【摘 要】
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近年来,人为富营养化加速和全球变暖加剧了蓝藻水华的蔓延和爆发,对生活和娱乐用水以及人类健康均造成了严重威胁,寻找高效且生态友好性的蓝藻防治方法迫在眉睫。当前,微生物溶藻尤其是溶藻菌已被证明是最有前景的控藻方法。微囊藻和颤藻是蓝藻水华优势藻种,其中,微囊藻发生频率最高、遍布最广、持续时间最长、危害最大。颤藻能够分泌典型的异味化合物和藻毒素,近年来因被频繁发现在养殖水体中占据优势地位而受到广泛关注。目
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近年来,人为富营养化加速和全球变暖加剧了蓝藻水华的蔓延和爆发,对生活和娱乐用水以及人类健康均造成了严重威胁,寻找高效且生态友好性的蓝藻防治方法迫在眉睫。当前,微生物溶藻尤其是溶藻菌已被证明是最有前景的控藻方法。微囊藻和颤藻是蓝藻水华优势藻种,其中,微囊藻发生频率最高、遍布最广、持续时间最长、危害最大。颤藻能够分泌典型的异味化合物和藻毒素,近年来因被频繁发现在养殖水体中占据优势地位而受到广泛关注。目前,关于微生物裂解颤藻的研究还非常匮乏且溶藻菌对颤藻的溶藻机制也尚不明确。本研究从中国广州流花湖公园采集的土壤样品中分离得到一株高效溶藻菌株,以颤藻和微囊藻为控藻对象（颤藻为主）,探讨了肠杆菌EA-1的溶藻特性和溶藻机理并对溶藻活性物质性质进行了初探。主要研究结果如下:（1）16S r DNA序列分析和革兰氏染色结果表明菌株EA-1属于肠杆菌属,菌株16S r DNA序列已提交至Gen Bank数据库,登录号为JX983654。（2）适应期、对数期、稳定期和衰亡期EA-1菌液均对颤藻表现出显著溶藻活性,EA-1主要在对数期分泌溶藻活性物质。颤藻初始体系叶绿素a含量为1.43 mg/L时,5%投加量能够显著抑制颤藻生长,10%投加量（细胞密度=2.3×10~8 CFU/m L）能够2天完全裂解颤藻。铜绿微囊藻初始体系叶绿素a含量为1.52 mg/L时,5%投加量即可完全裂解铜绿微囊藻,铜绿微囊藻所需溶藻菌阈值密度低于颤藻。EA-1对不同生长阶段颤藻溶藻活性从高到低排序为:适应期>对数期>稳定期>衰亡期,叶绿素a含量（藻密度）是溶藻活性主要影响因素,叶绿素a含量低于1.74 mg/L时,10%投加量可实现3天完全溶藻,叶绿素a含量低于2.62 mg/L时,10%投加量可实现6天基本溶藻,衰亡期颤藻会抑制EA-1溶藻活性。（3）光照对EA-1溶藻活性影响取决于光照对颤藻生长影响,全光照、光暗循环和全黑暗光照模式下,溶藻活性无显著差异,全黑暗条件因不利于颤藻生长而获得最高溶藻活性。温度和p H通过影响颤藻生长和EA-1生理活性影响溶藻活性,温度为25和35℃时,EA-1对颤藻溶藻活性显著,温度为18℃时,溶藻活性有所下降。p H为6和8时,EA-1对颤藻溶藻活性显著,p H为4因不利于颤藻生长和EA-1生理活性而获得最低溶藻活性。（4）EA-1对有害颤藻和微囊藻表现出高效溶藻活性,对有益藻小球藻和舟形藻溶藻活性较差。EA-1主要通过分泌胞外溶藻物质裂解颤藻和铜绿微囊藻,EA-1分泌的溶藻物质在-20-60℃、p H介于4-10范围内具备良好溶藻活性,有利于溶藻物质的提取和应用。（5）EA-1溶藻物质胁迫下,颤藻528的裂解始于细胞与细胞或细胞与细胞链之间横向细胞壁的破裂,随后是光合片层和拟核区域的破坏,最后是胞内内容物的流出。DAPI染色结果和DNA修复基因rec A转录丰度进一步揭示了颤藻拟核区域破坏机制。铜绿微囊藻905的破坏始于胶质层与细胞壁的分离,随后是光合片层的损伤、DNA核物质和营养物质颗粒的降解,最后是内部结构被完全破坏,仅观察到藻细胞空膜。（6）EA-1溶藻物质胁迫下,颤藻胞内蛋白质和碳水化合物的合成和降解受到显著影响。此外,EA-1诱导颤藻细胞发生显著脂质过氧化损伤,同时,颤藻防御系统被激发并不断增强,总抗氧化能力增强,SOD、CAT、POD和APX抗氧化酶活性显著上升,随着抗氧化酶活性不足以抵抗氧化压力,颤藻细胞防御系统被破坏,抗氧化酶活性下降,促使藻细胞死亡。（7）EA-1溶藻物质胁迫下,藻细胞叶绿素a含量显著下降,叶绿素结构被破坏,叶绿素a荧光显著降低,同时,最大光化学效率Fv/Fm值持续下降,藻细胞光合效率和光合能力显著下降。此外,编码CO2固定羧化酶大亚基的基因rbc L转录丰度显著下调,颤藻细胞CO2固定能力降低,暗反应受阻;编码D1蛋白的基因psb A1转录丰度显著下调,调控D1蛋白周转的基因fts H转录丰度先显著上调后下调,颤藻D1蛋白的合成及周转受到抑制,导致PSII反应中心结构被破坏,功能受损,以上结果均会导致颤藻细胞光合能力和光合效率降低,从而促使藻细胞死亡。
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