h內(nèi)除 P1僅消除99%的藻細胞外,其余細菌均使藻細胞全部死亡。其次為處理組(5%),除菌株 P1在120 h僅消除73%的藻細胞外,其余細菌使藻細胞全部死亡。而處理組(1%)則沒有明顯的溶藻效果。溶藻細菌接種到藻液中后。菌株 P1的密度在24 h內(nèi)迅速下降后小幅波

8、動變化;N21和P5的細菌密度均為先升高后呈下降趨勢;而細菌 P5的密度為波動變化。4株溶藻細菌中,菌株 P5、N5和N21的溶藻方式為直接溶藻,且此3株細菌的代謝產(chǎn)物具有抑制藻細胞生長的活性,而菌株 P1的溶藻方式為間接溶藻,且分泌的溶藻物質(zhì)在105℃高溫后不再具有溶藻活性,具熱不穩(wěn)定性,可能為蛋白或多肽類質(zhì)物質(zhì)。
　　4.本實驗篩選出的對三角褐指藻具有溶解作用的編號分別為 P4、P14、N4和N15的細菌均使藻細胞變形并聚集沉

9、淀死亡。溶藻效應(yīng)研究中,總體上處理組(10%)的溶藻效果最好,至120 h除菌株 P4僅消除10%的藻細胞外,其余菌株均使藻細胞全部死亡。其次為處理組(5%),至120 h除菌株 P4和P14分別消除42%和78%的藻細胞外,菌株 N4和N15可全部消除藻細胞。而處理組(1%)則沒有明顯溶藻效果。溶藻細菌與三角褐指藻混合后,P4的細菌密度先明顯升高后下降,而 P14、N4和N15整體上呈波動變化。4株溶藻細菌中,菌株 P4、P14和N1

10、5的溶藻方式均為直接溶藻,且菌株 P4的代謝產(chǎn)物經(jīng)105℃高溫后具有抑制藻細胞生長的活性。而 N4為間接溶藻,且分泌的溶藻物質(zhì)具耐105℃高溫的性質(zhì),可能為非蛋白或多肽類質(zhì)物質(zhì)。
　　5.通過16S rRNA序列分析,結(jié)合細菌形態(tài)觀察和生理生化特征鑒定,基本確定篩選出的11株溶藻細菌中,菌株 N3、N4、 N15、N29和P1均屬于芽孢桿菌科(Bacillaceae),其中,N3、N4和N29為芽孢桿菌屬(Bacillus sp.

11、),而 N15和P1則隸屬于Halobacillus sp.;菌株 N5屬于γ-變形菌綱(γ-proteobacteriacea)的Kangiella sp.;N10、P5和N21同屬于擬桿菌門(Bacteroidetes),其中,N10和P5隸屬于黃桿菌科(Flavobacteriaceae)的Muricauda sp.,而菌株 N21隸屬于火色桿菌科(Flammeovirgaceae)的Roseivirga sp.;菌株 P4和P1