响应面法优化细菌EHB01对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)的溶藻条件

【背景】水体富营养化导致的蓝藻水华对淡水资源造成了严重污染。利用环境友好型的溶藻菌可有效控制蓝藻的生长,是防治蓝藻水华形成的有效途径之一。【目的】优化溶藻细菌EHB01对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)的溶藻条件,以期为治理蓝藻水华污染提供高效的溶藻菌制剂。【方法】采用单因素试验对溶藻的发酵液浓度、温度、光照以及C:N和N:P进行分析,并对溶藻细菌EHB01发酵液的碳源、氮源和p H进行优化。基于单因素试验,选用中心组合试验设计(central composite design,CCD)确定关键因子的最佳数量水平,并以Desig-Expert 8.0.5进行回归分析,通过响应面分析获得溶藻效果最佳的参数。【结果】发酵液浓度对溶藻率的影响表现为持续上升;温度对溶藻率表现为先上升后下降;而光照、C:N和N:P均对细菌EHB01发酵液溶藻率的影响表现为先降低后上升的趋势。溶藻细菌EHB01发酵液所需的最佳碳源为蔗糖,氮源为硝酸钾,pH为7.5,优化条件下溶藻率达86.97%,与优化之前相比提高了21.72%。【结论】采用响应面法优化得出溶藻细菌EHB01发酵液最优的...     

溶藻细菌FS1的溶藻效果与机制初探

近年来,由水体富营养化引发的蓝藻水华频繁暴发,对水体生态系统平衡产生了重大影响,给人类健康也带来严重威胁。生物法除藻具有高效性、环境友好等优点,因此,如果能获得具有较高溶藻效率的溶藻细菌,选择生物法除藻更为理想。从菏泽一富营养化池塘分离得到1株溶藻细菌FS1,经16S rDNA测序分析鉴定为芽胞杆菌属。实验以铜绿微囊藻为研究对象,采用血球计数板法计算反应前后藻细胞的浓度,对不同生长阶段溶藻细菌FS1的溶藻效果进行了探究。停滞期、对数期、稳定期和衰亡期的除藻率分别为7.1%、24.3%、57.0%和45.5%,结果表明,处于稳定期的FS1对铜绿微囊藻的去除效果最佳。细菌溶藻方式的研究结果表明,溶藻细菌是通过分泌溶藻物质间接溶解藻细胞。     

三株溶藻细菌胞外溶藻活性物质若干分离特性的研究

为了探索新分离到的3株溶藻细菌胞外溶藻活性物质的分离特性, 选择了对水华鱼腥藻生长无抑制作用的淀粉培养基培养溶藻细菌。采用透析、乙醇沉淀、有机溶剂萃取、活性炭吸附与解吸等方法对其分离特性进行了研究。溶藻细菌L7的溶藻活性物质的分子量小于3.5 kD, 溶藻细菌L8、L18的溶藻活性物质的分子量在3.5 kD~7 kD之间; 3株溶藻细菌的胞外溶藻活性物质不能用乙醇沉淀法完全分离; 3株溶藻细菌的溶藻活性物质具较好的亲水性和较强的极性, 且都不能被活性炭吸附。     

溶微囊藻细菌的富集筛选及其菌群结构特征

利用铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)作为溶藻对象富集、筛选, 获得一个稳定的溶藻菌群。采用叶绿素、PCR和变性梯度凝胶电泳(DGGE)方法研究溶藻过程及其细菌种群结构的变化。结果显示, 富集的溶藻菌经1×10-5稀释后仍有显著溶藻效果。Rubritepida菌C1、假单胞菌C2和鞘氨醇单胞菌C3是存在于铜绿微囊藻中的3种伴生细菌。加入富集的溶藻菌群后, 菌群结构发生明显的变化, Rubritepida菌C1、假单胞菌C2消失, 混合菌群包含未培养黄杆菌A2、鞘氨醇单胞菌C3和噬氢     

溶藻细菌

利用溶藻细菌防治水华和赤潮,作为富营养化水体藻类生物防治的方法已经受到广泛关注.多项研究表明,许多溶藻细菌能分泌胞外活性物质,对宿主藻类的生长起抑制作用.因此,分离筛选环保、高效、专一的溶藻活性代谢产物,最终开发安全、高效的生物杀藻剂已经日渐成为治理藻类水华和赤潮问题的方法之一.近年来,国内外相关人员和机构对溶藻细菌的溶藻机理以及溶藻活性物质的分离、提纯和鉴定进行了较为深入的基础性研究.     

