溶藻細菌（algicidal bacteria）是一類以直接或間接方式抑制藻類生長，或殺死藻類、溶解藻細胞的細菌的統稱。部分相關研究提示水華和赤潮的突然消亡可能就與溶藻細菌有關。作為水體藻污染生物防治的可能途徑，溶藻細菌的分離和利用已引起眾多關注。
基本介紹
- 中文名：溶藻細菌
- 外文名：algicidal bacteria
- 方法：殺死藻類、溶解藻細胞
- 時間：1924年
種類,方式及機理,篩選與分離,
種類
有關溶藻細菌報導最早的是黏細菌屬（Myxobact-er）。1924年，Geitler報導了一種寄生在剛毛藻上、可使之死亡的黏細菌[1] ;Shilo用幾種從水塘中分離出來的黏細菌做溶藻試驗，測試的10種藍藻中有8種被溶解。Daft從廢水中分離出9種黏細菌，可溶解魚腥藻、束絲藻、微囊藻以及多種顫藻[2，3] 。李勤生和黎尚豪也報導了黏細菌同藍藻細胞相互接觸，導致藻細胞溶解[4] 。假單胞菌屬（Pseudomonas）也是研究較多的一種溶藻細菌。1978年，Bakerk發現假單胞菌T827.2B分泌一種高分子質量的熱穩定化合物能夠殺滅硅藻[5] 。Shinsaku則發現施氏假單胞菌可釋放一些高活性溶藻物質，能夠選擇性地殺死綠胞藻;Dakhama報導了銅綠假單胞菌產生一些低分子質量的抗生素類物質，可以強烈溶解某些藍藻和綠藻[6] 。Takenaka等[7] 在日本湖泊中分離出銅綠假單胞菌，其分泌的綠膿桿菌素以及鹼性蛋白酶，可能是溶解微囊藻的主要物質。作者從太湖梅梁灣水域放置的除藻中試反應器的人工介質上分離出一株溶藻細菌，結合形態學、生理學、生物化學特性以及16srRNA特異性引物擴增綜合分析，初步鑑定該株細菌屬於假單胞菌屬。該菌在太湖水中對微囊藻24h藻細胞溶解率為85.9%，完全溶藻時間為48h，對微囊藻毒素LR（ML-LR）也具有較強的降解作用。其溶藻方式可能為分泌某種胞外物質所致。
近年來，國內外文獻中陸續有一些其他溶藻細菌的相關報導，主要有:從日本海域和韓國海域分離出的具有溶藻效應的黃桿菌屬[8，9] ，在海水中分離出的噬胞菌屬[10，11] 、能夠殺死硅藻的交替假單胞菌[12，13] 和鞘氨醇單胞菌屬[14] ，從武漢市池塘和東湖水域分離出的分別屬於葡萄球菌屬、芽孢桿菌屬、節桿菌屬以及歐文菌的溶藻菌[15，16] ，袁峻峰等[17] 發現中性檸檬酸菌對幾種常見藻類生長也有一定的抑制作用。另外，具有溶藻作用的還有纖維弧菌屬[18] 、交替單胞菌[19，20] 以及蛭弧菌屬、弧菌、屈撓細菌屬、產氣單胞菌、腐生螺旋體屬等[8] 。綜上所述，眾多細菌被發現具有不同程度的溶藻作用，為微生物溶藻工程的實施打下了良好的基礎。但在真正用於天然水環境的治理工程之前，該類菌的安全性評價以及馴化、載體、富集、機理及其效果評價等一系列問題還有待於進一步的研究。
方式及機理
溶藻菌對藻細胞作用的方式和可能機理主要有以下5種:直接接觸溶藻、釋放殺藻物質、細菌與藻競爭營養物、形成菌膠膜及進入藻細胞內殺滅藻細胞。
2.1 直接接觸溶藻
一些溶藻菌直接與藻細胞接觸，通過釋放可溶解纖維素的酶而消化藻細胞的細胞壁，進而逐漸溶解整個藻細胞。如前所述的黏細菌對藍藻、魚腥藻、束絲藻、微囊藻以及多種顫藻的溶解作用[2～4] ;噬胞菌屬（J18.M01）和腐生螺旋體屬（SS98.5）能夠特異性地與橫裂甲藻和硅藻接觸溶解藻細胞[21，22] 等菌屬直接接觸溶藻。
2.2 釋放殺藻物質
細菌可以通過釋放特異性或非特異性的胞外物質殺死藻細胞，目前報導的細菌殺藻物質主要有蛋白質、多肽類物質以及抗生素。這類細菌常見的有弧菌、假單胞菌、黃桿菌、交替單胞菌、假交替單胞菌等。
