一株溶藻细菌的分离及其对铜绿微囊藻的溶解效果研究

【摘要】：随着全球经济的快速发展,各国普遍存在的水体富营养化现象日趋严重,藻类作为水生生态系统中重要的初级生产力,藻类水华的频繁爆发已成为严重危害生态平衡,影响人类生产生活的重大环境污染问题[1]。也是现阶段影响较大,危害范围遍及全世界每一个水域的世界性问题[2]。因此,对于藻类水华及其引起的灾害问题展开控制技术研究是极其迫切的。2015年,我国的115个湖泊中,处于富营养状态的湖泊有90个,占比高达78.3%[3],不但严重破坏了水生态平衡,同时水体富营养状态下,水华藻类的爆发使藻类代谢产生的藻毒素急剧增加,给人类健康和正常的生产生活带来巨大威胁[4]。溶藻细菌等微生物是水生态系统中的重要组成部分之一,还具有天然易得、经济、环境友好、作用明显等特点,在控制藻类生长,维持其数量平衡上起重要作用[5],也受到越来越多的关注[6-7]。研究溶藻微生物对水华藻类的去除机理,筛选复配出高效溶藻细菌,研发溶藻微生物药剂,对富营养化水体的预防和治理具有重要意义[8]。从本地富营养化水体中分离纯化出7株细菌,编号S1～S7,其中3株(S4、S_5、S7)能使铜绿微囊藻液黄化,最后选择溶藻效果最好,藻液黄化程度最显著的S_5细菌作为本文的研究菌株。对S_5菌株进行初步鉴定和毒性检测,然后将其作用于铜绿微囊藻,验证其溶藻效果,继而对其溶藻机理进行简单探究,最后将其应用于人工采集的天然富养化水体中。对实验数据进行总体归纳,得出以下几项结论。1、结合细菌形态观察、染色试验和生理生化试验等方法,对菌株S_5进行初步鉴定,依据《常见细菌系统鉴定手册》和《伯杰氏细菌鉴定手册》,初步鉴定S_5菌株为芽孢杆菌属,具体种属有待在分子水平上继续研究。2、使溶藻细菌S_5作用于蓝斑马鱼,对其进行生态毒理安全性检测,检测证实,溶藻细菌S_5对作用对象的生长无影响,且没有遗传毒性。3、将溶藻细菌S_5按3%、6%、9%和12%的体积比加入到铜绿微囊藻液中,结果表明,相比对照组,在菌液投加第7天时,9%组藻细胞数和叶绿素a含量分别降低82.65%和74.71%;第9天时,12%组两指标分别降低82.56%和77.14%。且S_5细菌对藻细胞数量和叶绿素a含量的影响大致相同,一定浓度范围内,菌液浓度越高,对铜绿微囊藻的溶解效果越明显。但综合考虑操作步骤及成本,建议实际处理中,使S_5菌液投加量为铜绿微囊藻液体积的9%,且第7天即可达明显的除藻效果。4、分别向铜绿微囊藻中加入不同方式处理得到的菌悬液、高温处理菌悬液、上清液、高温处理上清液、细菌液体培养基及S_5原菌液,探究S_5细菌的溶藻方式,实验证明S_5是通过释放热稳定的胞外物质来间接溶藻的。然后通过上清液的呈色反应对溶藻活性物质进行研究,结果表明,S_5释放的胞外物质为热稳定的糖类物质。5、向富营养状态的天然采集水体中投加9%(v/v)的S_5菌液,15天后分析藻类群落结构发现,加入S_5后水体藻类的总密度由1.75×106个/L下降到1.09×106个/L,藻类去除率达62.29%。进一步分析藻类的组成:水体优势种由最初单一且绝对优势的斜生栅藻变为由四尾栅藻、斜生栅藻和不定微囊藻共同构成优势种,三者共占藻类总量的56.61%,同时多样性指数和均匀度指数均呈上升趋势,而不加菌的反应池中两个指数均有所下降,且优势种种类不变。