側孢芽孢桿菌的抑藻效應及對養殖水體中藍藻水華的生態防控 ——摘自《生物災害科學》 摘要：以一株側孢芽孢桿菌為試驗菌株，研究其對銅綠微囊藻的抑制效應，并將其應用于水產養殖富營養化水體中，進行藍藻水華的生態控制。結果表明，側孢芽孢桿菌可以抑制銅綠微囊藻的生長，使其葉綠素a的含量顯著下降，從而抑制了其光合作用的活性，達到限制銅綠微囊藻細胞增殖的目的。這種抑制作用與側孢芽孢桿菌的細菌含量成正比，初始接種的菌體濃度越高，抑制作用越強，且這種限制作用在菌藻接觸后的8~10d較為顯著。將活菌數≥10^8個/mL的側孢芽孢桿菌按0.50、1.00mg/L的用量加入淡水池塘養殖的富營養水體，在60d內不僅可使養殖水體中的TN、TP和高錳酸鹽指數有所下降，同時還可顯著抑制藻類的數量，增加藻類的種類，提高養殖水體中藻類的ShannonWeaver多樣性指數，較好地調節藻類群落結構。研究顯示，側孢芽孢桿菌因具有較強的抑藻能力，在生物修復養殖富營養化水體的水生生態系統方面有著良好的應用前景。 關鍵詞：側孢芽孢桿菌；銅綠微囊藻；抑制；養殖水體；水華
隨著水體富營養化的加劇，有害藻類水華的暴發日趨頻繁。研究表明，我國目前66%以上的湖泊、水庫處于富營養化的水平，其中重富營養和超富營養占22%，使得富營養化成為我國目前與今后相當長一段時期內的重大水環境問題。近年來，太湖、滇池、巢湖等富營養化湖泊相繼出現大面積的藍藻水華暴發，以產毒的微囊藻水華最為常見，造成嚴重的環境污染、健康危害和經濟損失。而對于養殖水體而言，適度的富營養是維持水體生產力，保證養殖生物健康生長的基礎。但如果暴發藍藻水華，使得藻類大量堆積、死亡及分解，可導致水質的惡化，危害養殖生物。因此探求有效的藻類水華防治途徑勢在必行。 富營養化水體水生生態系統的生態修復可以從控制藻類繁殖和調整藻類群落結構方面著手，使整個水生生態系統趨于平衡并向良好的方向發展。國外相關研究表明，水華的迅速消退可能與水體中某些具有抑藻作用的細菌感染有關，抑藻細菌的抑藻作用已引起廣泛的關注。抑藻細菌在水生生態系統中能將微型藻類種群密度調節到一個適當的程度，對維持藻類生物量的平衡具有非常重要的作用。然而，抑藻細菌對養殖水生生態系統中藻類群落結構的影響研究尚未見報道。為此，本試驗以實驗室分離所得的一株側孢芽孢桿菌為試驗菌株，研究了其對藍藻水華的主要種類—銅綠微囊藻的抑制效應，并將其投入富營養化的水產養殖水體，研究其對水質營養鹽水平和水體藻類群落結構的影響，探討利用其修復富營養化養殖水體生態環境的前景。
試驗于2012年7月—9月在江蘇無錫的某魚類養殖場的養殖池塘內進行，共5個池塘。每個養殖池的面積為13340m2，水深為1.5m，水溫29.2~32.1℃。設對照池1個，試驗池2個。對照組中不加側孢芽孢桿菌菌液，而2個試驗組中菌液（活菌量≥10^8個/mL）用量分別為0.50mg/L，1.0mg/L（經毒性試驗，側孢芽孢桿菌在10000mg/L以下對養殖生物無毒性，對養殖生態具有安全性），每個試驗組做2個平行。每10d使用1次側孢芽孢桿菌菌液，分別在試驗開始、試驗后30d和60d時取樣測定TN、TP、高錳酸鹽指數和葉綠素a的濃度和藻類的組成與數量，以了解側孢芽孢桿菌對養殖水體中藍藻水華的控制。
1.側孢芽孢桿菌的抑藻效應 在試驗的10d時間內，空白對照組的銅綠微囊藻在前6d呈生長態勢，其葉綠素含量由初始的2120μg/L增加至3000μg/L，從8d后開始下降，10d時為2800μg/L。添加肉湯培養基的對照組在試驗前6d的生長稍快于空白對照組，8d后的下降率也比空白對照組略高，但均無顯著性差異，表明肉湯培養基在10d的試驗時間內對銅綠微囊藻無影響。而添加了5、10、20mL側孢芽孢桿菌菌液（即藻液中含菌數為1×10^9/CFU、2×10^9/CFU和4×10^9/CFU）的試驗組中，試驗前2d銅綠微囊藻有一定的增長，其中5mL和10mL試驗組與空白對照組相接近，20mL試驗組要略低于空白對照組，但無顯著性差異。3個濃度試驗組在試驗2d后葉綠素含量開始下降，至試驗第10d時，5mL側孢芽孢桿菌試驗組的銅綠微囊藻葉綠素較初始時下降了51.89%，而10、20mL試驗組則下降了59.53%和70.00%，表明在一定條件下，側孢芽孢桿菌對銅綠微囊藻具有明顯的抑制作用。側孢芽孢桿菌對銅綠微囊藻的抑制具有顯著的濃度效應關系，即菌液添加量越多抑制效果越明顯。這是因為隨著添加量的增大，藻液中芽孢桿菌的活菌數或菌體代謝產物增加，抑藻能力就會增大。
