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随着现代社会的快速发展,全球范围内水生态系统藻类水华尤其是有害蓝藻水华(Harmful cyanobacterial algal blooms,Cyano HABs)的爆发频率和影响程度逐年递增。微生物控藻技术因为具有成本低、操作简单和环境友好等特点而备受关注。本文以分布广泛、危害最大的水华蓝藻铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)为控制对象,从重庆紫色土中分离出一批具有高效溶藻活性的溶藻菌,以溶藻效果最好的放线菌G3、G9和细菌AF-1为研究对象,对藻-菌相互作用关系、溶藻特性和溶藻机制进行了深入研究,主要结果如下所述:1.溶藻放线菌的分离与鉴定。本部分研究从紫色土中分离得到了10株高效溶藻放线菌,其中放线菌G3和G9的溶藻效果最好(溶藻效率分别为84%、87%,t=5 d),结合它们的形态学特征以及16S r RNA基因序列分析,G3和G9被鉴定为链霉菌属(Streptomyces)。2.Streptomyces sp.G3和G9溶藻特性的研究。G3和G9溶藻具有广谱性,不仅对铜绿微囊藻表现出高效的溶藻效果,对其它常见水华蓝藻,如水华鱼腥藻、颤藻和席藻等也具有很好的溶藻效果,溶藻效率均达到了60%以上(t=5 d),并且能够造成丝状蓝藻藻丝的断裂。这两株菌的溶藻效率随铜绿微囊藻的浓度增加而降低,控制对数生长期藻的效果好于稳定期的藻,但随着培养时间的延长最终都能导致藻的黄化死亡。透析袋培养实验结果表明,G3和G9是通过释放某种溶藻活性物质间接溶藻。3.多功能溶藻菌的分离鉴定及其溶藻特性的研究。利用平板对峙法从土壤中分离了一株具有禾谷镰刀菌(Fusarium graminearum)强拮抗活性的细菌,命名为AF-1。该菌在平板上抑制禾谷镰刀菌生长,形成明显的抑菌圈,并且导致真菌菌丝发生明显的形态变化。根据菌体细胞和菌落形态学特征及16S r RNA基因序列分析将AF-1鉴定为芽孢杆菌属(Bacillus)细菌。AF-1对铜绿微囊藻有强烈的杀灭作用,5 d的溶藻效率可达93%。AF-1的有效溶藻细胞密度低至1.56×103 cfu/m L。此外,该菌株还能利用铜绿微囊藻释放的营养物质进行生长发挥溶藻活性。AF-1的溶藻效率与铜绿微囊藻的生长时期有关,几乎不受自身生长时期的影响;AF-1对铜绿微囊藻的溶藻作用具有种属特异性,对丝状蓝藻和真核绿藻的生长没有抑制作用。4.Bacillus sp.AF-1溶藻活性物质及溶藻机制的研究。AF-1的溶藻方式为分泌活性物质间接溶藻。分泌的溶藻活性物质具有耐热、耐酸碱和蛋白酶的特点,表明活性物质不是蛋白质,是性质稳定的化合物;采用不同极性的有机物抽提溶藻活性物质,发现AF-1分泌的溶藻活性物质亲水性更强。对溶藻过程中藻细胞的形态变化和ROS积累水平研究结果表明,在AF-1的培养液上清作用下,铜绿微囊藻细胞内积累高水平的ROS,进而造成藻细胞的氧化胁迫,导致藻细胞完整性受到严重破坏,最终导致藻细胞的裂解死亡。用RT-q PCR研究藻细胞重要基因差异表达的结果表明,AF-1无菌滤液造成藻细胞的DNA损伤,影响藻细胞的正常分裂,同时严重影响铜绿微囊藻的光合系统及抑制微囊藻毒素的合成。