一株中肋骨条藻特异溶藻菌的分离鉴定及溶藻特性

【背景】赤潮频发引起严重的海洋生态学问题,不仅直接影响到海洋生态系统稳定、海洋生物资源可持续利用和水产养殖业等海洋产业的健康发展,而且对人类健康也构成了严重威胁。高效的溶藻细菌是生物法防控赤潮的有效工具之一。【目的】分离得到对中肋骨条藻具有高效溶藻效果的溶藻细菌,并对其进行分子鉴定,研究该菌株的溶藻机理以及溶藻菌所分泌溶藻物质的特性。【方法】采用2216E平板稀释涂布法分离纯化细菌,测定16S rRNA基因序列以鉴定细菌种类,利用显微镜计数溶藻菌处理后的目标藻种计算溶藻率,通过扫描电镜观察溶藻菌对中肋骨条藻的溶藻过程,利用常规生理生化方法研究溶藻菌溶藻物质的特征,并通过透析袋截留法研究溶藻物质分子量大小。【结果】分离得到一株中肋骨条藻高效溶藻菌FDHY-CJ,该菌株属于交替单胞菌属(Alteromonas sp. FDHY-CJ)。该菌株72 h处理赤潮藻结果显示,对中肋骨条藻溶藻率为95.45%,对于其他常见赤潮藻溶藻率低于40%。溶藻菌FDHY-CJ通过胞外分泌物溶藻;溶藻物质的溶藻特性不受反复冻融的影响,但对酸碱性及温度较为敏感;扫描电镜观察结果显示该溶藻菌的溶藻物质直接溶解中肋骨条藻的细胞壁,致使硅质壳打开、内容物流出,达到溶藻的效果;溶藻活性物质具有被乙醇和乙酸乙酯沉淀的特性。【结论】溶藻菌FDHY-CJ对中肋骨条藻具有特异溶藻作用,对其他常见赤潮溶藻效果不明显;该细菌溶藻方式为通过分泌物间接溶藻,溶藻物质属于蛋白类,大小在3.5?10 kD之间。     

温度和氮磷浓度对平裂藻和栅藻生长及竞争的影响

为了解温度及氮磷浓度对平裂藻和栅藻生长及竞争的影响,分别在18、25和35℃条件下,以BG11培养基为基础,设置了不同的氮磷浓度组,进行了2种藻的单独培养试验和混合培养试验,结果表明:在纯培养条件下,低营养浓度组(磷浓度分别为0.1和0.5 mg/L)平裂藻在3种温度下基本停止生长,高营养盐浓度组(磷浓度分别为1.0和1.5 mg/L)除18℃1.0 mg/L组停止生长外,其余均能正常生长增殖,且细胞最大密度表现为25℃ 18℃ 35℃, 1.5和1.0 mg/L浓度组细胞生长差异不显著。栅藻在纯培养条件下,细胞密度总体表现为随着营养盐浓度升高而增加的趋势,细胞最大密度表现为18℃ 25℃ 35℃。在混合培养试验中,除35℃、1.5 mg/L组平裂藻对栅藻的竞争抑制参数大于栅藻对平裂藻的竞争抑制参数外,其余试验组均表现为栅藻受平裂藻影响较小。在混合培养体系中, 0.1 mg/L组平裂藻仍基本停止生长, 0.5 mg/L组受栅藻的刺激作用,生长优于纯培养体系。1.0和1.5 mg/L组均受栅藻的抑制作用,且浓度越高抑制作用越强。       

