两株放线菌溶藻活性成分及作用机理研究

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。

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。