研究简介：蓝藻水华是淡水中部分蓝藻种类在适宜的环境条件下过度生长，在水面聚集形成浮渣的现象。蓝藻毒素是蓝藻细胞内分泌的毒素，当细胞壁发生破裂而分泌到水体中，所以属于蓝藻代谢过程中的次生代谢产物，具体主要可分为肝毒素、神经毒素、主要包括微囊藻毒素、节球藻毒素、筒胞藻毒素。国内外研究人员对蓝藻水华的控制方法也是层出不穷，其控制程序主要分为两部分：一是水中蓝藻生物的控制方法；二是溶于水体中的藻毒素的去除方法。对于水体中的藻毒素的去除方法中主要采用的是生物降解法，生物降解法主要是利用微生物对藻毒素进行降解，这也是藻毒素的最终转化的主要途经，主要是通过培养特定的微生物群，这些微生物菌种能够破坏藻类毒素如蓝藻肝毒素的Adda基团的共轭双键，使其环肽结构转化为线性结构，进一步降解为短肽，从而到达降低毒性的效果。本论文主要研究了一种单一的不动杆菌株是如何表现出对于微囊藻的杀菌以及对于水体中的存在微囊藻毒素的降解性能分析。


Unisense微电极系统的应用


应用丹麦unisense公司氧气微电极型号，氧气微电极尖端直径是25微米，所使用的氧气微电极属于快速响应型微电极，该电极的对于溶液中的氧的相应时间是小于1s。应用氧气微电极测试含有铜绿微囊藻和蓝藻菌的溶液中的氧气剖面浓度。其中氧气微电极的零点校正和饱和校正分别是在含有BG-11培养基中进行空气饱和曝气以及厌氧溶液（体系中含有饱和的抗化学酸钠溶液）。


实验结果


在去除有毒有害藻华的措施过程中通常会引起藻类细胞的溶解和微囊藻的释放。本论文分离出了一种具有明显的海藻溶解活性和MCs降解能力的不动杆菌，研究了这类产毒微囊藻的生理反应及形态学特征。通过测试蓝藻/蓝藻菌共培养系统中研究了蓝藻细胞内和细胞外的MC-LR（微囊藻毒素）浓度。不动杆菌属-CMDB-2能够导致藻类细胞的彻底分解及藻细胞因24小时光合作用引起的损伤。提高藻细胞溶解和MC-LR释放，随着体系中的细菌密度增加（1×103~1×107个），在不考虑细菌密度情况下的14小时内，体系内的微囊藻毒素被降低近94%。通过对细胞外和细胞内微囊藻毒素的测量显示，相对于对比组和细菌无细胞滤液系统，细菌细胞孵育系统中的毒素降低了92%。实验结果证实，细菌代谢物对微囊藻的裂解率为92%，而细菌细胞负责约91%的微囊藻毒素的减少。

图1、(a)MC-LR(微囊藻素)浓度和(b)细菌隔离实验中微囊藻细胞密度的动态变化。数据代表是实际测试后三倍的平均值。

图2、来自于国家生物技术信息中心基因库分析的16S-rRNA序列的目标菌株与密切相关的细菌之间的系统关系。参考序列的数据库加入数量在应变名称后显示。这些数字表明目前的引导支持是基于对1000个重新采样数据集的邻接分析。隔离带的基因库数量是KX928708。

图3、24小时后，在(a)参照对比组和(b)藻/细菌共培养系统中扫描电子显微镜图像的微囊藻菌FACHB905和单一不动杆菌的扫描显微镜示意图。

图4、在不同密度的初始细菌培养体系中，微囊藻的和不动杆菌的培养体系环境中测试的氧浓度剖面分析图。图(a)表示的是含有不动杆菌菌属和铜绿微囊藻FACHB905，其中CMDB-2生物量浓度是是1×103个细胞/毫升；(b)表示的是最初的不动杆菌菌属，其中CMDB-2生物量是1×105个细胞/毫升；图c表示的是最初的不动杆菌sp。CMDB-2生物量是1×107细胞/毫升。实验是在受控实验室条件下进行。在40umol光子/(m2·sec)和12 h/12 h(光/暗)周期内。

图5、体系中含有不同的初始细菌密度条件下，微囊藻菌属FACHB905动态MC-LR微囊浓度的和不动杆菌中的动态浓度变化。图中显示的数据代表了是实际测试值三倍的平均值。


总结


淡水中蓝绿藻属分泌产生的蓝藻毒素是目前已经发现的污染范围最广，是研究最多的一类藻毒素，其中的微囊藻毒素LR(MC-LR)是目前已知的毒性最强的、急性�：ψ畲蟮囊恢值对宥舅�。本论文主要对一种不动杆菌对于微蓝藻毒素的降解以及蓝藻菌的抑制作用研究，研究不动杆菌是如何降解微囊藻毒素的，通过应用unisense的氧微电极测试体系中的氧气浓度剖面，分析环境中的氧的浓度改变对于微囊藻的生长影响以及蓝藻菌的生长影响，并且结合其他的相关性实验，发现了不动杆菌的代谢产物对微蓝藻毒素的降解了92%，该项研究首次证实了细菌与细菌的代谢产物对于微蓝藻毒素的降解的双重作用，该项研究对于今后如何采用生物降解法实现对于水体环境中的微囊藻毒素的降解研究理论依据。