滇池中溶藻细菌的分离鉴定及其溶藻效应

【背景】藻类水华或赤潮在世界范围内频发,带来各种危害,亟需找到有效途径控制水华或赤潮。溶藻细菌具有杀死藻类控制藻类生物量的能力,可以作为防治水华和赤潮的有效工具。【目的】分离并鉴定滇池中的铜绿微囊藻(Microcystisaeruginosa)及其溶藻细菌,对溶藻菌作用于铜绿微囊藻的溶藻效应进行研究,初步了解其溶藻特性与溶藻机制。【方法】采用LB平板稀释涂布,再经多次划线分离纯化细菌,测定16SrRNA基因序列以鉴定细菌种类;采用毛细管分离的方法分离铜绿微囊藻,并测定其cpcBA基因序列以鉴定蓝藻种类;采用热乙醇法提取叶绿素a,从而计算溶藻效率;基于过氧化氢酶(CAT)、还原型谷胱甘肽(GSH)和丙二醛(MDA)探究藻细胞在溶藻菌处理下的抗氧化系统响应。【结果】共分离获得11株微囊藻和17株针对铜绿微囊藻的高效溶藻菌。选取其中一株生长速度最快的铜绿微囊藻DCM4和一株溶藻效果最好的溶藻菌Sp37 (Bacillus siamensis)进行后续研究。Sp37对DCM4的4 d溶藻率达到92.4%±1.5%,且对微囊藻属的水华微囊藻(M. flos-aquae)和惠氏微囊藻(M.wesenbergii)均有溶藻效果,而对绿藻没有溶藻效果。Sp37的原菌液和无菌滤液对DCM4的4d溶藻率分别为86.8%±4.3%和81.1%±2.2%,两者没有显著差异(P0.05)。Sp37菌体对DCM4的溶藻率为25.4%±7.3%。Sp37无菌滤液经不同温度和pH处理之后的溶藻率与未经处理的无菌滤液的溶藻率无明显差异。Sp37无菌滤液处理藻细胞会使藻细胞的CAT、GSH和MDA含量发生变化。【结论】菌株Sp37对铜绿微囊藻DCM4具有高效的溶藻作用,而且对微囊藻属具有一定的溶藻特异性。Sp37是通过分泌胞外物质间接溶藻,且溶藻物质具有热稳定性和酸碱稳定性。Sp37无菌滤液处理藻细胞会触发藻细胞抗氧化系统,并且会损伤藻细胞膜。Sp37无菌滤液很可能是通过对藻细胞造成氧化胁迫,最终导致藻细胞死亡的。     

咪唑离子液体对四尾栅藻的毒性

按照藻类生长抑制试验标准方法,以四尾栅藻为受试生物,研究了离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([C4mim][Cl])和1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([C4mim][BF4])对四尾栅藻的影响,测定了半数有效浓度(EC50)和叶绿素含量。结果表明:[C4mim][Cl]和[C4mim][BF4]对四尾栅藻的生长和叶绿素的产生均具有抑制作用,毒性效应随着浓度的增大和培养时间的增长而增加,96 h的EC50分别为57.8和38.8 mg/L。离子液体质量浓度为200mg/L时,四尾栅藻的叶绿素总量仅为对照组的32%和26%。此结果可以说明离子液体对生态系统存在潜在的负面效应。     

氯氰菊酯对斜生栅藻的毒性研究

研究了农药氯氰菊酯对斜生栅藻的毒性效应,结果显示：以丙酮为溶剂量,其96h EC50为112.45mg/L;以乙酸乙酯为溶剂时,其96hEC50为112.81mg/L。同时也研究了氯氰菊酯对斜生栅藻的光合色素含量、色素光谱、可溶性蛋白质含量和超氧物歧化酶活性的影响。     

一株溶藻细菌NP23的初步分离鉴别及其溶藻作用研究

从水体中分离得到一株具有溶藻能力的细菌,命名为NP23。经形态特征、生理生化鉴定和16S rDNA序列分析表明,该菌株属于肠杆菌属(Enterobacter)。研究了该菌株对湖泊中优势藻的溶藻效果,初步探讨了其溶藻方式及溶藻物质。结果表明,该菌株对小球藻、惠氏微囊藻、栅藻和蛋白核小球藻具有一定的去除效果,叶绿素a的去除率分别为64.1%、53.1%、87.2%和84.4%,而且在10-108CFU/mL菌浓度范围内,藻的去除率与菌液的浓度成正相关;该菌株对小球藻、栅藻和蛋白核小球藻是间接溶藻,对惠氏微囊藻是直接溶藻;该菌株对栅藻的溶藻物质是蛋白类物质,对蛋白核小球藻的溶藻因子是菌体胞外分泌的具有热稳定性的非蛋白类物质。     

