一株太湖流域土著溶藻菌的分离鉴定、溶藻特性及溶藻机理研究

论文摘要

水体富营养化引起的藻类水华在世界范围内频发,对水生态环境造成严重破坏。寻找行之有效的控藻措施已迫在眉睫。近年来,基于菌藻互作的生态修复技术因其低成本,生态相容性好等特点而备受关注,具有广泛的应用前景。溶藻菌（algicidal bacteria）是指以直接或间接方式抑制藻类生长,或杀死藻类、溶解藻细胞的一类细菌的统称。溶藻菌在水生态系统中能有效调节生物种群结构,在维持微藻的生物量平衡方面扮演着重要的角色。而土著溶藻菌对当地环境及营养条件适应力强,无菌种退化之虞,与外源溶藻菌相比不存在生物入侵的问题,因此从藻华爆发水域筛选土著溶藻菌成为溶藻菌领域的研究热点。本文基于此,以太湖流域水华优势藻种铜绿微囊藻为供试藻,从太湖流域宛山荡分离具有高效溶藻效果的土著溶藻菌,并对该菌开展了溶藻特性研究、溶藻机理研究,最后通过响应曲面法对该株具有应用潜力的溶藻菌的发酵培养基及培养条件进行了优化,获得以下结论:1、从太湖流域宛山荡微囊藻水华爆发地分离出一株具有高效、稳定溶藻效果的革兰氏阳性菌,编号为WS8,其菌落为淡黄色,圆形,边缘规则,表面光滑且湿润。菌株WS8的V-P试验及明胶液化试验均为阴性,过氧化氢及甲基红试验为阳性,能够还原硝酸盐。菌株WS8经16SrDNA分子鉴定为芽孢杆菌属（Bacillus sp.）,与Bacillus amyloliquefaciens（GenBank登录号为KC441776）的16S rDNA序列相似度为99%。2、溶藻菌WS8对铜绿微囊藻有着明显的抑制效果。在溶藻菌WS8的各个生长时期中,以稳定期菌液溶藻效果最强,4天溶藻率高达91.7%;菌液溶藻效果随投加比例的增加而增强,但投加量5%与投加量10%的处理组溶藻效果无显著性差异,4天溶藻率分别为91.3%及93.3%;菌液对高浓度水华藻的抑制作用较迟滞,对低浓度水华藻的抑制作用迅速,但4天溶藻率并无显著性差异,分别为91.5%和96.4%;溶藻菌WS8对温度及pH适应能力较强,在温度为30℃,pH为8时溶藻率最高,分别为98.1%和90.8%,具有较好的工程应用价值。3、溶藻菌WS8通过分泌具有溶藻特性的胞外活性物质间接溶藻。该活性物质使藻细胞周期被阻滞到DNA复制前期,从而导致藻细胞不能正常进行DNA复制及分裂;该活性物质对藻细胞产生氧化损伤,破坏藻细胞抗氧化酶系统;该活性物质还能降低藻细胞光合电子传递效率,进而影响其正常的光合作用,从而降低藻细胞生物量。4、为将该株溶藻菌制备成高效生物除藻剂,需提高溶藻菌WS8的菌浓度。故在实验室的条件下,通过摇瓶实验采用响应面优化法对溶藻菌WS8的培养参数进行了优化,得到溶藻菌WS8的最佳培养基及培养参数为:麸皮24.00 g/L、豆粕10.10g/L、NaCl 1.00 g/L、KH2P04 0.20 g/L、MgS04 0.20 g/L、MnS04 0.03 g/L、pH7.00、温度28.96℃、摇床转速150.00 r/min、装瓶比40%、接种比1%。经验证,溶藻菌WS8的浓度达到1.11×109CFU/mL,相比于牛肉膏蛋白胨培养基,菌浓度得到了大幅度提高,可用于指导溶藻菌WS8工程菌剂的制备和生产。综上所述,本研究筛出的太湖流域土著溶藻菌具备开发成生物控藻剂的潜力,可为当地蓝藻水华控制工作提供技术备选。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
•   1.1 水体富营养化
•   1.2 蓝藻水华成因及危害
•     1.2.1 蓝藻水华成因
•     1.2.2 蓝藻水华危害
•   1.3 蓝藻水华的治理方法
•     1.3.1 物理法
•     1.3.2 化学法
•     1.3.3 生物法
•   1.4 溶藻菌研究进展
•     1.4.1 溶藻菌的分布及多样性
•     1.4.2 溶藻菌溶藻作用方式
•     1.4.3 溶藻菌对藻细胞结构和功能的影响
•     1.4.4 溶藻菌对藻细胞抗氧化系统的影响
•     1.4.5 溶藻菌对藻细胞分裂周期的影响
