高效溶藻细菌对微囊藻毒素的降解特征及机理研究

微囊藻水华是最常见的蓝藻水华，当水华退去,微囊藻死亡或破裂后会释放胞内毒素微囊藻毒素（MCs）-一种强烈的肝毒素和肿瘤促进剂，对人类健康构成极大威胁。溶藻细菌在MCs的归趋中起着重要作用，但既能溶藻又能降解MCs的高效溶藻细菌菌种还鲜有报道。因此，分离既能除藻又可降解MCs的高效溶藻细菌，并分析溶藻细菌对MCs的降解特征和降解产物，进而阐明MCs的降解机理尤为重要。本项目将结合环境科学、环境工程学、微生物学等多学科的理论、技术，以微囊藻水华最常见藻类产毒铜绿微囊藻为研究对象，构建对产毒铜绿微囊藻释放的MCs有降解作用的微生物系统，并从中分离出多株对MCs有较高去除率的高效溶藻细菌，通过一系列实验深入研究各株溶藻细菌对MCs的降解特征及降解机理。最后，选择山东省具有代表性的富营养化水体南四湖等作为研究对象，研究各株溶藻细菌在实际水华水体中的应用情况。

针对我国水华暴发频繁、微囊藻毒素难降解的现状，本研究以水华暴发最常见的微囊藻毒素MC-LR为研究对象，从不同细菌分离源分离获得3株高效溶藻细菌FS1、WM4、WM5，系统研究了3株溶藻细菌对MC-LR的降解效果、降解特征及其降解机理。 HPLC检测结果表明，3株溶藻细菌对MC-LR有不同程度的降解效果，FS1、WM4、WM5对MC-LR的平均去除率分别为55%、60%、52%。溶藻细菌对微囊藻毒素MC-LR的降解特征表明，溶藻细菌的菌体细胞浓度及反应体系内MC-LR的初始浓度均会影响MC-LR的降解效果；环境因子方面，反应体系的温度和pH会影响MC-LR的降解效果，最佳环境温度为30-35℃，最佳pH范围为7-8，光照与MC-LR的降解效果关系不大。MC-LR降解机理研究结果表明，3株溶藻细菌均是通过释放胞外溶藻物质使MC-LR的环状结构断开间接溶藻的，释放的胞外物质属于蛋白酶类物质。. 对3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，结果表明：菌株FS1与一株巨大芽孢杆菌Bacillus megaterium的16S rDNA序列同源性为99%，菌株WM4与一株弯曲芽孢杆菌Bacillus flexus的16S rDNA序列同源性为99%，菌株WM5与一株抱川芽孢杆菌Bacillus Pocheon的16S rDNA序列同源性为99%，因此，3高效溶藻细菌FS1、WM4、WM5分别为巨大芽孢杆菌、弯曲芽孢杆菌、抱川芽孢杆菌。将三株溶藻细菌的16S rDNA序列分别在Genbank注册，登录号分别为：KC523391、KC5233912、KC523393.. 本研究采用的溶藻细菌分离方法快速、简便，且分离源更为广泛；系统地研究了溶藻细菌对最常见的微囊藻毒素MC-LR的降解特征及降解机理，并进一步研究了当细菌被多次转接传代时其藻毒素降解功能有无发生变化，对溶藻细菌降解藻毒素的研究更加系统、全面，研究结果将对溶藻细菌实际应用于有毒水华治理有理论及实践指导作用。