據報導，抑藻細菌的作用方式一般分為兩種：一是直接抑藻，即直接進攻宿主，它需要細菌與藻細胞直接接觸，甚至侵入藻細胞內；二是間接抑藻，即間接進攻宿主，主要包括細菌同藻競爭有限營養或細菌分泌胞外物質抑藻。從本研究可以看出，側孢芽孢桿菌對銅綠微囊藻的葉綠素a含量有顯著影響，而葉綠素是藻細胞中光能的吸收和傳遞者，其含量的降低會使光合作用受到影響，表明光合系統極有可能是側孢芽孢桿菌對銅綠微囊藻的抑制位點之一。因此，藻類的光合系統是很敏感的生態位點，極易受到抑藻細菌的攻擊。至于這種影響是細菌本身還是其分泌產物所導致，則需作進一步的研究和探討。
2.側孢芽孢桿菌對養殖水體中藍藻水華生態防控 在試驗的60d時間內，對照組藻類的種類由26種減少為21種，藍藻中的銅綠微囊藻成為優勢種，藻類數量由128×10^5cell/L增加至1536×10^5cell/L，增加了1100%，水體出現藍藻水華。而使用了0.50~1.00mg/L側孢芽孢桿菌的試驗組，其藻類數量僅增加了691.6%和426.4%，顯著低于對照組(P<0.01)。水體的富營養化程度明顯改善，浮游植物的生物多樣性有所增加，藻類種類數為23種和28種，高于對照組。同時，這種改善的效果也可從水質指標上反映出來。試驗過程中，DO水平維持在4.90~7.02mg/L，屬中等水平，對照組和2個試驗組隨著試驗時間的延長有下降的趨勢，試驗后期試驗組較對照組高，存在顯著性差異(P<0.05)。DO的變化說明，雖然對照組藻類數量增加很快，光合作用能力增強，但隨著藻類的老化和呼吸作用的增加，水體中的DO反而有所降低，體現出水體衰老的態勢。TN在試驗過程中呈下降趨勢，試驗組的下降率要高于對照組。雖然試驗組的藻類受側孢芽孢桿菌的抑制有所下降，其利用氮的能力有所減弱，但由于菌體本身在代謝中需要消耗氮源，因此試驗組TN的下降仍高于對照組。而TP則不同，因試驗組限制了水體水華的發展，故藻類對磷的利用下降，因此與對照組相比，試驗組TP的含量較對照組略高。在高錳酸鹽這一指標上，對照組因大量繁殖的藻類的衰亡，后期水體的高錳酸鹽指數有所上升，上升幅度為8.70%，反之，試驗組有2.82%~15.21%的下降。因此，無論從養殖水體的水質指標還是浮游植物的種類和數量上均可以看出，側孢芽孢桿菌對養殖富營養水體中的水華具有一定的控制作用。
對照組在試驗的60d內水體中藻類的ShannonWeaver指數由2.26降為1.68，而添加了側孢芽孢桿菌的試驗組，其水體中藻類的ShannonWeaver指數在試驗末期為1.96和2.54，明顯高于對照組，表明試驗組的藻類生物多樣性高于對照組，群落結構較為復雜，穩定性較好。藻類是水生生態系統最主要的初級生產者，是食物鏈的起點，在維持整個生態系統平衡方面起著至關重要的作用，而藻類生物多樣性的大小直接反映水體生態系統的穩定性和水質狀況。在沒有進行生物防控時，優勢種銅綠微囊藻的快速增殖在很大程度上改變了水體藻類的群落結構，群落結構變得較為單一，穩定性變差；采用側孢芽孢桿菌控制水華藻類后，水體藻類群落結構變得較為復雜，穩定性較好，水質維持在較好的水平，其中1.00mg/L側孢芽孢桿菌試驗組的效果較明顯。研究表明，抑藻細菌對水體藻類群落結構的影響起著主要的作用，而抑藻細菌本身作為水生生態系統中生物種群結構和功能的重要組成部分，能較好地調節藻類群落結構，在生物修復養殖富營養化水體的水生生態系統方面有著很好的應用前景。
3.結論 （1）側孢芽孢桿菌可以抑制銅綠微囊藻的生長，使其葉綠素a的含量顯著下降，從而抑制其光合作用的活性，達到限制銅綠微囊藻細胞增殖目的。這種抑制作用與側孢芽孢桿菌的細菌含量成正比，初始接種的菌體濃度越高，抑制作用越強。一般這種限制作用在菌藻接觸后的8~10d較為顯著。 （2）將活菌數≥10^8個/mL的側孢芽孢桿菌按0.50、1.00mg/L的用量加入淡水池塘養殖的富營養水體，在60d內不僅可使養殖水體中的TN、TP和高錳酸鹽指數有所下降，同時還可顯著抑制藻類的數量，增加藻類的種類，提高養殖水體中藻類的ShannonWeaver多樣性指數，較好地調節藻類群落結構，在生物修復養殖富營養化水體的水生生態系統方面有著很好的應用前景。
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狗仔卡
發表于 2014-11-10 10:21:08
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