重金属铅与两种淡水藻的相互作用

为了研究重金属铅与淡水藻类之间的相互作用,采用不同Pb2+浓度处理铜绿微囊藻(Microcysis aeruginosa Kutz.)和斜生栅藻[Scenedesmus obliquus(Turp.)Kutz.],分别对两种藻的生物量、藻液电导率、O-·2含量、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性以及藻对Pb2+的吸收作用等进行了测定,并通过扫描电镜观察了不同Pb2+浓度处理下两种藻细胞的表面结构。结果显示:(1)Pb2+浓度低于3 mg/L促进铜绿微囊藻生长,高于9 mg/L抑制其生长;但在3—12 mg/L范围内,Pb2+均明显抑制了斜生栅藻的生长,说明斜生栅藻对Pb2+毒性的敏感程度要高于铜绿微囊藻。(2)受到铅离子的胁迫,两种藻细胞膜通透性均有一定改变,扫描电子显微镜的照片观察,两种藻细胞表面的絮状物随着Pb2+的升高而增多,尤其是斜生栅藻细胞结构改变明显,多数细胞变形破裂;同时,O-·2含量升高,POD、CAT活性早期均可随Pb2+的增加而上升,表明氧自由基的产生增多以及由其引起的细胞生理生化改变可能是铅离子作用于藻细胞的主要机制。(3)两种淡水藻对Pb2+均有吸收作用,单位量藻细胞内,斜生栅藻对Pb2+的吸收能力好于铜绿微囊藻。所有结果提示:斜生栅藻不仅可以作为对重金属敏感的指示生物来监测水体Pb2+污染程度;同时由于斜生栅藻比铜绿微囊藻具有更好的Pb2+吸收能力,因此还可以利用斜生栅藻作为处理水体Pb2+的生物材料。     

一株虾池来源的螺旋拟柱孢藻藻株的分离鉴定及重金属离子Cu~(2+)、Cd~(2+)和Pb~(2+)对其生长的影响

【目的】探讨凡纳滨对虾养殖水体中入侵蓝藻拟柱孢藻的生长生理特性。【方法】从汕头澄海人工对虾养殖池分离纯化藻株,通过形态及其16SrRNA基因鉴定,之后在CT与BG11两种蓝藻通用培养基的基础上优化最佳培养条件,最后分析了不同浓度的3种重金属离子即Cu~(2+)(0–0.8 mg/L)、Cd~(2+)(0–4 mg/L)和Pb~(2+)(0–80 mg/L)对藻株生长的影响。【结果】澄海虾池来源的分离纯化藻株形态呈卷曲螺旋型,16S rRNA基因序列与多株其他来源的拟柱孢藻相似度均达98%以上。实验室培养,藻株最佳生长状态的培养条件是在BG11培养基的基础上调整氮浓度及氮磷比分别为N 62 mg/L,N︰P=9︰1,在此条件下,藻丝生物量可达(0.632±0.170)×107/L,藻丝比平均生长速率最高为(0.063±0.001)/d。本分离藻株活体对重金属Cu~(2+)、Cd~(2+)和Pb~(2+)具有一定的耐受性,其耐受浓度范围分别为0–0.2、0–0.5和1–40 mg/L,其中,Cu~(2+)和Cd~(2+)对藻的生长具有抑制作用,而且此抑制作用随着金属离子剂量的增加及作用时间的延长更加显著,Cu~(2+)和Cd~(2+)对藻体的半数抑制浓度(96 h EC50)分别为0.125和0.551 mg/L;而浓度范围为0–80 mg/L的Pb~(2+)对藻体的生长则表现为低剂量(≤40 mg/L)呈促进,高剂量(≥80 mg/L)则抑制。【结论】从凡纳滨对虾养殖池中分离鉴定出一株形态呈螺旋型的拟柱孢藻,命名为螺旋拟柱孢藻(Cylindrospermopsis raciborskii helix),本藻株活体能够在一定浓度的Cu~(2+)、Cd~(2+)和Pb~(2+)中生长,为螺旋拟柱孢藻活藻生物吸附重金属离子而改善虾池水体环境提供了可能性。     