2.2.1 蛋白質與多肽類物質 Lee從海水中分離的一株交替假單胞菌A28能殺死骨條藻。將A28的上清液經超濾所獲得的濃縮上清液顯示出殺藻活性，這表明A28能產生細胞外大分子物質殺藻，經分析該大分子物質為一種胞外絲氨酸蛋白酶[12] 。一種被囊交替假單胞菌（D2）能夠分泌一種分子質量為190kD的毒性蛋白ΔlpP，該蛋白也具有殺藻活性[23] 。在日本湖泊中分離出銅綠假單胞菌，其分泌的綠膿桿菌素以及鹼性蛋白酶，可能是溶解微囊藻的主要物質[7] 。
從具有強烈殺藻活性的芽孢桿菌的SY.1菌株中分離出一種新的溶藻物質Bacillamide，通過二維NMR技術分析出其結構為一種多肽，它對多環旋溝藻有特異性的殺滅作用，半數致死量（LC50）為3.2μg・ml -1 。對由多環旋溝藻引起的有害水華有明顯的抑制作用[24] 。Banin報導一株珊瑚褪色弧菌能合成並分泌一種稱為毒素P的胞外多肽，該毒素能夠抑制與珊瑚共生的蟲黃藻的光合作用，導致蟲黃藻死亡[25] 。
Yoshikawa從海水中分離、篩選出具有抗藍藻活性的細菌。在2594株分離出的細菌中，有37株能產生抗顫藻的物質。其中一株C979經鑑定為弧菌屬，其產生的具有殺藻作用的生物活性物質為強親水性化合物β.氰基L丙氨酸[8] 。
2.2.2 抗生素 銅綠假單胞菌可產生大量的抗生素類物質，如擴散性吩嗪色素類物質，這些物質對其他細菌和藻類都有抑制作用。最近有人從這種細菌當中提取了幾種特異性殺藻的抗生素類物質，其中有些物質如1.羥基吩嗪和氧氯菌素能夠強烈抑制藍藻和綠藻的生長[6] 。Kawano等從柄細菌屬的PK654菌株中分離出一種抗生素thiotropocin，此抗生素對赤潮中的中骨條藻和赤潮異灣藻有明顯的抑制作用[26] 。
2.2.3 其它 施氏假單胞菌能釋放高活性抑藻的化學物質，具有選擇性殺傷生物的特殊性質。例如將這些細菌同綠胞藻以及黃尾魚一起培養，藻被殺死，而黃尾魚未受到任何影響[27] 。
2.3 細菌與藻競爭營養物
有些細菌可通過C、N、P、K等物質與藻類產生直接或間接的聯繫。如芽孢桿菌的生長需要氮磷等物質的營養支持，從而會使水體中的氮磷含量下降，進而使水體無法滿足微囊藻的生長需要。同時芽孢桿菌還可以微囊藻藻體作為C源加以利用;另外部分真菌和放線菌也會同藻類搶奪有限的營養物質，抑制藻類的生長[28] 。
2.4 形成菌膠膜
如腐敗菌、亞硝酸菌、大腸桿菌、枯草桿菌等大量出現時，單細胞藻類培養物會產生沉澱而顏色變黃，同時發生化學變化而發出氨臭味;另一方面，可在靜止的水面集結形成菌膠膜，有礙氣體交換和光線的透射，導致水環境惡化，致使藻類死亡。
2.5 進入藻細胞內殺死藻細胞
這種溶藻方式極其少見，有人從水華銅綠微囊藻中分離出一種類似蛭弧菌的細菌，這種細菌能夠進入銅綠微囊藻的細胞並使藻細胞溶解[29] 。
篩選與分離
目前，溶藻細菌篩選主要有兩種方法：一是利用液體感染的方法進行分離;另一種是利用固體感染的方法進行分離。國內外溶藻細菌一般分離自因富營養化而發生水華或赤潮的湖泊及海洋，大多為革蘭氏陰性菌。由於溶藻細菌在自然水體中存在的比率比較低，故採用傳統的方法需要濃縮大量水樣，耗時長且很難獲得理想溶藻細菌，與將來工程實際套用相距甚遠。PCR技術可以快速、靈敏、選擇性地擴增微量的DNA片段，16S rRNA序列分析可以揭示微生物種群間的系統發育關係，利用PCR技術、細菌的16S rRNA序列分析技術，直接分析具有溶藻效果的樣品中細菌類屬和親緣關係，根據分析結果選擇合適的培養基和方法進行分離培養，能夠克服部分溶藻細菌不易培養的弊端，有利於分離更多的溶藻細菌和更全面地了解水環境中的藻菌關係。實際上，國內對溶藻細菌的研究僅處於起步階段，在分子生物學水平上對溶藻細菌的研究尚未涉及。因此，尋找溶藻細菌分離源，實現短時間內分離篩選獲得所需菌株，對溶藻細菌的深人研究及套用具有重要意義