溶藻细菌胞外活性物质对蛋白核小球藻的毒性效应

为了探索分离到的溶藻细菌L7胞外活性物质对蛋白核小球藻的毒性效应和致毒机理, 采用不同质量浓度的L7胞外活性物质冻干粉(L7-LPEAC)处理蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa), 测定藻细胞的光合作用效率(EPR)以及蛋白质、叶绿素a和丙二醛(MDA)的含量。L7-LPEAC溶液浓度较低(0.80 g/L和1.25 g/L)时促进蛋白核小球藻的生长, 其96 h、120 h的EC50分别为5.75 g/L和2.55 g/L。当L7-LPEAC溶液浓度≥2.00 g/L时, 叶绿素a和蛋白质含量变化同步呈现先增加后减少的趋势; 处理72 h后, L7-LPEAC溶液浓度分别为2.00 g/L, 3.13 g/L, 4.90 g/L的浓度组中, 藻细胞MDA含量与对照组相比差异显著(P<0.05), 浓度组7.67 g/L和12.00 g/L则与对照组差异极显著(P<0.01); 处理120 h后, 各浓度组藻细胞叶绿素a含量的相对抑制率均大于60%。使用L7-LPEAC修复富营养化水体时, 选择适当的投加浓度, 既能杀灭引起水体富营养化的目标藻类, 又能避免对其他藻类产生抑制作用, 可以较好地维持水生生态系统的平衡。     

溶藻放线菌AN02的筛选及其培养条件的优化

探讨了开发利用土壤放线菌资源来进行水华防治的新途径。从土壤中分离到13株具有溶藻活性的放线菌菌株,经过进一步筛选得到AN02菌株,其胞外代谢产物对铜绿微囊藻具有较好的抑杀作用。研究了不同培养条件对AN02溶藻活性的影响,结果发现pH为7.5,28℃,培养6 d时的溶藻效果最好。此外,较强烈的振荡和充分的溶氧也有利于提高溶藻效果。     

三株溶藻细菌胞外溶藻活性物质若干分离特性的研究

为了探索新分离到的3株溶藻细菌胞外溶藻活性物质的分离特性,选择了对水华鱼腥藻生长无抑制作用的淀粉培养基培养溶藻细菌.采用透析、乙醇沉淀、有机溶剂萃取、活性炭吸附与解吸等方法对其分离特性进行了研究.溶藻细菌L7的溶藻活性物质的分子量小于3.5 kD,溶藻细菌L8、L18的溶藻活性物质的分子量在3.5 kD～7 kD之间;3株溶藻细菌的胞外溶藻活性物质不能用乙醇沉淀法完全分离;3株溶藻细菌的溶藻活性物质具较好的亲水性和较强的极性,且都不能被活性炭吸附.     

一种快速检测分离溶藻细菌方法的初探

传统的细菌培养基对铜绿微囊藻具有毒性作用。会大大影响溶藻细菌的筛选效率和准确性。通过基本培养基各成分对铜绿微囊藻DS的作用研究发现,培养基中的葡萄糖成分对藻有抑制作用,并且这种抑制作用与培养基中的葡萄糖浓度密切相关,当培养基中葡萄糖的浓度在0．1～0．4g/L时,藻细胞生长受到抑制,当用柠檬酸三钠取代葡萄糖后,铜绿微囊藻在改良后的培养基中生长正常,与对照组相比无显著性差异(P＜0．05)。用改良的培养基富集水样中的溶藻微生物,并用此培养液直接感染宿主藻,一周内即可初步快速检测是否含有溶藻细菌。此种方法既排除了培养基的干扰因素,又迅速增加了溶藻细菌的生物量,并可大量收集细菌分泌的胞外物质,为溶藻细菌尤其以分泌物质溶藻的细菌的初步筛选提供了一条快捷、有效的途径。     