斜生栅藻对振荡和磷胁迫的生理生化响应

为了探讨水文条件的变化对常见绿藻水华发生的潜在影响,实验以斜生栅藻为材料,研究了不同水流状态及磷浓度对其生长及磷利用策略的影响。实验分别设置静止条件(0 r/min)、低振荡条件(90 r/min)和高振荡条件(120 r/min),同时设置磷限制(0.2 mg/L)和磷充足(2 mg/L)两组磷浓度,整个实验过程为3周。实验过程测定的指标为:比生长速率、胞外碱性磷酸酶活性、叶绿素a含量以及磷吸收动力学参数。实验结果表明:(1)同静止条件相比,低振荡和高振荡条件均能显著降低斜生栅藻的比生长速率,但是两种不同磷浓度下其比生长速率却无显著性差异。(2)在实验第21天时,振荡条件培养下,斜生栅藻的胞外碱性磷酸酶活性显著高于静止条件培养,与此相反,胞内磷浓度却显著高于静止条件。(3)在磷限制条件下斜生栅藻的叶绿素a含量显著降低,同时两种振荡条件培养均使其在磷充足条件下叶绿素a含量降低。(4)通过磷吸收动力学参数的比较,静止条件培养的斜生栅藻对磷的亲和力高于其在振荡条件下。由此可见,斜生栅藻适应于静止无扰动且磷营养丰富的水体,随着水体中磷浓度进一步升高,静止和水流缓慢的水体存在导致像斜生栅藻这一类绿藻发生水华的风险。       

硫素营养水平对产油尖状栅藻光合生理及生化组成的影响

以产油尖状栅藻(Scenedesmus acuminatus)为实验材料, 在持续300 μmol photons/(m2·s)光照条件下, 选用3种不同初始Na₂SO₄浓度(2.0S、1.0S对照、0.25S)的改良BG-11培养基, 在Φ3.0 cm×60 cm光生物反应器中进行通气培养, 研究分析硫素营养水平与尖状栅藻产油过程光合生理和生化组成的关系。实验结果表明, 初始硫素浓度对尖状栅藻生长有显著的影响(P<0.05), Na₂SO₄初始浓度为2.0S实验组的生物量最高, 为7.47 g/L, 显著高于1.0S组(6.43 g/L)和0.25S组(4.17 g/L)(P<0.05), 说明加富硫素营养可促进藻细胞的生长。尖状栅藻细胞的叶绿素a、b以及总类胡萝卜素含量变化均与培养基中初始硫素营养水平呈正相关。在培养初期低硫营养有利于藻细胞快速积累碳水化合物, 0.25S实验组碳水化合物含量最高, 占干重的44.37%, 比1.0S和2.0S组分别高出14.43%和13.78%, 培养后期总碳水化合物和蛋白含量均发生不同程度的降低, 转向大量累积油脂, 0.25S实验组的总脂含量最高, 达55.15% DW, 显著高于1.0S和2.0S组(P<0.05)。藻细胞的光合放氧速率、PSⅡ最大光能转化效率(F_v/F_m)、实际光能转换效率(Yield)以及相对电子传递效率(ETR)均与培养液的初始硫素浓度呈正相关, 在整个培养周期中呈先上升后下降的趋势。77 K低温荧光显示, 尖状栅藻在培养初期2个光系统之间存在光能调配现象。上述结果说明, 尖状栅藻细胞的生长、油脂积累和光合生理状况与硫素营养水平直接相关。     

SEQUENCE ANALYSIS OF THE ITS-2 REGION: A TOOL TO IDENTIFY STRAINS OF SCENEDESMUS (CHLOROPHYCEAE)

The genetic distances between several strains of Scenedesmus obliquus (Turp.) Kütz., S. acutus Hortobagyi, and S. naegelii Chod. calculated from ITS-2 sequences were found to be smaller than the genetic distances within other strains of Scenedesmus —that is, in S. acuminatus (Lagerh.) Chod. and S. pectinatus Meyen. These results confirm that the studied strains were not properly identified and should be renamed S. obliquus , as already suggested in other studies.     

COENOBIAL CELL NUMBER IN SCENEDESMUS QUADRICAUDA (CHLOROPHYCEAE) AS A FUNCTION OF GROWTH RATE IN NITRATE-LIMITED CHEMOSTATS1

The relative numbers of cells growing as coenobia of different cell number are functions of growth rate when Scenedesmus quadricauda (Turp.) Bréb. is grown axenically in nitrate-limited, steady-state chemostats in continuous light. Unicells decreased from a maximum fraction of 0.04–0.05 of the total number of cells at 0.1 day^?1 to 0.01 or less as growth rate increased. The fraction of cells that grew as two-celled coenobia decreased from about 0.2 to 0.01–0.02. The fraction that grew as 4-celled coenobia increased from about 0.7–0.8 at 0.1 day^?1 to near unity at 0.5–0.6 day^?1, and then decreased sharply. The fraction of 8-celled coenobial cells increased from very small values below 0.6 day^?1, to ca. 0.9 at 1.0 day^?1.     

