硅藻是光合自养单细胞生物,广泛分布于全球海洋和多种淡水系统中,硅藻作为海洋初级生产力的重要贡献者,在海洋生物地球化学循环过程中发挥重要作用,模式硅藻假微型海链藻(Thalassiosirapseudonana)在全球碳和硫循环过程中发挥重要作用。本论文立足于“菌藻关系”,研究一株直接杀藻细菌Chitinimonas prasina LY03对假微型海链藻的杀藻作用机理。通过测序获得细菌LY03的基因组,对假微型海链藻在细菌胁迫下的转录组变化进行分析,分离获得一个新的杀藻化合物,从细胞形态结构、光合系统、抗氧化系统等方面研究杀藻过程和机理。主要研究结果如下:1、细菌LY03是通过直接杀藻的作用方式杀藻,杀藻过程中需要细菌与藻细胞的接触才能发挥杀藻效果;该细菌对假微型海链藻细胞具有明显的趋化现象,趋化性在杀藻过程中发挥重要作用。2、对细菌LY03进行基因组测序,获得基因组完成图,LY03的基因组大小为4.61Mb,G+C含量为60.95%,获得该细菌的趋化相关基因。得到细菌LY03的杀藻功能缺失菌株QY03,QY03对假微型海链藻没有杀藻效果,通过比较基因组分析,获得细菌LY03的特有基因,细菌LY03的杀藻功能可能与分泌系统以及细菌的趋化性密切相关。3、对假微型海链藻在细菌胁迫下的转录组变化进行研究,发现差异表达基因主要富集到光合作用、谷胱甘肽代谢、抗坏血酸代谢、过氧物酶体、糖酵解、植物病原菌互作、光合生物固碳作用等相关代谢通路。藻细胞光合作用相关基因表达下调,表明细菌对藻细胞光合系统造成损伤;藻细胞谷胱甘肽、抗坏血酸过氧化物酶、谷氧还蛋白和硫氧还蛋白等相关基因表达上调,表明杀藻细菌对藻细胞造成氧化压力;藻细胞几丁质合成酶相关基因表达量明显降低,藻细胞的几丁质合成受到阻碍,表明细菌对藻细胞的细胞壁造成影响;藻细胞编码糖酵解的几个关键酶基因表达量下调,表明藻细胞糖酵解代谢过程被抑制。以上结果表明细菌对藻细胞造成严重损伤,藻细胞的光合作用、几丁质合成、糖酵解、活性氧以及抗氧化系统等代谢受到严重影响。4、获得细菌LY03的杀藻化合物10,11-烯-7-胺基-20-甲基-3-甲氧基-2,2’-二吡咯,分子式为C24H35N30,相对分子量为381;杀藻化合物对假微型海链藻作用48 h的半致死剂量为0.12 μg/mL。5、假微型海链藻细胞在受到杀藻化合物胁迫后,藻细胞叶绿素和类胡萝卜素含量明显降低,杀藻化合物破坏了光合色素的合成;藻细胞的最大光量子产量以及相对电子传递速率明显降低,光合系统遭受了严重的破坏;用透射电子显微镜观察到藻细胞在杀藻菌的作用下细胞结构受到明显破坏,细胞内部细胞器排列疏松、损伤严重,细胞内容物外溢,说明藻细胞受到胁迫,叶绿体结构受损,光合作用受到严重影响,抑制藻细胞的生长。6、在杀藻化合物胁迫下,细胞内氧化水平显著升高,在1h活性氧ROS达到最大值,处理组活性氧含量是对照组的4.04倍,说明化合物对藻细胞造成氧化损伤,添加ROS清除剂可明显降低化合物对藻细胞的杀藻率,表明ROS是细胞死亡的一个重要因素。ROS升高引起藻细胞自身抗氧化系统响应,超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、过氧化物酶、谷胱甘肽过氧化物酶、谷胱甘肽还原酶以及谷胱甘肽和抗坏血酸等参与清除过量的活性氧,通过清除活性氧以减轻藻细胞的氧化损伤,但藻细胞自身抗氧化系统无法完全清除过量的活性氧,活性氧的大量积累对藻细胞造成氧化损伤,细胞壁和细胞膜受到破坏,光合系统受到损伤,藻细胞内容物流失,最终导致藻细胞裂解死亡。