生长素吲哚乙酸对铜绿微囊藻生理生化及产毒特性的影响

为了探究生长素吲哚乙酸(IAA)对产毒铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)的影响, 从生长、光合色素含量、叶绿素光诱导荧光特征、脂质氧化和微囊藻毒素合成特性等方面, 研究了IAA对M. aeruginosa CHAB6301生理生化及产毒的影响。结果表明, 在低浓度IAA(0.04和0.2 mg/L)条件下, 铜绿微囊藻生长、叶绿素含量、光合系统(PSⅡ)电子传递效率及藻毒素含量均无明显变化, 藻蓝蛋白、别藻蓝蛋白和丙二醛(MDA)含量均低于对照。高浓度IAA(1和5 mg/L)能够促进细胞生长, 提高叶绿素含量, 但是抑制藻蓝蛋白和别藻蓝蛋白含量, 降低膜脂过氧化程度和细胞内藻毒素合成。综合各指标测定结果, 低浓度IAA对M. aeruginosa CHAB6301生长和光合作用影响不明显, 而高浓度IAA可促进藻细胞生长和光合作用, 增加微囊藻水华形成几率。     

棕鞭藻及其培养滤液对铜绿微囊藻生长及生理特性的影响

为探究藻类之间的可能存在的信息传递, 研究了棕鞭藻(Ochromonas sp.)及其培养滤液对铜绿微囊藻的生长及生理特性的影响。结果发现, 3种不同接种比例(1﹕4、1﹕1和4﹕1)的棕鞭藻与微囊藻共培养下, 微囊藻细胞密度到第4天均下降到最低值, 而棕囊藻细胞密度则显著增加。同时, 棕鞭藻培养滤液能够抑制微囊藻的生长、导致丙二醛(MDA)含量和过氧化氢酶(CAT)活性。此外, 棕鞭藻培养滤液也能促进微囊藻胞外多糖(EPS)含量显著增加。这表明棕鞭藻不仅能吞噬微囊藻, 而且可能释放某些化感物质抑制微囊藻生长及生理参数。这暗示了棕鞭藻可作为潜在的藻类水华控制生物, 抑制早期藻类大量增殖。     

铜绿微囊藻对轮虫生命表参数和表型特征的影响

为评价铜绿微囊藻的有毒(Microcystin-producing Microcystis aeruginosa)、无毒(Microcystin-free M. aeruginosa)品系对轮虫种群增长和表型特征的影响, 研究探讨了萼花臂尾轮虫(Brachionus calyciflorus)在不同微囊藻溶液中的生活史参数及形态变化。实验中各处理组单位体积总含碳量为(20.61±0.15) g C/mL, 以使轮虫获得等碳量的食物供应。实验组轮虫分别用蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)、斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)、有毒和无毒微囊藻溶液单独投喂, 并用有毒、无毒蓝藻菌分别与不同绿藻的混合液投喂。生命表实验结果表明, 不同微囊藻混合液投喂的轮虫净生殖率R₀ (F=102.71, df=32, P<0.001)、世代时间T (F=17.05, df=32, P<0.001)和内禀增长率r_m(F=18.89, df=32, P<0.001)与对照组相比降低1.36%—210.34%。侧棘刺长(F=28.18, df=65, P<0.001)和游泳速度(F=181.69, df=65, P<0.001)下降2.63%—39.07%, 轮虫体长(F=690.04, df=65, P<0.001)变化显著。与绿藻投喂的轮虫参数值相比, 轮虫的生命表参数和表型特征变化规律随微囊藻溶液浓度改变。萼花臂尾轮虫受到铜绿微囊藻胁迫时, 生长繁殖受到抑制并通过改变自身形态以抵御不利的生存环境。     

温度和铜绿微囊藻毒性对萼花臂尾轮虫生活史参数的影响

文章开展了25℃下两个品系铜绿微囊藻(有毒与无毒)不同浓度对萼花臂尾轮虫生活史的影响研究, 及在5个温度下不同浓度有毒铜绿微囊藻对萼花臂尾轮虫生活史影响的研究。结果表明铜绿微囊藻毒性、浓度及二者交互作用对轮虫生活史参数净生殖率(R₀; F=31.83, P<0.01; F=30.36, P<0.01; F=13.51, P<0.01)、内禀增长率(r_m; F=34.67, P<0.01; F=18.73, P<0.01; F=12.99, P<0.01)均有显著影响; 温度、铜绿微囊藻浓度及二者交互作用对轮虫生活史参数净生殖率、内禀增长率也均有显著影响。无毒铜绿微藻在低浓度(1×104 cells/mL)下对轮虫种群有促进作用, 可作为轮虫食物来源, 但缺乏脂肪酸等营养物质, 食物质量比蛋白核小球藻低; 在高浓度(1×105和5×105 cells/mL)下轮虫摄食无毒铜绿微囊藻机率变大, 整体食物品质下降, 对轮虫有抑制作用。有毒铜绿微囊藻对轮虫种群的抑制作用更加明显, 微囊藻浓度升高, 净生殖率和内禀增长率显著下降。研究结果还表明30℃和35℃高温下轮虫生长繁殖变快, 世代时间缩短。在高温(30℃和35℃)环境下, 铜绿微囊藻浓度升高对轮虫抑制作用更加明显。     

