基本信息
- 項目名稱：
- 放線菌JXJ 0071對銅綠微囊藻的溶藻活性
- 小類：
- 生命科學
- 大類：
- 自然科學類學術論文
- 簡介：
- 篩選到一株強溶藻活性放線菌新菌株，其孢子、菌絲體和代謝產物均具有較好的溶藻活性；活性成分能夠抑制藻細胞光合作用和呼吸作用，引起藻細胞壁和細胞膜穿孔，最終導致藻細胞破裂死亡；活性成分對溫度、pH值和紫外線處理等較穩(wěn)定。該菌在藍藻水華防治方面具有較好的潛在應用價值。
- 詳細介紹：
- 以銅綠微囊藻（Microcystis aeruginosa）為指示藻，采用固體平板法和液體培養(yǎng)法分別進行初篩和復篩；研究活性菌株JXJ 0071的孢子、菌絲體和代謝產物的溶藻活性、溶藻活性成分的穩(wěn)定性和溶藻機理等，并根據菌株培養(yǎng)特征、生理生化特性和16S rRNA基因序列的系統(tǒng)發(fā)育分析等結果對活性菌株進行初步鑒定。結果表明：孢子具有一定的溶藻活性，加少量葡萄糖時孢子溶藻活性更強；在藻液中加入的菌絲體越多溶藻活性越強；胞外水溶性成分溶藻活性最強達到97.6%，胞內水溶性成分溶藻效率只有20.5%，脂溶性成分均無溶藻活性；活性成分能夠抑制藻細胞光合作用和呼吸作用，導致細胞壁和細胞膜穿孔，最終導致藻細胞破裂死亡；活性成分對溫度、pH值和紫外線處理等具有較好的穩(wěn)定性；JXJ 0071屬于鏈霉菌屬（Streptomyces），與S. rectiviolaceus相似性最高達99%，但該菌能在纖維素上生長，不能以木糖、鼠李糖、蔗糖、肌醇和醋酸鈉等為唯一碳源生長，而S．rectiviolaceus卻正好相反，該菌的種一級分類學地位還需要其他實驗數(shù)據加以確定。 該菌對銅綠微囊藻具有很強溶藻活性，是未報道的溶藻放線菌新菌株?；钚猿煞质前馑苄晕镔|，對高溫和有機溶劑處理均有較好的穩(wěn)定性，因此推測活性成分是小分子物質而不是蛋白質酶類。水溶性特點使其在水環(huán)境中能迅速擴散開來，充分接觸藻細胞而發(fā)揮溶藻作用。對紫外線穩(wěn)定性較好，在較廣的pH值范圍內均有極顯著（P<0.01）的溶藻效率。因此活性成分在藍藻水華防治方面的具有較大的潛在應用價值，值得進一步深入系統(tǒng)研究。菌絲體和孢子也有一定的溶藻活性，這可能是與銅綠微囊藻競爭氮源等營養(yǎng)成分，產生少量溶藻活性物質，導致藻細胞溶解死亡。因此，該菌孢子或菌絲體在制備防治藍藻水華的活菌制劑中可能也具有潛在價值。
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作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 1、目的：從生理活性物質最多的產生菌——放線菌中，尋找在藍藻水華防治中具有應用價值的菌株，為高效環(huán)保的藍藻水華防治產品的研發(fā)提供材料，促進藍藻水華的防治。 2、基本思路：采用有效方法篩選強溶藻活性的放線菌，研究其孢子、菌絲和代謝產物的溶藻效率及作用機制，并初步研究溶藻活性成分的穩(wěn)定性等，分析菌株在藍藻水華防治方面的應用潛力，為今后進一步利用該菌研發(fā)新型環(huán)保藍藻水華防治產品提供前期工作基礎。
科學性、先進性及獨特之處
- 本文實驗方法可行，結果可靠，分析合理，具有較強的科學性。溶藻放線菌的研究是目前國內外較少涉及的領域，開展這方面的系統(tǒng)研究工作，有望建立藍藻水華防治的新方法，開發(fā)新型環(huán)保藍藻水華防治劑，促進藍藻水華的防治，并彌補國內外在該研究領域的不足。論文具有較強的創(chuàng)新性和潛在的實際應用價值。
應用價值和現(xiàn)實意義
- 藍藻水華是日趨嚴重的世界性環(huán)境污染問題，我國尤為嚴重。研究表明，放線菌JXJ 0071的孢子、菌絲體和胞外水溶性物質均具有較好的溶藻活性，在藍藻水華防治中具有潛在的應用價值，本文研究工作為今后利用該菌研發(fā)高效環(huán)保的藍藻水華防治產品奠定了良好基礎，在藍藻水華防治上具有較大的意義。
學術論文摘要
