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一株來自水庫(kù)底泥的溶藻菌G2溶藻特性研究

2022-06-22 07:53袁軻婷任大鈞柴蓓蓓康愛卿雷曉輝
南方水產(chǎn)科學(xué) 2022年3期
關(guān)鍵詞:微囊銅綠菌液

袁軻婷,任大鈞,萬 瓊,柴蓓蓓,康愛卿,雷曉輝,,陳 彬,陳 翔

1. 西安科技大學(xué) 建筑與土木工程學(xué)院,陜西 西安 710054

2. 河北工程大學(xué)/河北智慧水利重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,河北 邯鄲 056038

3. 河北工程大學(xué) 水利水電學(xué)院,河北 邯鄲 056038

4. 中國(guó)水利水電科學(xué)研究院,北京 100038

5. 河北工程大學(xué)/水污染控制與水生態(tài)修復(fù)技術(shù)創(chuàng)新中心,河北 邯鄲 056038

6. 上??睖y(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司,上海 200434

7. 中國(guó)長(zhǎng)江三峽集團(tuán)有限公司,湖北 武漢 430010

近年來,工農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展導(dǎo)致水體中氮(N)、磷 (P) 等營(yíng)養(yǎng)元素過剩,使水體呈富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài),導(dǎo)致藻華頻發(fā)。中國(guó)的太湖[1]、長(zhǎng)江中下游[2]、三峽水庫(kù)[3]及北美的伊利湖[4]等均受到了有害藻華的困擾。根據(jù)2020年全國(guó)環(huán)境生態(tài)環(huán)境質(zhì)量簡(jiǎn)況[5],在110個(gè)湖泊 (水庫(kù)) 中,10個(gè)存在貧營(yíng)養(yǎng)狀態(tài) (9.1%),68 個(gè)中營(yíng)養(yǎng)狀態(tài) (61.8%),26 個(gè)輕度富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài) (23.6%),5個(gè)中度富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)(4.5%),1個(gè)重度富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài) (0.9%)。銅綠微囊藻(Microcystis aeruginosa) 作為引起水體藻華的主要藻種之一,通過產(chǎn)生微囊藻毒素和藍(lán)藻毒素威脅環(huán)境生態(tài)和人類健康[6]。2007年太湖大部分水域爆發(fā)藻華,導(dǎo)致至少200萬居民的飲用水供給中斷1周[7],且在夏季太湖水域更易受藻毒素污染。托萊多是俄亥俄州靠近伊利湖的一個(gè)中型城市,2014年8月因藻華導(dǎo)致微囊藻毒素質(zhì)量濃度 (3.19 μg?μL?1) 超過安全飲用水標(biāo)準(zhǔn) (1.00 μg?μL?1),造成 40 萬居民無飲用水[8]。

目前的除藻技術(shù)主要有物理法、化學(xué)法和生物法。物理法利用超聲波法[9]、混凝氣浮法[10]和高壓除藻法[11]等手段去除水體內(nèi)的藻類,雖然除藻效果明顯,但經(jīng)濟(jì)性較差,且可能引發(fā)公共健康等問題,因而不適用于大面積的水體治理;化學(xué)法采用硫酸銅[12]和過氧化氫[13]等手段,通常用于處理小水體中的藍(lán)藻,但硫酸銅會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)微囊藻毒素釋放到周圍的水體中,造成金屬化合物的二次污染,也影響生物多樣性及惡化富營(yíng)養(yǎng)化,處理成本高;生物法已被證明是一種環(huán)境友好型且很有應(yīng)用前景的除藻技術(shù)[14-15]。目前研究集中在生物制劑的使用上,尤其是藻類細(xì)菌。已從自然生態(tài)系統(tǒng)中分離出多種溶藻菌類型,包括假單胞菌屬 (Pseudomonassp.)[16]、噬胞菌屬 (Cytophagasp.)[17]、腐生螺旋體屬 (Saprospirasp.)[18]、交替單胞菌屬 (Alteromonassp.)[19]、交替假單胞菌屬 (Pseudoalteromonassp.)[20]、檸檬酸菌屬 (Citrobacersp.)[21]、弧菌屬 (Vibriosp.)[22-23]和芽孢桿菌屬 (Bacillussp.)[24]等。

