外源性氨基酸在微囊藻毒素生物合成中的作用

富营养化水体中毒藻及藻毒素的产生和存在已严重影响了水质安全，如何控制藻毒素的产生及保障饮用水安全是当前国际上环境科学的重点前沿研究之一。但是目前为止，产毒藻产毒机制以及藻毒素合成等基础科学问题尚不明确，从而制约相应控制技术的发展。微囊藻毒素分子是由7个氨基酸残基组成的多肽，并且氨基酸在藻类的代谢中有至关重要的作用，所以探索水体中氨基酸与藻毒素产生之间的深层关系，对揭示藻毒素的产生机制和控制藻毒素产生具有重要的学术价值和现实意义。本项目通过室内模拟实验，利用同位素示踪技术，从富营养化水体中氮在微囊藻毒素生物合成过程中的作用出发，研究外源性氨基酸-微囊藻毒素之间的内在深层关系，明确不同氨基酸对微囊藻毒素合成的影响及微囊藻毒素分子中主要元素的物质来源，探索微囊藻毒素合成的可能的前躯体及合成路径，揭示氨基酸影响微囊藻毒素生成的机制，为毒藻和藻毒素的控制及治理提供科学基础。

富营养化水体中毒藻及藻毒素的产生和存在已严重影响了水质安全，如何控制藻毒素的产生及保障饮用水安全是当前国际上环境科学的重点前沿研究之一。该课题从氮与藻毒素之间的关系出发，以硝酸钠，氯化铵，丙氨酸，甘氨酸，精氨酸和尿素为氮源，在分析微囊藻生长量、产毒量和基质利用情况的基础上，利用15N同位素示踪技术，结合LC-MS-MS方法，深入研究氮与MCs形成之间的关系。综合实验结果分析可以得出，丙氨酸比氯化铵更利于铜绿微囊藻吸收利用，更能促进微囊藻生长，但相同浓度的氯化铵更能促进微囊藻的胞内单位产毒量。除硝态氮以外，其他几种形态的氮都能够被微囊藻利用合成到MCLR分子中，不同形态的氮在MCLR分子中的结合位点也不一样，铵态氮初期会优先结合到Arg基团中，而丙氨酸态氮则会结合到Masp基团中；而随着时间的推移，当结合1个15N 原子时，铵态氮结合位点仍为Arg，而丙氨酸态氮N更易结合到藻毒素分子中，并以5个15N原子被结合的概率最大，这5个N原子能分别结合到Adda ，Arg，Masp，Mdha和Ala五个基团中。而甘氨酸，精氨酸和尿素态氮到第6天就能迅速被微囊藻吸收合成到MCLR中形成分子量以1003的分布，当结合9个15N原子时，甘氨酸和精氨酸态氮除了Glu残基以外，其他残基位点均可结合，而尿素态氮除了Arg中的一个位点外，其他残基位点均可结合。