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溶藻细菌对水华铜绿微囊藻的去除特性及对微囊藻毒素的降解研究

母锐敏  
【摘要】: 随着我国水体富营养化现象的日趋严重及有毒藻类水华的频繁暴发,探索行之有效的抑制藻类水华暴发的途径极为迫切。在利用物理、化学和其它生物方法控制藻类水华不甚理想的情况下,利用溶藻细菌除藻成为目前生物控藻的研究热点,而且利用溶藻细菌控制藻类水华有着广阔的应用前景。本文从不同细菌分离源分离获得4株高效溶藻细菌,以导致水华暴发的常见藻类铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)为研究对象,系统研究了4株溶藻细菌对铜绿微囊藻的去除特性及其对微囊藻毒素MC-LR的降解效果,初步探讨了溶藻细菌的溶藻机理,并利用16S rDNA序列分析法从分子生物学水平上对4株溶藻细菌进行了鉴定。 本文首先以铜绿微囊藻驯化的活性污泥、黄化的铜绿微囊藻液及水华水体等作为溶藻细菌的分离源,分离出4株高效溶藻细菌,编号分别为T5、H1、K2、D1。以小白鼠为实验对象,对4株细菌的生态毒性效应进行了检测,结果表明,4株溶藻细菌均未产生对小白鼠具有致病作用的毒素。 溶藻细菌对铜绿微囊藻的溶藻特性研究表明,菌藻浓度及环境因子变化对溶藻细菌的溶藻效果有很大影响。处理相同chla浓度的铜绿微囊藻液,加入的溶藻细菌菌体浓度越大,对藻液的chla去除能力越强;反之,去除能力越弱。相同菌体浓度的溶藻细菌T5、H1、K2、D1分别加入到不同chla浓度的铜绿微囊藻液中,藻液的chla浓度越高,溶藻细菌对其去除率越低,反之,则去除率越高。4株溶藻细菌对受试铜绿微囊藻液的chla去除率随着温度的升高而增大,在30~35℃时去除率最高。分别测试pH为7.2、7.6、8.1时各株溶藻细菌对铜绿微囊藻的溶藻效果,结果表明,在不同pH影响下,4株溶藻细菌T5、H1、K2、D1对铜绿微囊藻的去除规律相同,溶藻效果大小依次为:pH 7.6>pH 7.2>pH 8.1。在外界条件恒定的情况下分别测试全光照、光循环和黑暗三种光照条件下的溶藻效果变化,结果表明:黑暗条件下溶藻细菌的溶藻效率较光循环和全光照要高。 对4株溶藻细菌T5、H1、K2、D1的溶藻机理进行了初步研究,结果表明,4株溶藻细菌均是通过释放胞外溶藻物质间接溶藻的。其中细菌T5、H1、K2释放的胞外溶藻物质为耐高温的非蛋白酶类物质,而细菌D1释放的胞外溶藻物质则由蛋白酶类物质与耐高温的非蛋白酶类物质共同组成。 本文在溶藻细菌溶藻的基础上,进一步研究了其对铜绿微囊藻释放的胞内毒素-微囊藻毒素MC-LR的降解效果,HPLC检测结果表明,溶藻细菌T5、H1、K2、D1对MC-LR均有较好的去除效果,反应5天后各菌株对供试样品的MC-LR的去除率分别为73.4%,42.1%,65%和70.4%。在反应体系中加入蛋白酶抑制剂重复实验,各菌株对MC-LR的降解效果消失,说明4株菌都是通过胞内或胞外酶的作用完成对MC-LR的降解的。 对4株溶藻细菌的16S rDNA进行测序,采用BLAST程序将测序结果与GenBank中的已知序列进行相似性分析,并做了系统发育分析。结果表明,菌株T5和与一株苍白杆菌Ochrobactrum sp.的16S rDNA序列同源性最高,为94%,可归属于苍白杆菌属;菌株H1与一株短芽孢杆菌Brevibacillusparabrevis的16S rDNA序列的同源性最高,为100%,归属于短芽孢杆菌属;菌株K2与一株苍白杆菌Octwobactrum sp.的16S rDNA序列同源性最高,为99%,归属于苍白杆菌属;菌株D1与多株短芽孢杆菌Brevibacillus sp.16SrDNA核苷酸序列的同源性为97%,归属于短芽孢杆菌属。将各菌株的16SrDNA序列在GenBank中登录,登录号分别为EU586033(T5),EU594550(H1),EU594551(K2),EU593881(D1)。


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