本研究從陜西省某水庫(kù)的底泥中分離出一株對(duì)銅綠微囊藻具有溶解作用的菌株G2,并通過16S rDNA測(cè)序和系統(tǒng)發(fā)育分析對(duì)其進(jìn)行鑒定,同時(shí)探究了不同條件 (生長(zhǎng)周期、溫度、pH和光照強(qiáng)度)下,G2對(duì)銅綠微囊藻的溶藻活性,以期為G2實(shí)際應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 藻種培養(yǎng)

銅綠微囊藻 (FACH-905) 由中國(guó)科學(xué)院淡水藻種庫(kù)提供,將藻種接種到BG-11液體培養(yǎng)基,置于25 ℃、光照強(qiáng)度 2 500 lx、光周期 12 L∶12 D 的光照培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)備用。

1.1.2 菌種培養(yǎng)

從陜西省西安市某水庫(kù)的底泥中分離出一株具有溶藻效果的菌株G2,將其接種到高氏一號(hào)固體培養(yǎng)基上,置于25 ℃的恒溫培養(yǎng)箱內(nèi)保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2 方法

1.2.1 溶藻菌的分離鑒定

將西安市某水庫(kù)采集的底泥帶回實(shí)驗(yàn)室后加入超純水中置于恒溫振蕩儀內(nèi),在25 ℃下以200 r·min?1的速率振蕩 48 h,振蕩后底泥溶液逐級(jí)稀釋,用稀釋涂布法對(duì)樣本中的菌株挑選培養(yǎng)后篩出菌株,將其分離純化在固態(tài)平板培養(yǎng)基上,觀察其形態(tài)特征,并進(jìn)行記錄。然后將菌株制備成液體培養(yǎng)基,分別將其按一定比例投加至裝有藻液的平板培養(yǎng)基內(nèi),進(jìn)行72 h的溶藻實(shí)驗(yàn)觀察。先進(jìn)行初篩,將藻液出現(xiàn)黃化現(xiàn)象的菌株留下,并將其投加至預(yù)先培養(yǎng)14 d的銅綠微囊藻藻液的平板培養(yǎng)基內(nèi),7 d后計(jì)算各菌株除藻率,將除藻率較高的菌株作為本實(shí)驗(yàn)菌種。利用16S rDNA技術(shù)對(duì)該溶藻菌的序列進(jìn)行鑒定。用引物27F (5-AGAGTTTGATCCTGGCTCAG-3) 和 1492R (5-CTACGGCTACCTTGTTACGA-3) 進(jìn)行PCR擴(kuò)增。PCR擴(kuò)增程序:95 ℃ 預(yù)變性 5 min;95 ℃ 變性 30 s,58 ℃退火 30 s,72 ℃ 延伸 1 min 30 s,35 個(gè)循環(huán);72 ℃終延伸 7 min。PCR擴(kuò)增產(chǎn)物經(jīng)純化后測(cè)序。所得序列在國(guó)家生物技術(shù)信息中心 (NCBI) 中進(jìn)行比對(duì),并構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹。

1.2.2 溶藻菌生長(zhǎng)曲線測(cè)定

在無菌操作臺(tái)內(nèi),采用接種環(huán)挑取少量在固態(tài)培養(yǎng)基內(nèi)長(zhǎng)勢(shì)良好的溶藻菌,接種至LB液體培養(yǎng)基內(nèi),將其置于 25 ℃、200 r·min?1的搖床內(nèi)進(jìn)行培養(yǎng)。每隔12 h測(cè)定其在600 nm處的吸光度(OD600),連續(xù)測(cè)定7 d,以O(shè)D600為縱坐標(biāo),時(shí)間t為橫坐標(biāo),繪制溶藻菌的生長(zhǎng)曲線,每個(gè)實(shí)驗(yàn)組設(shè)置3組平行。

