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藻和细菌是淡水生态系统食物链中的重要成员,浮游藻类作为最重要的初级生产者,在其生长过程中不断向周围环境释放代谢物质,形成一个独特的微环境——藻际环境(phycospere),在此环境中存在着大量的细菌,称为藻际细菌。在藻际环境中,藻与细菌存在复杂的相互作用关系,一方面藻为细菌营造小生境,有选择性地吸引一些细菌,形成特殊的藻际细菌类群;另一方面,藻际细菌亦可以通过分泌某些活性代谢产物(如抗生素,抗肿瘤物质,毒素等),促进或抑制藻的生长,调节藻的种群密度。鉴于藻际细菌与藻之间的复杂关系及其潜在的生物活性,本研究开展了太湖水华优势蓝藻铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)环境中的藻际细菌Ma-B1菌株的分离、鉴定及其生态学效应研究,以期为藻际细菌介导的微囊藻水华控制提供理论支撑,也为藻际细菌Ma-B1菌株的开发利用提供参考依据。主要研究结果包括: 1、采用传统的细菌平板培养方法,从太湖水华优势蓝藻铜绿微囊藻细胞表面分离到一株藻际细菌Ma-B1菌株,通过形态观察、生理生化反应及分子生物学方法,将其鉴定为甲基营养芽孢杆菌(Bacillus methylotrophicus)。 2、通过测定细胞生长的方法,研究了Ma-B1菌株与铜绿微囊藻相互作用关系,证明铜绿微囊藻对藻际细菌Ma-B1菌株的生长有促进作用,而藻际细菌Ma-B1菌株则抑制铜绿微囊藻的生长。GC/MS分析结果表明,藻际细菌与藻之间的这种相互作用关系与其分泌的代谢产物有关。 3、采用菌丝生长抑制法,检测了藻际细菌Ma-B1菌株代谢产物的抗植物病原真菌活性,证明该菌株48 h培养液(OD600=1.95)对小麦链格孢菌(Alternariaalternate)、水稻纹枯病菌(Rhizoctonia solani)、大豆炭疽病菌(Glomerella glycines)、白地霉(Geotrichum candidum)、根霉(Rhizopus sp.)、轮枝菌(Verticillium sp.)、辣椒疫霉菌(Phytophthora capsici)菌丝生长均有抑制活性,抑制率分别为94.11%、91.03%、71.42%、65.29%、60.59%、60.16%和51.04%。 4、通过大孔树脂、硅胶柱层析和HPLC反复纯化Ma-B1菌株培养液中的抗菌活性物质,共获得2个对病原真菌有抑制作用、质谱分析无响应的纯化物。 5、采用单因素和正交设计实验,优化了Ma-B1菌株产抗菌活性物质的培养基组分和培养条件,最佳培养基组成(g/L):甘露糖40,酵母粉40,NaCl30;最佳培养条件:装液量20%,33℃,120 rpm,调pH至7.0、培养48 h。在此条件下Ma-B1培养液上清液对白地霉的抑制率为93.87%,较优化前(66.18%)提高了41.84%。此外,Ma-B1菌株抗真菌成分对温度(<100℃),低pH(pH<8)具有良好的稳定性,而对高pH(pH>8)较敏感;Ma-B1菌株培养液(菌液浓度为109个/mL)对家蚕具有良好的生物安全性。 综上所述,藻际细菌Ma-B1菌株不仅对水华优势蓝藻铜绿微囊藻的生长有抑制作用,可能在调控微囊藻种群密度中发挥重要的作用,值得深入研究;此外,藻际细菌Ma-B1菌株代谢产物对植物病原真菌的生长有较强的抑制作用,且作用谱较宽,具有开发新生防菌剂或新抗真菌先导化合物的潜力,有待进一步研究。