蓝藻水华是亟待解决的严重的世界性环境问题。本项目将以我国蓝藻水华主要藻种- - 铜绿微囊藻为主要指示藻,研究两株有强溶藻活性的放线菌溶藻活性成分及作用机理。采用活性验证的发酵培养基放大发酵;利用相关生物分离与纯化技术,活性跟踪分离发酵液中的溶藻活性成分,并对活性成分进行结构解析研究。进而研究这些溶藻活性成分在不同浓度下对藻细胞的密度,形态和大小,细胞膜和细胞壁的完整性,叶绿素a含量、荧光强度、光合作用和呼吸作用的强度、DNA 和RNA的含量等的影响,溶藻动力学特征,以及核酸分子水平上的形态变化等,探索藻细胞的凋亡形态学机理,从而在细胞、分子和生理生化等水平上阐明活性成分及放线菌的溶藻机理,为富营养化湖泊蓝藻水华的放线菌防治提供理论基础和科学依据。
Streptomyces jiujiangensis sp.;Streptomyces lushanensis sp. n;cyano-lytic compounds;cyanobacterial bloom;cyano-lytic mechanisms
采用多相分类方法对溶藻活性很强的放线菌进行分类鉴定,发现两个放线菌新种,分别命名为九江链霉菌(Streptomyces jiujiangensis sp. nov.)和庐山链霉菌(Streptomyces lushanensis sp. nov.)。从3株溶藻活性很强的放线菌中分离到4个活性较强的化合物,经波谱数据分析,分别确定为色胺、tryptoline、腺嘌呤脱氧核糖核苷和缬氨酸,其中后3个化合物为首次报道具有溶藻活性。从庐山链霉菌新种中发现一系列具有很强溶藻活性的类似物。这些化合物除了对我国蓝藻水华的主要藻种——铜绿微囊藻具有较强的溶藻活性外,还对惠氏微囊藻、绿色微囊藻、水华微囊藻、浮游颤藻、水华束丝藻、水华鱼腥藻、极大螺旋藻、点形念珠藻和小颤藻等水华蓝藻也具有很好的溶藻活性,特别是tryptoline,在实验室条件下,对上述蓝藻的溶藻效果优于水华防治最常用的化学杀藻剂——Cu2SO4(浓度均为5 μg/ml)。这些溶藻化合物作用机理包括(1)破坏藻细胞表面的胶质鞘;(2)导致细胞表面皱褶;(3)细胞壁穿孔、瓦解,细胞膨胀,细胞膜破裂;(4)并可能影响藻细胞的光合作用系统等。溶藻化合物对藻细胞胞内毒素的释放能力远低于Cu2SO4,且这些化合物在藻液中5-7 d内即完全降解,不会像Cu2SO4那样在环境中累积。