1.2.3 葉綠素與除藻率測(cè)定

采用乙醇萃取法測(cè)定藻類葉綠素a質(zhì)量濃度[25],除藻率Ra(%) 的計(jì)算方法[26]為:

式中:C0表示初始藻液葉綠素a質(zhì)量濃度 (mg·L?1);Ct表示最終藻液葉綠素a質(zhì)量濃度 (mg·L?1)。

1.2.4 溶藻菌的溶藻方式

將該溶藻菌用接種環(huán)接種至液體培養(yǎng)基內(nèi),培養(yǎng) 72 h 后以 2 000 r·min?1的轉(zhuǎn)速將菌液離心15 min,采用0.22 μm無菌纖維素微孔濾膜分離菌細(xì)胞和上清液,以10%投加比例將菌細(xì)胞及上清液分別加入預(yù)培養(yǎng)2周相同狀況的銅綠微囊藻藻液,進(jìn)行8 d的溶藻實(shí)驗(yàn),每隔2 d測(cè)定葉綠素a質(zhì)量濃度,計(jì)算除藻率,每個(gè)實(shí)驗(yàn)組設(shè)置3組平行。

1.2.5 生長(zhǎng)期對(duì)溶藻效果的影響

根據(jù)溶藻菌的生長(zhǎng)曲線,分別取延滯期、對(duì)數(shù)期、穩(wěn)定期和衰亡期的菌液,以5%的投加比分別加入至預(yù)培養(yǎng)2周、生長(zhǎng)狀況一致的銅綠微囊藻藻液內(nèi),在 25 ℃、2 500 lx、12 L∶12 D 光周期條件下進(jìn)行8 d的溶藻實(shí)驗(yàn),每隔2 d測(cè)定葉綠素a質(zhì)量濃度,計(jì)算除藻率,每個(gè)實(shí)驗(yàn)組設(shè)置3組平行。

1.2.6 投加比例對(duì)溶藻效果的影響

將溶藻菌株在LB液體培養(yǎng)基中培養(yǎng)72 h后,取菌液,按照體積比2%、5%、10%、15%分別加入至200 mL預(yù)培養(yǎng)2周、生長(zhǎng)狀況一致的銅綠微囊藻藻液內(nèi),并以加入相同體積比、未含溶藻菌菌液的 LB 液體培養(yǎng)基為對(duì)照組,在 25 ℃、2 500 lx、12 L∶12 D光周期條件下進(jìn)行溶藻實(shí)驗(yàn),共進(jìn)行8 d,每隔2 d測(cè)定葉綠素a質(zhì)量濃度,計(jì)算除藻率,每個(gè)實(shí)驗(yàn)組設(shè)置3組平行。

1.2.7 pH 對(duì)溶藻效果的影響

將該菌株的無菌濾液用氫氧化鈉 (NaOH) 與氯化氫 (HCl) 溶液調(diào)節(jié) pH 至 3、5、7、9 和 11,在每個(gè)pH下保持1 h后將pH調(diào)至初始值。按照體積比為2%,將處理過的無菌濾液接種到相同條件預(yù)培養(yǎng)2周的銅綠微囊藻藻液內(nèi),待無菌濾液與藻液反應(yīng)72 h后測(cè)定藻液葉綠素a質(zhì)量濃度,計(jì)算除藻率,每個(gè)實(shí)驗(yàn)組設(shè)置3組平行。

1.2.8 溫度對(duì)溶藻效果的影響

將該菌株的無菌濾液分別在5 (冰箱冷藏1 h)、25 、50 、75 ℃ 水浴中加熱 1 h,并 120 ℃ 高溫滅菌 30 min,然后將濾液置于室溫 (25 ℃) 中,待無菌濾液溫度上升或下降至室溫后,按照體積比2%,將處理過的無菌濾液接種至相同狀況的預(yù)培養(yǎng)2周的銅綠微囊藻內(nèi),待無菌濾液與藻液反應(yīng)72 h后,測(cè)定反應(yīng)后的藻液葉綠素a質(zhì)量濃度,計(jì)算除藻率,每個(gè)實(shí)驗(yàn)組設(shè)置3組平行。