Some New Taxa and New Records of Scenedesmus from China

Anhui Province is situated in the subtropical and temperate zones. With favorable climate this district is rich in algae. During 1982-1986, the author made a number of collections of the algal specimens-about 1000 samples from 36 counties and cities of the province. The identification result shows that there are about 30 species and 15 varieties of Scenedesmus in the province. In present paper, however, reported are only some new taxa and new records of Scenedesmus. The 4 new species are Scenedesmus anhuiensis, S. huangshanensis, S. quadrialatus and S. wuhuensis, the 2 new varieties are Scenedesmus prismaticus var. spinosus and S. smithii var. spinulosus, and the 4 new records of distribution in China are Scenedesmus denticulatus var. australis Playfair, S. prismaticus Bruhl et Biswas, S. quadricauda var. dentatus Dedussand S. smithii Teiling.     

中国栅藻属植物数量分类初探

作者采用双向指示种分析法,对在中国分布的栅藻属植物进行了数量分类的初步研究。结果表明,52种栅藻属植物可分成5类。对该属的一些系统分类问题也进行了讨论。       

Biosynthesis of chlorophyll b in pigment mutant C-2A' of Scenedesmus obliquus

It is demonstrated that chlorophyll b does not only derive from chlorophyll a , but is also formed separately from an in vivo-occurring chlorophyllide b . The branching point for the latter synthesis is at the level of chlorophyllide, since no protochlorophyllide b was detectable. We have indications that the enzyme oxidizing chlorophyll a to chlorophyll b accepts also non-phytylated 17,18 dihydroporphyrins and is not restricted to chlorophylls. Preparations of chlorophyllide a and chlorophyll a could both be transferred with the same enzyme fraction to chlorophyllide b and chlorophyll b , respectively. Preliminary experiments show this enzyme to be membrane bound and light independent. An updated scheme for chlorophyll b biosynthesis is presented.     

栅藻对水环境中镍的累积效应与机理分析

对不同Scenedesmus品种的藻细胞从含镍水溶液 (10mg/L)中累积金属镍的能力进行了分析 ,结果表明 :藻细胞对镍的生物累积量表现出明显的品种差异性。ScenedesmusquadricaudaFACHB 4 4和ScenedesmusquadricaudaFACHB 5 0 6表现出很强的累积能力 (累积量达到 5～ 6mgNi /g干重 ) ,而Scenedesmussp .FACHB 4 16和Scenedesmussp .FACHB 4 89在相同条件对金属镍累积量要少得多 (1～ 1.5mgNi /g干重 )。这种差异可能与不同品种藻细胞间的形态结构和生理特性是相关的。对S .quadricaudaFACHB 4 4重金属抗性和累积能力进一步的分析表明 ,S .quadricaudaFACHB 4 4用于含镍重金属废水处理是非常有效的 ,在高浓度 (10 0mg/L)的镍溶液中 ,藻细胞的最大累积量能达到 (2 6 .7mgNi/g干重 )。对该藻细胞镍累积动力学分析发现 :藻细胞对镍的生物累积包括一个快速的被动吸附过程 (5min ,结合 70 %的镍 )和一个缓慢的耗能累积过程 (2～ 3h时间内的累积量占总量的 2 0 %～ 30 % )。与其他藻类相比 ,S .quadricaudaFACHB 4 4对水溶液中镍的耗能累积量明显高于其他藻类。透射电子显微镜(TEM)和X射线能谱 (EDX)分析结果均表明 ,藻细胞耗能累积的镍主要集中在原生质体中 ,尤以淀粉粒和染色质中为多。     

