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水华暴发是一个世界性的问题,近年来在发展中国家显得尤其严重。水华暴发给环境和公众健康带来巨大灾难,一些蓝藻产生的毒素可以造成鱼类、鸟禽和家畜的死亡,而臭名昭著的微囊藻产生的微囊藻毒素更是有强烈致癌效应。因此,寻找控制水华藻类的有效方法非常迫切。在利用物理和化学方法处理不甚理想的情况下,利用溶藻细菌控藻成为一个新的研究方向。溶藻细菌一般直接从富营养化水体中分离,杀藻活力对有害蓝藻具有较强的选择性而不危害其它生物,尤其适合在水华发生初期使用,可以在短时间内达到阻止藻类增殖的效果。本研究富集分离到一个高效溶解铜绿微囊藻的溶藻菌群,对其溶藻效应和溶藻机制进行了探索研究。
1.溶藻菌群的富集筛选及其溶微囊藻效果富集筛选得到一个有明显抑藻效果的菌群,它对铜绿微囊藻有显著溶藻效果。与对照组相比,加入富集的溶藻菌后,第4d开始出现溶藻现象,6~8d出现明显的溶藻效果,8d后测得叶绿素去除率在85%以上。
2.溶藻菌群的作用范围及溶藻特性富集分离到的溶藻菌群对铜绿微囊藻和念珠藻有显著溶藻作用,对水华微囊藻和其它几株受试微囊藻没有明显溶藻效应。该溶藻菌群不仅可以在液体中溶解铜绿微囊藻,生长在固体平板上的藻苔也有一定的溶藻效应,生成溶藻空斑。保证快速溶藻的最大稀释度可以达到1/100,000。
3.环境因子对菌群溶藻效力的影响试验发现,不同的pH、温度、和光照条件下,溶藻菌群溶藻效力明显不同,且不同种类的氮源对其溶藻作用也有一定影响。这些条件对该菌群溶藻作用的影响,在相当的程度上可能取决于它们对藻和细菌两者的生长状况的影响综合。
4.溶藻菌群的溶藻作用机理溶藻菌液过滤除菌和煮沸灭菌处理后溶藻液,未见明显的溶藻效果,只有原液具有很好的溶藻效果。因此可初步确定,蓝藻细胞的溶解可能是由溶藻菌直接接触藻细胞产生的作用效果。显微镜观察发现,细菌在溶藻的过程中频繁地接触藻细胞并侵入藻细胞,破坏进而裂解杀死藻细胞。这也进一步说明了此溶藻菌是通过直接方式杀藻。
5.溶藻菌群的菌群结构解析分离有溶藻效果的纯菌的多次尝试都没有成功。结合DGGE和16SrDNA文库综合分析发现:Rubritepida菌,假单胞菌和鞘氨醇单胞菌是存在于铜绿微囊藻中的三种伴生细菌。加入富集的溶藻菌群后,菌群结构发生明显的变化,Rubritepida菌、假单胞菌消失,混合菌群则包含未培养黄杆菌,鞘氨醇单胞菌和噬氢菌,其中黄杆菌是优势菌群,并且细菌种群结构的变化与藻细胞消亡之间有显著的相关性。通过菌种的分离鉴定与DGGE和16SrDNA文库的测序结果比较,一些未培养菌可能在溶藻过程中起重要调控作用。
6.溶藻细菌控藻应用基础(1)扩大规模的模拟水华实验进一步确定了细菌对微囊藻的强烈溶解作用。
(2)铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa905,zc)、微囊藻(Microcystis spp.,zd)和溶藻菌群共培养试验表明,zc可以抑制zd生长,而溶藻菌群可以溶zc。
本研究是第一次报道混合菌群的溶藻效应。该溶藻菌群对带有藻际细菌的铜绿微囊藻具有高效的溶藻效力,表明它对自然界中存在的带菌铜绿微囊藻和其它一些蓝藻的生消具有一定的控制作用。对进一步研究菌藻关系与生态学作用,以及对富营养化湖泊和水库水体中蓝藻暴发的防控,该菌群具有一定的应用潜力。