1.2.9 光照時(shí)間對(duì)除藻率效果的影響

取處于對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的溶藻菌菌液,以5%的體積比加入至預(yù)培養(yǎng)2周的銅綠微囊藻藻液內(nèi),控制其光周期分別為 0 L∶24 D (全黑暗)、12 L∶12 D和 24 L∶0 D (全光照),光照強(qiáng)度為 2 500 lx,溫度為25 ℃。每個(gè)光暗比下設(shè)置3個(gè)平行,進(jìn)行溶藻實(shí)驗(yàn),共進(jìn)行8 d,每隔2 d測(cè)定葉綠素a質(zhì)量濃度,計(jì)算除藻率,每個(gè)實(shí)驗(yàn)組設(shè)置3個(gè)重復(fù)。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

本實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用 Excel 2010 和 Origin 2017 軟件進(jìn)行分析與繪圖,系統(tǒng)發(fā)育樹使用MEGA 7軟件進(jìn)行繪制。

2 結(jié)果

2.1 溶藻菌的篩選與鑒定

2.1.1 溶藻菌的篩選

經(jīng)初篩和復(fù)篩后分離出1株對(duì)銅綠微囊藻有穩(wěn)定溶藻效果的細(xì)菌,菌株命名為G2,作為本實(shí)驗(yàn)的試驗(yàn)菌株。G2呈橘色,表面有凸起狀,邊緣規(guī)則 (圖1)。

圖1 菌株G2的菌落Fig. 1 Colony of Strain G2

2.1.2 溶藻菌 16S rDNA 鑒定對(duì)分離出的G2進(jìn)行16S rDNA鑒定,測(cè)得其序列長(zhǎng)度為1 387 bp。將所測(cè)序列在NCBI中進(jìn)行比對(duì),并使用MEGA軟件對(duì)該菌株進(jìn)行同源性分析并構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹 (圖2),發(fā)現(xiàn)G2與纖維弧菌屬 (Cellvibriosp.) 的菌株相似性大于 98%,并將該菌株序列上傳至GenBank,獲得登錄號(hào)MW221316。

圖2 基于16S rDNA基因序列構(gòu)建的菌株G2系統(tǒng)發(fā)育樹Fig. 2 Constructed phylogenetic tree of Strain G2 based on 16S rDNA gene sequence

2.2 溶藻菌 G2 生長(zhǎng)曲線

根據(jù)細(xì)菌懸液濃度和光密度成正比[27],通過分光光度計(jì)測(cè)定菌劑在600 nm下的吸光度,得到G2的生長(zhǎng)曲線 (圖3),測(cè)得其延滯期為0~36 h,對(duì)數(shù)期為 36~72 h,穩(wěn)定期為 72~84 h,84 h 后進(jìn)入衰亡期。

圖3 溶藻菌G2生長(zhǎng)曲線Fig. 3 Growth curve of Strain G2

2.3 溶藻菌 G2 的溶藻方式

本研究將菌劑離心處理后,通過濾膜過濾,將無菌濾液和菌細(xì)胞分離后分別加入至銅綠微囊藻藻液內(nèi),結(jié)果見圖4。G2上清液和菌細(xì)胞處理組在第8天的平均除藻率分別達(dá) (52.43±2.20)%和(13.01±0.57)%,上清液的溶藻效果明顯優(yōu)于菌細(xì)胞本身,說明其分泌溶藻物質(zhì)去除藻,也通過自身溶解藻細(xì)胞。菌體本身對(duì)藻類表現(xiàn)出有一定的去除效果,可能是因?yàn)榫w投入至藻液后自身釋放出少量的抑藻活性物質(zhì)所致。而對(duì)照組 (CK) 并未出現(xiàn)藻細(xì)胞溶解的現(xiàn)象,該組藻細(xì)胞仍處于生長(zhǎng)狀態(tài)。推測(cè)該細(xì)菌是通過分泌具有溶藻效果的胞外物質(zhì)對(duì)銅綠微囊藻進(jìn)行溶解,而不是通過菌細(xì)胞本身,因此G2的溶藻方式為間接溶藻。