- 從廬山土樣中分離得到一株放線菌JXJ0071，研究了該菌的孢子、菌絲體和代謝產物對銅綠微囊藻（Microcystis aeruginosa）的溶藻活性、溶藻活性成分的穩(wěn)定性和溶藻機制，并對其分類地位進行鑒定。結果表明，放線菌JXJ0071的孢子和菌絲體均能使銅綠微囊藻細胞濃度顯著降低。該菌代謝產物對銅綠微囊藻具有很強的溶藻活性，在藻濃度為1.0×107 /mL的藻液中加入體積分數(shù)φ 為2%的該菌發(fā)酵上清液，3 d 后溶藻效率達98%。溶藻活性成分顯著抑制藻細胞的光合作用和呼吸作用，并使藻細胞壁和細胞膜穿孔，最終使藻細胞裂解死亡?；钚猿煞种饕獊碜运苄园猱a物，其對高溫、pH和紫外線處理均具有較好的穩(wěn)定性。60 ℃以下的溫度處理發(fā)酵液2 h，溶藻活性成分的溶藻效率基本不變，保持在95%以上；pH 7.0~9.0條件下，其溶藻效率仍很高，達93.8%以上；經波長為254 nm的紫外線照射2 h，其溶藻效率仍達85.7%?；?6S rRNA基因序列的系統(tǒng)發(fā)育分析表明，該菌株屬鏈霉菌屬，與S. rectiviolaceus的序列相似性達99%，但JXJ0071與S．rectiviolaceus的部分生理生化特性有所不同，需要進一步的實驗數(shù)據確定其種一級分類學單元。
獲獎情況
- 本論文內容被《生態(tài)與農村環(huán)境學報》（CSCD核心期刊）接受（稿件編號20101011）；本論文篩選的菌株產生的溶藻活性成分的后續(xù)研究工作得到了2011年國家自然科學基金的資助（項目編號：31060010）。
鑒定結果
- 經各專家評委評審認為：該論文系統(tǒng)開展了溶藻放線菌的篩選鑒定、溶藻效率、溶藻活性成分的理化性質和作用機制等研究，為放線菌防治藍藻水華的應用提供了良好的前期工作基礎，具有較強的創(chuàng)新性和實際應用價值。
參考文獻
- [1] 關英紅, 馬軍, 雷國元, 等. 一株溶藻菌株的分離鑒定及溶藻特性[J]. 環(huán)境科學學報, 2008, 28(7): 1288-1293. [2] 崔妍, 李建宏, 汪燕, 等. 高效抑藻放線菌的篩選和活性[J]. 生態(tài)學報, 2008, 28(11): 5691-5697. [3] YAMAMOTO Y, KOUCHIWA T, HODOKI Y, et al. Distribution and Identification of Actinomycetes Lysing Cyanobacteria in a Eutrophic Lake[J]. Journal of Applied Phycology, 1998, 10(4): 391-397. [4] CHOI H J, KIM B H, KIM J D, et al. Streptomyces Neyagawaensis as a Control for the Hazardous Biomass of Microcystis Aeruginosa (Cyanobacteria) in Eutrophic Freshwaters[J]. Biological Control, 2005, 33(3): 335-343. [5] 華秀紅. 特異性抑殺銅綠微囊藻的放線菌的研究[D]. 南京：南京師范大學, 2005.
同類課題研究水平概述
- 溶藻放線菌的系統(tǒng)研究工作在國內外很少開展。雖然目前已經發(fā)現(xiàn)許多放線菌具有較好的溶藻活性，如不產色鏈霉菌（Streptomycetes achromogenes）、生暗鏈霉菌（Streptomyces phaeofaciens）、脫葉鏈霉菌（Streptomyces exfoliatus）、寢屋川鏈霉菌（Streptomyces neyagawaensis）、灰色變異鏈霉菌(Streptomyces griseovariabilis)、球孢鏈霉菌黃褐變種（Streptomyces globisporus var. flavofuscus)、灰霉素鏈霉菌（Streptomyces griseinus）和色黃鏈霉菌（Streptomyces chromoflavus）等，但無論國內還是國外，溶藻放線菌的研究工作基本集中在菌株篩選鑒定、溶藻效率、溶藻活性成分是大分子蛋白質還是小分子物質、是脂溶性成分還是水溶性成分等表層工作上，且多數(shù)文獻只是涉及其中部分研究內容，而很少系統(tǒng)開展從菌株篩選鑒定、孢子、菌絲體和代謝產物等的溶藻效率，到溶藻活性成分的性質及穩(wěn)定性和溶藻機制等較全面的前期基礎研究工作，從而制約了后期部分研究工作的進展。本文較全面系統(tǒng)地開展從菌株相關工作，特別是溶藻機制的相關研究，彌補了國內外這方面研究的不足，對利用放線菌研制高效、環(huán)保的藍藻水華防治產品具有一定的參考價值。
