抑制蓝藻水华微生物的筛选与应用

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淡水水体的蓝藻水华防治为世界性难题,目前防治一线采用的方法主要为物理法、化学法、生物法,其中物理法能耗高、技术要求高,化学法容易造水体环境二次污染,生物法成本低、技术要求低、防治效果好且不会造成二次污染,被认为是三种防治方法中最有前景的方法。为了寻找可用于蓝藻水华生物防治的微生物菌株,本研究从不同样本中共分离各种微生物100多种,其中对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)FACHB-978有明显抑制效果的菌株共有19种,选取其中一种抑藻效果最好的纺锤形赖氨酸芽孢杆菌(Lysinibacillus fusiformis)QY-12进行溶藻特性研究。主要结果如下:利用营养肉汤培养基从蓝藻水华湖水、土壤等12个样本中共分离得到116株各种微生物,结合溶藻圈试验最终确定其中对铜绿微囊藻具有抑制效果的细菌菌株共有19种,通过菌株形态及16S r DNA测序确定这19种微生物分别属于芽孢杆菌属(Bacillus,10种)、赖氨酸芽孢杆菌属(Lysinibacillus,1种)、短芽孢杆菌属(Brevibacillus,1种)、微小杆菌属(Exiguobacterium,1种)、假单胞菌属(Pseudomonas,2种)、寡养单胞菌属(Stenotrophomonas,1种)、红球菌属(Rhodococcus,1种)、链霉菌属(Streptomyces,1种),短杆菌属(Brevibacterium,1种)。经过系统发育树分析发现菌株QY-12与纺锤形赖氨酸芽孢杆菌(L.fusiformis)DSM2898相似度为98%。对其进行溶藻活性测试发现,菌株QY-12对处于生长指数期的铜绿微囊藻(藻细胞数约10~7CFU/m L)的8天抑制率可以达82.01%,其培养液中存在两种溶藻物质,经过制备液相分离纯化、核磁共振(NMR)、质谱(LC\GC-MS)及红外光谱确定两种物质分别是L-苯丙氨酸(L-Phenylalanine,L-Phe)与L-2-氨基己二酸(L-2-Aminohexanediic acid,L-2-AA),且通过空白对照发现L-2-AA由菌株QY-12代谢产生,L-Phe为培养基残留。后续实验发现L-2-AA对铜绿微囊藻存在“低促高抑”现象,当环境中L-2-AA浓度低于或等于0.252 mg/m L时对铜绿微囊藻表现为促进作用,反之则表现为抑制作用,通过对暴露于浓度为1 mg/m L的L-2-AA 48 h后的铜绿微囊藻进行扫描电镜(Scanning electron microscopy,SEM)观察发现,铜绿微囊藻细胞开始萎缩,细胞壁破损,表面粘胶被不均,进一步实验发现L-2-AA对生长初期及生长中期铜绿微囊藻均有明显抑制效果。由纺锤形赖氨酸芽孢杆菌QY-12代谢产生的L-2-AA对铜绿微囊藻具有抑制效果鲜有报道,丰富了溶藻物质资源库,也为蓝藻水华微生物防治提供了新思路。
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