圖4 菌株G2的溶藻方式Fig. 4 Algicidal mode of Strain G2

2.4 溶藻菌 G2 的溶藻特性

2.4.1 不同生長(zhǎng)期 G2 的溶藻效果

不同生長(zhǎng)周期G2溶藻效果見圖5。不同生長(zhǎng)周期G2在第8天均達(dá)到最大除藻率,穩(wěn)定期為(56.72±1.17)%,分別比對(duì)數(shù)期、衰亡期和延滯期高 (14.03±1.33)%、(4.29±1.46)% 和 (38.31±2.55)%。穩(wěn)定期獲得最佳的除藻效果,可能是溶藻菌從對(duì)數(shù)期后分泌具有抑藻效果的胞外物質(zhì)大于延滯期所分泌的胞外物質(zhì)。此外,選用該菌的穩(wěn)定期進(jìn)行溶藻實(shí)驗(yàn),在處理后第4天相對(duì)于其他3個(gè)階段有較大幅度的提升,第 2—第 4 天該菌株在延滯期、對(duì)數(shù)期、穩(wěn)定期和衰亡期除藻率分別提升了 2.80%、7.14%、17.63% 和 14.84%,穩(wěn)定期的菌株在反應(yīng)第4天的除藻率達(dá)42.02%,因此該菌株適合將穩(wěn)定階段的菌液投加進(jìn)行溶藻,可在短期內(nèi)獲得較好的效果。

圖5 不同生長(zhǎng)期下菌株G2的溶藻效果Fig. 5 Algicidal effect of Strain G2 at different growth stages

2.4.2 投加比例對(duì)溶藻效果的影響

不同投加比例下G2溶藻效果見圖6。G2的菌液隨著投加比例 (V/V) 的增加,對(duì)銅綠微囊藻的去除效果逐漸提升。分別以2%、5%、10%和15%的投加比例加入至銅綠微囊藻,第8 天各組平均除藻率分別達(dá) (26.9±2.31)%、(39.79±1.41)%、(54.32±0.40)% 和 (54.97±1.87)%。投加比例是反映細(xì)菌密度的重要參數(shù),初期的投加比例越高,其溶藻效果越顯著。投加比例為15%時(shí),第2—第4天的48 h內(nèi)除藻率增長(zhǎng)速率高于其他組別。該菌株的最佳投加比例為10%,在10%和15%的投加比例組分別處理藻細(xì)胞8 d后,其去除效果基本一致,均約54%,因此過多投入菌劑對(duì)溶藻效果并無明顯提升。

圖6 不同投加比例下菌株G2的溶藻效果Fig. 6 Algicidal effect of Strain G2 with different proportions

2.4.3 pH 對(duì)溶藻效果的影響

不同pH下除藻率均隨著培養(yǎng)時(shí)間的增加而增大 (圖7)。培養(yǎng)至第4天時(shí),除藻率隨著pH的增大呈先增后減的趨勢(shì),pH為7時(shí)獲得最大除藻率(47.46±1.63)%。第 8天,pH 3、5、7、9、11組的除藻率分別為 (53.80±1.02)%、(56.92±1.44)%、(55.96±4.22)%、(54.43±2.03)% 和 (53.38±2.18)%,說明G2在不同pH下溶藻能力差異性較小,具有良好的耐酸堿性,對(duì)于偏酸性和偏堿性的水體有較強(qiáng)的適用性。

圖7 不同pH下菌株G2的溶藻效果Fig. 7 Algicidal effect of Strain G2 with different pH

2.4.4 溫度對(duì)溶藻效果的影響

不同溫度下除藻率均隨著培養(yǎng)時(shí)間的增加而增大 (圖8)。第8天,溫度5、25、75和120 ℃的溶藻能力均達(dá)最大,除藻率分別為 (59.42±0.88)%、(63.10±1.42)%、(29.45±0.91)% 和 (11.54±0.79)%。該菌株的無菌濾液對(duì)溫度有一定的敏感性,當(dāng)溫度高于75 ℃,其溶藻效果衰退嚴(yán)重,120 ℃處理后,第8天的除藻率僅比第2天增長(zhǎng)4.12%。

