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水华频繁爆发给全球环境带来灾害。溶藻细菌是防治水华和赤潮的潜在微生物,其在控制水华爆发方面有巨大的潜力和应用前景。
作者所在课题组曾从广州某池塘筛选、鉴定出1株溶藻细菌L7,该溶藻细菌通过分泌一些具有热稳定性的胞外溶藻物质进行间接溶藻。在此基础上,作者从以下几个方面开展了研究:
1.探索了溶藻细菌L7胞外溶藻物质分离、纯化的技术,对溶藻物质进行了初步鉴定
(1)薄层层析可用于对溶藻物质进行分离、纯化和性质鉴定。用甲醇-乙酸乙酯-乙酸(2:6:8)体系作展开剂,可用于溶藻物质的分离。
(2)经过柱层析获得的12#洗脱组分中所含有的溶藻物质可能不止一种,而是多种物质的混合物。它们可能含有芳香醛类、氨基酸或多肽类、醇类物质,但不含有酚类物质。
2.研究了溶藻细菌L7胞外溶藻物质对水华鱼腥藻光合作用及抗逆性的生理效应
(1)当溶藻细菌L7胞外溶藻物质冻干粉(简称“冻干粉”)的质量浓度为0.05 mg·ml-1时,促进蛋白质合成和水华鱼腥藻的生长,表现出兴奋效应。处理7d后,与空白组相比,水华鱼腥藻藻细胞中叶绿素a和蛋白质含量分别增加了38.7%和10.4%。而较高浓度(0.1~5.0 mg·ml-1)处理下,能够显著抑制水华鱼腥藻生长,抑制作用表现出一定的时间依赖性。作用7d后,各实验组叶绿素a含量和蛋白质含量分别降低了52.8%、82.9%、90.3%、94.3%、96.6%和50%、62.9%、70.7%、79.5%、88.90,6,该现象呈现一定的剂量-效应关系和时间.效应关系。溶藻物质的质量浓度、作用时间及两者的交互作用对叶绿素a的去除率具有极显著的影响。
(2)0.05 mg·ml-1的冻干粉使得POD、CAT、SOD三种抗氧化酶的活性都出现一定程度上的升高,该组酶活性与空白组酶活性的比值维持在1~1.8之间,MDA含量与对照组相近,两组的比值都维持在0.9~1.3的较低水平,而此时脂质过氧化程度的升高并不引发对细胞的伤害而且具有刺激藻细胞生长繁殖的作用。同时,低浓度的胞外溶藻物质能够显著提高水华鱼腥藻各种色素含量,提高藻细胞的光能吸收能力,光系统能量提高。水华鱼腥藻藻细胞抗氧化酶系统活性的增强和光合作用的提高,促进了水华鱼腥藻的生长。
(3)较高质量浓度的冻干粉处理下,POD和CAT出现先升高后逐渐降低,并最终低于空白组,其酶活性与空白组相比最高达到7倍和4倍。而SOD酶活性、MDA含量一直呈现上升趋势,说明SOD酶对溶藻物质的耐受能力要强于POD和CAT。另一方面,虽然SOD酶的活性增强,但是由于POD、CAT等其他活性氧清除剂受到损伤,因此藻细胞受到过度膜脂过氧化,生长受到抑制。膜系统的不可逆破坏,直接会导致其上的各种光合色素含量降低,细胞发生脱色,光合系统能量传递受阻,光合作用完全遭到破坏,藻细胞生长受阻。
(4)冻干粉对水华鱼腥藻的半致死效应浓度EC50随着时间的延长逐渐减小。1d-EC50、3d-EC50、5d-EC50、7d-EC50分别为0.825、0.310、0.111和0.064 mg·ml-1。
(5)不同浓度的胞外溶藻物质对水华鱼腥藻藻细胞产生的兴奋效应和毒害作用,都通过作用于抗氧化酶系统,从而使细胞的脂质过氧化程度在不同水平上升高,进而导致和表现为对藻细胞生长繁殖完全相反的生物学效应。