低平均光强下波动光对铜绿微囊藻生长的影响

为了研究波动光对藻类的影响,以典型水华藻种铜绿微囊藻Microcystis aeruginos为研究对象,运用了基于单片机系统的光强控制实验装置,开展了不同光照条件下铜绿微囊藻的生长研究。共设置了四种光照条件,分别为不同周期波动光强FL(Fluctuating Light)组(10min FL、1h FL和6h FL)和平均光强AL(Average Light)组。实验结果表明,在低平均光强下, 6h FL、1h FL和10min FL组铜绿微囊藻藻密度相对于AL组分别增加了28.3%(P<0.05)、18.2%(P<0.05)和7.7(P>0.05)。三组波动光强下铜绿微囊藻的比增长速率、Fv/Fm和r ETR均显著大于平均光强组(P<0.05),且随着波动光周期的增大,各指标也会显著增加(P<0.05),而热耗散NPQ平均值、单个细胞类胡萝卜素含量等指标与上述指标呈相反的规律并且差异显著(P<0.05)。结果也表明在低平均光强下,相比于恒定光照,铜绿微囊藻在波动光下能更好地调节自身光合作用机制去利用光能,且波动周期越大,铜绿微囊藻对光能利用效率越...     

绿藻栅藻对微囊藻的抑制效应及评价

为筛选具有控制微囊藻水华潜力的绿藻, 研究基于藻类之间的化感作用, 对34株绿藻开展筛选及评价工作。结果发现, 栅藻FACHB-1229的抑制率最高, 其滤液对微囊藻FACHB-3550和FACHB-905的抑制率分别为53.95%和48.39%; 通过对滤液中的物质进行GC-MS检测, 推测该藻株的效应物质可能为邻苯二甲酸二(2-甲氧基乙基)酯。进一步对FACHB-1229生长和光合放氧、氨氮耐受等指标进行评价, 结果发现: 该藻株在孔板中的生长速率(0.38±0.06)/d高于微囊藻生长速率(0.13±0.03)/d; 栅藻FACHB-1229的光合放氧速率高于同期测定的其他绿藻光合放氧速率, 可达(229.91±10.49) μmol O₂/(mg Chl.a·h); 同时该藻株对氨氮的耐受能力最强, 在氨氮浓度为1888.60 mg/L时其生长速率可达(0.30±0.08)/d。此外, 在与微囊藻FACHB-3550进行共培养时, 栅藻FACHB-1229所占比例持续升高。综上, 栅藻FACHB-1229具备与微囊藻竞争的优势, 有望成为微囊藻水华生物控制的优选材料。     

铜绿微囊藻对萼花臂尾轮虫与大型溞竞争关系的影响

为探究铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)浓度变化对浮游动物竞争关系的影响,通过控制实验法,评估了在3个铜绿微囊藻浓度梯度下,萼花臂尾轮虫(Brachionus calyciflorus)和大型溞(Daphnia magna)之间的种间竞争关系。结果表明不同浓度铜绿微囊藻对萼花臂尾轮虫、大型溞的增长及二者种间竞争影响具有差异,并且在3种铜绿微囊藻浓度下均以大型溞为主要优势类群。低浓度(5×10⁴ cells/m L)铜绿微囊藻仅促进大型溞种群增长(P<0.01),大型溞占据主要优势地位;中浓度(1×10⁵ cells/m L)铜绿微囊藻对萼花臂尾轮虫和大型溞增长均有显著影响(P<0.01),在此浓度下大型溞在种群竞争中依旧占优势地位,使得萼花臂尾轮虫种群衰亡;在高浓度铜绿微囊藻(5×10⁵ cells/m L)环境中种群生长均受到抑制(P<0.01),在共培养体系中仅大型溞种群存活。在无其他外在影响因素存在时,实验结果显示在不同浓度的铜绿微囊藻下,大型溞均占优势,说明铜绿微囊藻的浓...     