栅藻对水环境中镍的累积效应与机理分析

对不同 Scenedesmus 品种的藻细胞从含镍水溶液(10mg/L)中累积金属镍的能力进行了分析,结果表明:藻细胞对镍的生物累积量表现出明显的品种差异性. Scenedesmus quadricauda FACHB 44 和 Scenedesmus quadricauda FACHB 506 表现出很强的累积能力(累积量达到5～6 mg Ni /g干重),而 Scenedesmus sp. FACHB 416 和 Scenedesmus sp. FACHB 489在相同条件对金属镍累积量要少得多(1～1.5 mg Ni /g干重).这种差异可能与不同品种藻细胞间的形态结构和生理特性是相关的.对 S. quadricauda FACHB 44 重金属抗性和累积能力进一步的分析表明, S. quadricauda FACHB 44用于含镍重金属废水处理是非常有效的,在高浓度(100 mg/L)的镍溶液中,藻细胞的最大累积量能达到(26.7 mg Ni/g 干重).对该藻细胞镍累积动力学分析发现:藻细胞对镍的生物累积包括一个快速的被动吸附过程(5 min, 结合70%的镍)和一个缓慢的耗能累积过程(2～3 h时间内的累积量占总量的20%～30%).与其他藻类相比, S. quadricauda FACHB 44对水溶液中镍的耗能累积量明显高于其他藻类.透射电子显微镜(TEM)和X射线能谱(EDX)分析结果均表明,藻细胞耗能累积的镍主要集中在原生质体中,尤以淀粉粒和染色质中为多.     

微囊藻和栅列藻的垂直迁移及生态学意义

本研究在自制沉降柱中,检测铜绿微囊藻(Microcystis aeroginosa)和斜生栅列藻(Scenedesmus obliquus)不同生长时期的细胞群体在不同光照条件下的垂直迁移。本文首次提出藻密度衰减系数(K)的概念、拟合方法和生态学意义,并根据等细胞密度沉降面的沉降速率来计算细胞沉降速率(Vc),以这两个参数来衡量细胞的沉降特性,对细胞垂直迁移研究的方法进行了的探索。结果表明,两种藻细胞群体在三个生长时期和四种光照条件的沉降特性表现已定的差异。栅列藻细胞密度的衰减系数(K)最小值为-0.0021cm^-1(上浮),最大值为0.0065cm^-1(下沉);微囊藻的K最小值为-0.0029cm^-1(上浮),最大值为0.0036cm^-1(下沉)。两种藻沉降曲线的指数拟合的R²大多在0.6以上,说明K值是一个较好的衡量细胞群体沉降特性的参数,细胞密度与深度的关系较好地服从指数规律。细胞沉降速度V的最大值(4.681cm·h^-1,下沉)出现在栅列藻的指数期,最大上浮速率-1.790cm·h^-1,出现在微囊藻的稳定期。本文得到的活体藻细胞群体的垂直迁移特性差异的实验数据,说明该实验方法的适用性和两种藻沉降特性差异的可检测性。本文讨论了水华优势种形成与藻细胞群体迁移特性之间的关系。     

The effect of arsenate and arsenite on photosynthesis in Scenedesmus obliquus. A Potentiometric study in a closed CO2-system

Abstract

A Potentiometric titration method was used to study the adverse effect of arsenate (As(V)) and arsenite (As(III)) on inorganic carbon uptake in suspensions of the green alga Scenedesmus obliquus. The measurements were performed in a closed CO₂-system with diluted synthetic seawater (1‰ salinity) as ionic medium. Usually, the algal chlorophyll concentration was 0.4 mg dm^?3, while the arsenate- and arsenite-concentrations were varied within the limits 0.1 to 200 μmol dm^?3. In some experiments arsenate toxicity was studied in the presence of 1 to 100 μmol dm^?3 of phosphate (P(V)).

With concentrations of arsenate or arsenite less than 0.1 μmol dm^?3 no toxic effects were observed. However, at As-concentrations of 200 μmol dm^?3, the algal carbon uptake was reduced by 41% with arsenate and 29% with arsenite, i.e., arsenate is more toxic to Scenedesmus obliquus than arsenite. The toxicity of arsenate was negligible in the presence of a ten fold excess of phosphate. This is probably due to chemical similarities between arsenate and phosphate causing competition between the ions for the binding sites.

The importance of taking the speciation as well as the buffer capacity of the algal system into account, when calculating the carbon uptake, is also discussed.