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随着工业化和城市化的快速发展,海洋污染导致的赤潮灾害成为世界性的难题。球形棕囊藻在我国珠江口海域频繁引发赤潮,对海洋生态环境和人类健康造成了严重的影响。化学和物理赤潮治理方法,由于受到二次污染和成本高等因素的制约,利用高效、环保、经济的生物方法来调控和治理赤潮受到广大研究者的青睐,溶藻细菌及其胞外溶藻活性物质的分离鉴定成为研究热点。基于课题组从珠海赤潮爆发的表层海水中分离得到一株能高效溶藻的芽孢杆菌Y4,本文对菌株Y4的胞外活性物质进行分离纯化和鉴定,并探讨了纯化的活性物质对球形棕囊藻的抗氧化系统、细胞结构和光合系统的影响,结果如下:(1)采用硅胶柱层析、凝胶柱层析和HPLC对Y4菌胞外活性物质进行分离纯化,最终得到两个对球形棕囊藻具有显著溶藻效果的活性物质(记为P-3和P-2),其溶藻率分别为75.9%和64.3%。对这两种物质分别采用GC-MS、1H NMR和Q-TOF-MS、Peak View TM软件进行结构分析,推断出P-3为六氢吡咯并[1,2-a]吡嗪-1,4-二酮,P-2为酰胺类物质。(2)菌株Y4溶藻活性物质六氢吡咯并[1,2-a]吡嗪-1,4-二酮对球形棕囊藻抗氧化系统的影响,结果表明活性物质能引起藻细胞ROS积累,抗氧化系统被激发,酶类抗氧化剂(SOD和CAT)和非酶类抗氧化剂(GSH和As A)迅速启动响应,其活性和含量呈现不同程度的增大,以保护细胞免受氧化损伤。由于体内活性氧不断积累,丙二醛(MDA)含量增大,细胞膜脂过氧化加剧,膜系统被破坏。(3)利用流式细胞仪(FCM)结合PI和FDA两种特异荧光和叶绿素a自发荧光探讨溶藻活性物质六氢吡咯并[1,2-a]吡嗪-1,4-二酮对藻细胞形态和生理功能的影响,结果表明活性物质先破坏了藻细胞膜完整性,进而破坏叶绿素a,20 mg/L六氢吡咯并[1,2-a]吡嗪-1,4-二酮处理藻细胞96 h后,约90%藻细胞失去膜完整性。采用透射电镜(TEM)进一步对藻细胞内部结构进行观察,结果显示质膜从细胞壁分离,甚至被降解,核酸被严重污染,叶绿体片层结构变得稀疏,类囊体排列不整齐,细胞出现不同程度的破坏,细胞内容物溶出。(4)使用叶绿素荧光仪和Q-PCR探讨活性物质六氢吡咯并[1,2-a]吡嗪-1,4-二酮对球形棕囊藻光合系统的影响,结果表明活性物质降低了藻细胞叶绿素a和类胡萝卜素含量,影响了藻细胞的最大光量子产量(Fv/Fm),显著抑制了光合基因psb A、psb D和rbc L的表达,表明藻细胞的光合色素能力下降,光合能量传递受到影响,光合系统Ⅱ的反应中心被破坏,藻细胞的光合系统遭到严重破坏。