圖8 不同溫度下菌株G2的溶藻效果Fig. 8 Algicidal effect of Strain G2 at different temperatures

2.4.5 光照時(shí)間對(duì)溶藻效果的影響

不同光照下的除藻率隨培養(yǎng)時(shí)間的增加而增大(圖9)。在全黑暗條件下,培養(yǎng)初期 (第2—第4 天) 除藻率驟增,培養(yǎng)末期 (第 6—第 8 天) 除藻率增幅較小,在第8天達(dá)最大值 [(53.50±1.08)%];在全光照和12 L∶12 D條件下的除藻率與全黑暗的變化趨勢(shì)相同,均在第8天達(dá)最大值,分別為(52.05±1.48)%和 (53.63±1.21)%,但三者的除藻率差異較小,說明該菌株對(duì)光照不敏感,光周期的改變對(duì)除藻率無明顯的影響,因此其具有更廣泛的適用性。

圖9 不同光照下菌株G2的溶藻效果Fig. 9 Algicidal effect of Strain G2 under different light conditions

3 討論

本研究從陜西省西安市某水庫(kù)底泥中分離出一株具有溶藻功能的菌株G2,經(jīng)16S rDNA鑒定,其與纖維弧菌屬的序列相似度達(dá)98%以上。通過實(shí)驗(yàn)得出其最高除藻率可達(dá)60%以上。

溶藻細(xì)菌對(duì)藻細(xì)胞去除的作用方式大致有2種[28]:1) 溶藻菌直接作用于藻細(xì)胞,侵入藻細(xì)胞內(nèi)部對(duì)藻細(xì)胞進(jìn)行分解。Li等[29]發(fā)現(xiàn)了一株可以產(chǎn)生幾丁質(zhì)酶的菌株 (LY03),由于幾丁質(zhì)包裹著硅藻細(xì)胞,該菌株所產(chǎn)生的幾丁質(zhì)酶可以直接溶解硅藻的細(xì)胞壁,這也是首次發(fā)現(xiàn)幾丁質(zhì)酶對(duì)硅藻的溶解效果;2) 細(xì)菌為了繁殖與藻類在同一環(huán)境下競(jìng)爭(zhēng)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)或分泌某種胞外物質(zhì)進(jìn)行溶藻。約70%的溶藻菌為間接模式溶藻。蛋白質(zhì)、肽、氨基酸等是溶藻細(xì)菌產(chǎn)生的常見溶藻化合物[30-31]。石新國(guó)等[32]從海洋中分離出了一株交替單胞菌屬的溶藻菌FDHY-C3,該菌株通過產(chǎn)生胞外具有溶藻功能的分泌物進(jìn)行溶藻。Wang和Coyne[33]從特拉華州內(nèi)陸灣分離出一株溶藻菌希瓦氏菌IRI-160,其通過分泌水溶性化合物來抑制鞭毛藻生長(zhǎng),且具有一定的專一性,對(duì)水體內(nèi)的其他藻類無影響。從2.2的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,G2的上清液顯示出較高的溶藻活性,表明G2通過間接攻擊表現(xiàn)出溶藻作用。細(xì)菌細(xì)胞在不與藻類細(xì)胞接觸的情況下也能產(chǎn)生溶藻物質(zhì),溶藻物質(zhì)對(duì)藻類生長(zhǎng)具有抑制作用。

