有害藻华是一种全球性的生态灾害,其生物防治一直是该领域的一个研究热点。近年来,大量的海洋溶藻细菌被分离鉴定,在溶藻作用方面也开展了大量研究,但目前我们对其中的溶藻作用机理仍知之甚少。前期研究中,本实验室从深圳大鹏湾藻华爆发海域分离到了一株嗜盐杆菌菌株HSQAY1,并发现该菌株的上清液对中肋骨条藻(Skeletonema costatum)具有强烈的溶藻作用,但目前对其中的溶藻作用机理了解较少。本论文以S.costatum为研究对象,综合运用生理学、蛋白质组学的研究方法,比较研究了溶藻作用下S.costatum在细胞形态结构以及生理水平的变化。同时分析了溶藻作用前后S.costatum蛋白质组的差异表达情况,对差异表达蛋白质进行了筛选和功能分析,确定了受溶藻作用影响的蛋白质及生物学过程,全面探讨了嗜盐杆菌HSQAY1对S.costatum的溶藻作用机理。取得的主要研究结果如下:(1)利用光学显微镜观察并测量了S.costatum在溶藻作用下细胞形态结构的变化。结果表明,嗜盐杆菌HSQAY1上清液对S.costatum的溶藻作用发生在处理12 h之后。溶藻作用下,S.costatum细胞链状结构发生断裂,细胞多以单细胞形态存在。同时,溶藻物质抑制了细胞的分裂而使单细胞长度显著增加。随着作用时间的延长,细胞原生质体在细胞一端形成泡状并逐渐膨胀最终破裂死亡。(2)溶藻作用下,S.costatum细胞内总蛋白质含量、叶绿素a含量、总氮含量、Fv/Fm和Y(II)以及与氮代谢相关的硝酸还原酶、亚硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶的活性均显著降低,而与抗氧化系统相关的丙二醛含量、超氧化物歧化酶、过氧化物酶的活性均显著上升。上清液中的溶藻物质通过抑制酶活性而限制了S.costatum对氮的吸收利用,细胞内蛋白质、光合色素等重要生命物质的合成受阻,细胞的正常代谢过程受到抑制,最终细胞分裂活动停止。溶藻作用同时刺激细胞产生过量的活性氧,活性氧的积累可能导致细胞膜受损,细胞膜通透性发生变化,大量胞外物质透过细胞膜进入细胞内而使细胞膨胀破裂死亡。(3)运用基于质谱的定量蛋白质组学技术—串联质谱标签(Tandem Mass Tag,TMT)并结合相应的转录组数据,比较研究了上清液处理0 h以及处理12 h、24 h后S.costatum蛋白质组的差异表达。结果显示,从S.costatum中共鉴定到4,600个蛋白质,其中82个在12 h处理组中存在显著差异:上调差异表达蛋白质56个,下调差异表达蛋白质26个;437个在24 h处理组中存在显著差异:上调差异表达蛋白质268个,下调差异表达蛋白质169个。溶藻作用下,S.costatum细胞内参与蛋白质降解和细胞凋亡等过程的蛋白质显著上调,而参与氮代谢、光合色素代谢、光合作用、蛋白质翻译以及细胞周期调控等过程的蛋白质显著下调。这些生物学过程的差异表达进一步表明,藻细胞对氮的吸收利用受限可能是溶藻作用的发生的根本原因。