溶藻细菌L7对两种水华藻类的溶藻机制研究

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本研究以溶藻细菌L7(Bacillus cereus strain L7)和水华鱼腥藻(Anabaenaflos-aquae)、铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)为研究对象,从溶藻细菌L7代谢物对两种水华藻类的溶藻效应、藻细胞结构影响、代谢组学三方面入手,研究了溶藻细菌L7对两种水华藻类的溶藻效应,并探讨了其溶藻机制,旨在进一步明晰溶藻机理,为溶藻菌在实际水体中的应用提供理论依据。(1)溶藻细菌L7代谢物对两种水华藻类的溶藻效应从等体积不同密度(2.7810~5cfu/mL、2.7810~6cfu/mL、2.7810~7cfu/mL、2.7810~8cfu/mL、2.7810~9cfu/mL)的溶藻细菌L7菌液中提取胞内、胞外代谢物,分别加入等体积、等密度的水华鱼腥藻、铜绿微囊藻的培养液中,研究不同密度溶藻细菌L7胞内和胞外代谢物分别对水华鱼腥藻和铜绿微囊藻的溶藻效应。溶藻细菌L7主要通过分泌胞外代谢物溶解水华鱼腥藻和铜绿微囊藻,密度为2.7810~5cfu/mL~2.7810~9cfu/mL的溶藻细菌L7胞外代谢物可使水华鱼腥藻藻细胞密度分别为对照组的4.93%、2.35%、5.88%、1.33%、0.63%,密度为2.7810~5cfu/mL~2.7810~8cfu/mL的溶藻细菌L7胞外代谢物可使铜绿微囊藻藻细胞密度分别为对照组的0%、58.8%、11.3%、26.0%。低密度菌(2.7810~5cfu/mL~2.7810~7cfu/mL)胞内代谢物促进水华鱼腥藻生长,藻细胞密度可为对照组的1.98倍、1.7倍、1.7倍,高密度菌(2.7810~8cfu/mL~2.7810~9cfu/mL)胞内代谢物抑制水华鱼腥藻生长,藻细胞密度可分别为对照组的67.8%、58.0%。随着菌密度的增加,菌胞内代谢物对铜绿微囊藻的生长表现出先抑制、再促进、又抑制的作用,2.7810~7cfu/mL的菌胞内代谢物对铜绿微囊藻的生长促进作用最大。因此,溶藻细菌L7发挥溶藻作用不但和胞外代谢产物的组成和浓度有关,还和作用藻种的自身特性、或是溶藻活性代谢产物与藻细胞的作用方式有关。(2)溶藻细菌L7代谢物对两种水华藻类藻细胞结构的影响研究显微结构下,溶藻细菌L7代谢物分别对水华鱼腥藻和铜绿微囊藻藻细胞结构的影响,从微观层面探讨溶藻细菌L7对两种水华藻类的作用方式。显微结构下,密度为2.7810~5cfu/mL、2.7810~7cfu/mL的溶藻细菌L7胞内代谢物对水华鱼腥藻的异形胞分化有极显著促进作用,最大可使异形胞数量为对照组的2.31倍;密度为2.7810~8cfu/mL、2.7810~9cfu/mL的溶藻细菌L7胞内代谢物、密度为2.7810~5cfu/mL~2.7810~9cfu/mL的溶藻细菌L7胞外代谢物对水华鱼腥藻的异形胞分化都有极显著抑制作用,甚至不形成异形胞。密度为2.7810~5cfu/mL~2.7810~9cfu/mL的溶藻细菌L7胞外代谢物均可使藻丝随机断裂而使藻丝变短数量增多,都使藻丝的藻细胞间隔变模糊,藻细胞变大变形,大量的单个球形藻体散落。而密度为2.7810~5cfu/mL~2.7810~8cfu/mL的溶藻细菌L7胞外代谢物均可破坏铜绿微囊藻藻细胞完整性,细胞分散,最终死亡并聚集成块沉降。(3)溶藻细菌L7对两种水华藻类的代谢组学在代谢层面,研究溶藻细菌L7胞内和胞外代谢物分别对水华鱼腥藻和铜绿微囊藻代谢过程的影响,探索溶藻机制。溶藻细菌L7胞内代谢物可影响水华鱼腥藻的Purine metabolism、Glycolysis、Aminosugar and nucleotide sugar metabolism代谢过程,铜绿微囊藻的Purine metabolism、Diterpenoid biosynthesis代谢过程。推测是溶藻细菌L7胞内代谢物可影响两种水华藻类的DNA或RNA合成,促使细胞分裂进而促进其生长;还可通过影响水华鱼腥藻的糖代谢、铜绿微囊藻的赤霉素合成而促进其生长。溶藻细菌L7胞外代谢物可影响水华鱼腥藻和铜绿微囊藻的Ubiquinone and otherterpenoid-quinone biosynthesis代谢过程。推测是溶藻细菌L7胞外代谢物先影响两种水华藻类的Ubiquinone and other terpenoid-quinone biosynthesis代谢过程,继而阻断藻的光合作用,并破坏藻细胞膜的完整性,造成膜脂过氧化,最终导致藻细胞死亡。
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