G2隨著培養(yǎng)時(shí)間延長(zhǎng)除藻效率提升,且處于對(duì)數(shù)增長(zhǎng)期的菌液,其達(dá)到最佳除藻率相較于穩(wěn)定期和衰亡期的菌液相對(duì)滯后,這可能是由于其形態(tài)及生理活性對(duì)于外界的環(huán)境因素相對(duì)敏感,而處于穩(wěn)定期和衰亡期菌株的內(nèi)部溶藻活性物質(zhì)累積量高于其他生長(zhǎng)階段[34]。該菌株穩(wěn)定期的除藻效率較高。Kong等[35]發(fā)現(xiàn)溶藻細(xì)菌HJC-D1隨投加比例從1%增至10%,除藻率增加了 (63.2±2.41)%,但投加比例為5%和10%的除藻率相差不大。本研究中溶藻細(xì)菌G2的溶藻效果也反映了該趨勢(shì)。當(dāng)?shù)屯都颖壤航臃N至藻液中時(shí),菌液對(duì)藻細(xì)胞只起到輕微抑制作用,而高比例投加菌液更有利于提升其溶藻效果。但若超過最大投加比例,溶藻能力將不再增加。當(dāng)投加比例為10%和15%時(shí),除藻率分別為 (54.32±0.40)% 和 (54.97±1.87)%。原因可能在于投加比例的增加使單位體積內(nèi)含有更多的溶藻物質(zhì),藻類與溶藻物質(zhì)的接觸概率進(jìn)一步增加,除藻率隨之提升[36]。

Zhang等[37]分離出一株具有高殺藻活性的菌株RPS,其上清液的溶藻活性對(duì)50 ℃及以上溫度敏感,對(duì)pH (3~11) 不敏感。Yu等[38]分離出菌株HG-16,其溶藻活性在pH 3~11 穩(wěn)定,表明該物質(zhì)具有耐酸堿性。溫度≤75 ℃處理2 h,除藻率無顯著變化,在121 ℃處理2 h后,除藻率降至52.3%。本研究G2與PRS、HG-16在一定的溫度和pH條件下溶藻特性一致。與5和25 ℃相比,G2在75和120 ℃下除藻率降低,但在pH 3~11 除藻率變化不大。推測(cè)也可能存在非蛋白的新溶藻物質(zhì),該物質(zhì)對(duì)溫度敏感但對(duì)pH不敏感。Zhang等[39]在中國(guó)湖南省分離到一株金黃桿菌,其除藻率在pH 7時(shí)達(dá)到最大值 (70.3%),在pH 9時(shí)降低至31.0%。楊冰潔等[40]分離出一株溶藻菌 CBA02,該菌株在較強(qiáng)酸性 (pH 2) 條件下除藻率低于5%;而在較強(qiáng)堿性條件下,除藻率可達(dá)90%以上。部分菌株在特定pH條件下具有較好的溶藻活性,而本研究G2具有較好的耐酸堿性,表明G2對(duì)不同類型的水體有較強(qiáng)的適應(yīng)性。今后,可考慮分析其具有溶藻效果的組成成分,通過化學(xué)合成的手段人工制造更多的溶藻有效物質(zhì),以期為人工除藻劑提供多元化的手段。

4 結(jié)論

從陜西省西安市某水庫(kù)底泥中分離出具有溶藻功能的菌株G2,菌落呈現(xiàn)橘色,表面有凸起狀,邊緣規(guī)則。經(jīng)16S rDNA鑒定與纖維弧菌屬序列相似度為98%以上。

1) G2通過產(chǎn)生胞外溶藻活性物質(zhì)對(duì)藻類生長(zhǎng)進(jìn)行抑制,溶藻方式為間接溶藻。G2穩(wěn)定期的菌液對(duì)藻類去除效果最佳。

2) 溶藻效果隨投加比例的增加而提升,投加量大于10%時(shí)溶藻效果提升較慢;對(duì)75 ℃及以上的溫度敏感,溫度為25 ℃時(shí)除藻率最高 [(63.10±1.42)%];對(duì)pH 3~11不敏感,pH 5時(shí)除藻率最高[(56.92±1.44)%],且光照與G2溶藻效果的相關(guān)性較小。

3) G2對(duì)藻類暴發(fā)地適應(yīng)性較強(qiáng),水體治理過程中不存在外來物種帶來的水體擾動(dòng)及二次污染等問題。

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