氮浓度对铜绿微囊藻、大型溞和金鱼藻三者相互作用的影响

为了解氮浓度对生物操纵和草-藻竞争的影响, 选取铜绿微囊藻、大型溞和金鱼藻分别作为浮游植物、浮游动物和沉水植物的代表, 在温度25℃, 光强2600 lx, 光暗比14h﹕10h, 磷浓度1.5 mg/L时, 研究5种氮浓度(0.5、2、4、8和16 mg/L, 用KNO₃溶液配制)下, 溞-藻, 草-藻和溞-草-藻共培养时各自的增长率和培养液中氮磷削减率的变化。结果表明: 在单独培养铜绿微囊藻时, 氮浓度控制在1.97 mg/L以下, 可有效降低培养液中藻的增长率。在溞-藻共培养时, 大型溞有效控藻的氮浓度范围为0.5—4 mg/L; 在草-藻共培养时, 有效控藻的氮浓度范围为0.5—2 mg/L, 对应氮浓度下(0.5和2 mg/L), 实验末期铜绿微囊藻细胞密度分别是溞-藻共培养的23.89%和21.51%, 控藻效果更好; 在溞-草-藻三者共培养时, 有效控藻的氮浓度范围为0.5—16 mg/L, 且氮浓度为0.5—4 mg/L时, 大型溞和金鱼藻的增长率均显著大于铜绿微囊藻, 铜绿微囊藻的增长率均为负值, 控藻效果最好。大型沉水植物的加入, 可以有效提高生物操纵的控藻效果, 减少水中氮磷含量, 长期有效地改善水质。     

斑节对虾(非洲群体)肠道中哈维氏弧菌拮抗菌的筛选、鉴定及生理特性分析

基于斑节对虾(非洲群体)(Penaeus monodon)肠道菌的生理生化特性, 为解决斑节对虾急性肝胰腺坏死综合征(AHPND)提供新思路, 文章分离纯化健康斑节对虾肠道中的优势菌株; 以致病性哈维氏弧菌为指示菌, 用牛津杯法从纯化菌株中筛选拮抗菌; 通过生理生化特征、Biolog系统鉴定及16S rDNA技术综合方法对菌株进行鉴定; 通过药敏实验, 评价拮抗菌株的安全性; 绘制高敏拮抗菌株的生长曲线, 得出其生长特性; 通过测定其产酶活性, 形成对其益生机制的初步推断。从斑节对虾肠道中共分离得到14株的优势土著菌, 分别标记为P.m-1、P.m-2······P.m-14, 经过拮抗实验得到了3株拮抗菌(P.m-1、P.m-9和P.m-13)。经鉴定P.m-1、P.m-9和P.m-13分别为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、屎肠球菌(Enterococcus faecium)和溶藻弧菌(Vibrio alginolyticus)。药敏实验结果表明, 3株拮抗菌均不属于耐药菌, P.m-1对药物高度敏感。生长特征实验表明: P.m-1在2h进入对数期, 10h达到生长高峰, 菌体密度可达1.14×109 cfu/mL, 表现出了强劲的生命力。经过蛋白酶活性测定, P.m-1具有较强的产酶能力。优势菌P.m-1具有成为益生菌的潜力, 后续将作为功能性饲料添加剂或水质调节剂进行应用, 为AHPND进行生物防治提供新思路。     

铜绿微囊藻光合活性对LED光短期暴露的响应

为探究LED光对蓝藻光合活性的影响,以铜绿微囊藻Microcystis aeruginosa PCC 7806为对象, 25μmol photons/(m²·s)白色荧光灯为对照,检测了不同光质光强LED处理2h的光合活性。结果表明,与对照相比,25—50μmol photons/(m²·s) LED红光和蓝光、25—100μmol photons/(m²·s) LED白光和绿光处理下,细胞光合活性(F_v/F_m)显著提高。大于100μmol photons/(m²·s)的LED红光和蓝光、大于200μmol photons/(m²·s)的LED白光及大于500μmol photons/(m²·s)的LED绿光处理对光合活性有显著抑制作用,光系统Ⅱ(PSⅡ)最大光化学效率F_v/F_m、电子传递速率ETR(Ⅱ)、光量子产量Y(Ⅱ)、光系统Ⅰ(PSⅠ)电子传递速率ETR(Ⅰ)、...