•   1.5 研究目的与内容
•     1.5.1 研究目的
•     1.5.2 研究内容
•     1.5.3 技术路线图
• 2 实验材料及方法
•   2.1 实验材料
•     2.1.1 藻种及培养基
•     2.1.2 菌种及培养基
•     2.1.3 仪器
•     2.1.4 试剂
•     2.1.5 耗材
•   2.2 实验方法
•     2.2.1 溶藻菌的分离筛选
•     2.2.2 溶藻菌的生理生化鉴定
•     2.2.3 溶藻菌的分子生物学鉴定
•     2.2.4 叶绿素a浓度的测定
•     2.2.5 溶藻菌WS8生长曲线的测定
•     2.2.6 不同生长时期（菌龄）的菌液的溶藻效果
•     2.2.7 不同投加量菌液的溶藻效果
•     2.2.8 菌液对不同叶绿素a浓度藻液的抑制效果
•     2.2.9 不同温度下菌液的溶藻效果
•     2.2.10 不同pH下菌液的溶藻效果
•     2.2.11 溶藻菌WS8溶藻作用方式的确定
•     2.2.12 溶藻菌胞外活性物质对藻细胞DNA分布及分裂周期的影响
•     2.2.13 溶藻菌胞外活性物质对藻细胞抗氧化酶活性的影响
•     2.2.14 溶藻菌胞外活性物质对藻细胞光合作用的影响
•     2.2.15 响应面实验设计
•     2.2.16 平板菌落计数
• 3 溶藻菌的分离与鉴定
•   3.1 实验结果与分析
•     3.1.1 菌种初筛及复筛结果
•     3.1.2 溶藻菌WS8的形态及生理生化鉴定
•     3.1.3 溶藻菌WS8的16S rDNA分子鉴定
•   3.2 讨论
•   3.3 本章小结
• 4 溶藻菌WS8溶藻特性研究
•   4.1 实验结果与分析
•     4.1.1 溶藻菌WS8的生长曲线
•     4.1.2 不同生长时期菌液的溶藻效果
•     4.1.3 不同菌液投加量下菌液的溶藻效果
•     4.1.4 菌液对不同叶绿素a浓度藻液的抑制效果
•     4.1.5 不同温度下菌液的溶藻效果
•     4.1.6 不同pH下菌液的溶藻效果
•   4.2 讨论
•   4.3 本章小结
• 5 溶藻菌WS8溶藻机理研究
•   5.1 结果与分析
•     5.1.1 溶藻菌WS8溶藻作用方式的确定
•     5.1.2 溶藻菌胞外活性物质对藻细胞DNA分布及分裂周期的影响
•     5.1.3 溶藻菌胞外活性物质对藻细胞抗氧化酶活性的影响
•     5.1.4 溶藻菌胞外活性物质对藻细胞光合作用的影响
•   5.2 讨论
•   5.3 本章小结
• 6 响应面优化溶藻菌WS8的发酵培养参数
•   6.1 实验结果与分析
•     6.1.1 单因素实验
•     6.1.2 Plackett-Burman实验
•     6.1.3 最陡爬坡实验及因素水平的确定
•     6.1.4 Box-Behnken实验
•     6.1.5 响应面验证实验
•   6.2 讨论
•   6.3 本章小结
• 7 结论与建议
•   7.1 结论
•   7.2 建议
• 参考文献
• 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 学位论文数据集

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 张冬慧

导师: 赵宗升,杨苏文

关键词: 太湖流域,溶藻菌,铜绿微囊藻,溶藻机理,响应曲面法

来源: 北京交通大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 生物学,环境科学与资源利用,环境科学与资源利用

单位: 北京交通大学

基金: 国家水体污染控制与治理科技重大专项基金项目

分类号: X524;X172

总页数: 79

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