研究簡介：藍藻水華是淡水中部分藍藻種類在適宜的環(huán)境條件下過度生長，在水面聚集形成浮渣的現(xiàn)象。藍藻毒素是藍藻細胞內(nèi)分泌的毒素，當細胞壁發(fā)生破裂而分泌到水體中，所以屬于藍藻代謝過程中的次生代謝產(chǎn)物，具體主要可分為肝毒素、神經(jīng)毒素、主要包括微囊藻毒素、節(jié)球藻毒素、筒胞藻毒素。國內(nèi)外研究人員對藍藻水華的控制方法也是層出不窮，其控制程序主要分為兩部分：一是水中藍藻生物的控制方法；二是溶于水體中的藻毒素的去除方法。對于水體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對藻毒素進行降解，這也是藻毒素的最終轉(zhuǎn)化的主要途經(jīng)，主要是通過培養(yǎng)特定的微生物群，這些微生物菌種能夠破壞藻類毒素如藍藻肝毒素的Adda基團的共軛雙鍵，使其環(huán)肽結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為線性結(jié)構(gòu)，進一步降解為短肽，從而到達降低毒性的效果。本論文主要研究了一種單一的不動桿菌株是如何表現(xiàn)出對于微囊藻的殺菌以及對于水體中的存在微囊藻毒素的降解性能分析。

Unisense微電極系統(tǒng)的應(yīng)用

應(yīng)用丹麥unisense公司氧氣微電極型號，氧氣微電極尖端直徑是25微米，所使用的氧氣微電極屬于快速響應(yīng)型微電極，該電極的對于溶液中的氧的相應(yīng)時間是小于1s。應(yīng)用氧氣微電極測試含有銅綠微囊藻和藍藻菌的溶液中的氧氣剖面濃度。其中氧氣微電極的零點校正和飽和校正分別是在含有BG-11培養(yǎng)基中進行空氣飽和曝氣以及厭氧溶液（體系中含有飽和的抗化學(xué)酸鈉溶液）。

實驗結(jié)果

在去除有毒有害藻華的措施過程中通常會引起藻類細胞的溶解和微囊藻的釋放。本論文分離出了一種具有明顯的海藻溶解活性和MCs降解能力的不動桿菌，研究了這類產(chǎn)毒微囊藻的生理反應(yīng)及形態(tài)學(xué)特征。通過測試藍藻/藍藻菌共培養(yǎng)系統(tǒng)中研究了藍藻細胞內(nèi)和細胞外的MC-LR（微囊藻毒素）濃度。不動桿菌屬-CMDB-2能夠?qū)е略孱惣毎膹氐追纸饧霸寮毎?4小時光合作用引起的損傷。提高藻細胞溶解和MC-LR釋放，隨著體系中的細菌密度增加（1×103~1×107個），在不考慮細菌密度情況下的14小時內(nèi)，體系內(nèi)的微囊藻毒素被降低近94%。通過對細胞外和細胞內(nèi)微囊藻毒素的測量顯示，相對于對比組和細菌無細胞濾液系統(tǒng)，細菌細胞孵育系統(tǒng)中的毒素降低了92%。實驗結(jié)果證實，細菌代謝物對微囊藻的裂解率為92%，而細菌細胞負責(zé)約91%的微囊藻毒素的減少。

圖1、(a)MC-LR(微囊藻素)濃度和(b)細菌隔離實驗中微囊藻細胞密度的動態(tài)變化。數(shù)據(jù)代表是實際測試后三倍的平均值。

圖2、來自于國家生物技術(shù)信息中心基因庫分析的16S-rRNA序列的目標菌株與密切相關(guān)的細菌之間的系統(tǒng)關(guān)系。參考序列的數(shù)據(jù)庫加入數(shù)量在應(yīng)變名稱后顯示。這些數(shù)字表明目前的引導(dǎo)支持是基于對1000個重新采樣數(shù)據(jù)集的鄰接分析。隔離帶的基因庫數(shù)量是KX928708。

圖3、24小時后，在(a)參照對比組和(b)藻/細菌共培養(yǎng)系統(tǒng)中掃描電子顯微鏡圖像的微囊藻菌FACHB905和單一不動桿菌的掃描顯微鏡示意圖。

圖4、在不同密度的初始細菌培養(yǎng)體系中，微囊藻的和不動桿菌的培養(yǎng)體系環(huán)境中測試的氧濃度剖面分析圖。圖(a)表示的是含有不動桿菌菌屬和銅綠微囊藻FACHB905，其中CMDB-2生物量濃度是是1×103個細胞/毫升；(b)表示的是最初的不動桿菌菌屬，其中CMDB-2生物量是1×105個細胞/毫升；圖c表示的是最初的不動桿菌sp。CMDB-2生物量是1×107細胞/毫升。實驗是在受控實驗室條件下進行。在40umol光子/(m2·sec)和12 h/12 h(光/暗)周期內(nèi)。

圖5、體系中含有不同的初始細菌密度條件下，微囊藻菌屬FACHB905動態(tài)MC-LR微囊濃度的和不動桿菌中的動態(tài)濃度變化。圖中顯示的數(shù)據(jù)代表了是實際測試值三倍的平均值。

總結(jié)

淡水中藍綠藻屬分泌產(chǎn)生的藍藻毒素是目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的污染范圍最廣，是研究最多的一類藻毒素，其中的微囊藻毒素LR(MC-LR)是目前已知的毒性最強的、急性危害最大的一種淡水藍藻毒素。本論文主要對一種不動桿菌對于微藍藻毒素的降解以及藍藻菌的抑制作用研究，研究不動桿菌是如何降解微囊藻毒素的，通過應(yīng)用unisense的氧微電極測試體系中的氧氣濃度剖面，分析環(huán)境中的氧的濃度改變對于微囊藻的生長影響以及藍藻菌的生長影響，并且結(jié)合其他的相關(guān)性實驗，發(fā)現(xiàn)了不動桿菌的代謝產(chǎn)物對微藍藻毒素的降解了92%，該項研究首次證實了細菌與細菌的代謝產(chǎn)物對于微藍藻毒素的降解的雙重作用，該項研究對于今后如何采用生物降解法實現(xiàn)對于水體環(huán)境中的微囊藻毒素的降解研究理論依據(jù)。