娄彻氏链霉菌（Streptomyces rochei）对铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa）的抑制作用

    肖国娟 李春岭 郭金龙 孙庆冬 田文芳

    

    

    摘 要：为寻找安全高效的抑制蓝藻方法，以娄彻氏链霉菌（Streptomyces rochei）为出发菌株，验证了其在不同浓度（1×105个/mL、1×106个/mL、1×107个/mL）、不同温度（25 ℃、35 ℃）、不同pH值（7、7.5、8）下对铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa）的抑制作用。结果表明，娄彻氏链霉菌在35 ℃、pH值为7.5～8时的抑藻作用较强，其合适的抑藻浓度为1×106～107个/mL。

    关键词：娄彻氏链霉菌（Streptomyces rochei）;铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa）;抑制

    蓝藻水华是水体富营养化后的常见现象之一。蓝藻水华形成后可能向水体释放有害藻毒素，对生活在其中的水生生物造成危害，进而通过生物富集作用对人体健康造成危害[1]。

    微囊藻属是湖泊蓝藻水华发生时的常见种类，其发生发展与氮磷营养含量、氮磷比、水温都有直接关系[2]。目前对蓝藻水华的处理方式常用物理、化学或生物的方法。物理法工作量大，效果保持時间短;化学法容易造成残留污染。随着对蓝藻水华的认识逐步加深，采用生物方法对蓝藻进行处理的情况逐渐增多，近几年其理论和实践迅速发展。微生物法优点是效果持续时间较长，不会对水环境产生次生危害。对微生物进行抑藻的研究也逐渐增多，例如陈旭清等[3]对放线菌的抑藻效果进行了研究，张睿[4]对枯草芽孢杆菌的抑藻效果进行了研究。放线菌在自然界分布范围非常广泛，且初步研究表明具有良好的抑藻作用[3， 5]，故可作为抑制蓝藻的备选菌种。放线菌因其抗菌谱广、代谢产物丰富，所以被广泛应用于农业种植和抗生素筛选上。而娄彻氏链霉菌（Streptomyces rochei）是新开发的一种生物防控放线菌菌株，目前主要用于农业方向的生物防治[6]，在水产上应用较少。本研究从温度、浓度、pH值三个方面对娄彻氏链霉菌对铜绿微囊藻的抑制作用进行了研究。

    1 材料与方法

    1.1 菌株制备

    采用娄彻氏链霉菌（Streptomyces rochei）N8729（以下简称N8729）作为试验菌株，N8729由河北农业大学海洋学院海洋微生物资源保藏与应用工程技术中心提供，该菌株由爆发蓝藻的池塘中获得。N8729在改良马铃薯液体培养基中，32 ℃，160 r/min培养64 h，接种至麸皮培养基中，32 ℃培养3 d，镜检超过90%菌丝变为孢子，在40 ℃干燥至水分<10%，检测活菌数后备用。

    1.2 藻种

    铜绿微囊藻由上海海洋大学生态与渔业实验室提供。藻种于25 ℃、光照强度2 000 lx、光暗比12 h∶12 h条件下在人工气候培养箱中预培养3～7 d，备用。培养基：NaNO3 150 mg，K2HPO4 4 mg，MgSO4·7H2O 7.5 mg，CaCl2·2H2O 3.6 mg，柠檬酸0.6 mg，柠檬酸铁铵0.6 mg，EDTA 0.1 mg，Na2CO3 2 mg，A5溶液+Co溶液0.1 mL，蒸馏水99.9 mL。其中A5溶液+Co溶液：BO3 2.86 g，MnCl2·H2O 1.81 g，ZnSO4·7H2O 0.222 g，CuSO4·H2O 0.079 g，Na2MoO4·2H2O 0.390 g，Co（NO3）2·6H2O 0.049 g，蒸馏水1 000 mL 。

    1.3 试验设计

    初始铜绿微囊藻浓度调整为1×105个/dL，加入不同重量的菌粉至终浓度分别为1×105个/mL（A1组）、1×106个/mL（A2组）、1×107个/mL（A3组），不加N8729的作为对照组（C组），pH值设定为7、7.5、8三个梯度，分别放在温度为25 ℃、35 ℃的光照培养箱中培养7 d，每24 h取样计数一次，记录7 d内藻类生长情况及叶绿素浓度变化情况。以不加N8729的藻液作为对照。

    N8729对铜绿微囊藻的抑制率按以下公式计算：

    相对抑制率（%）=（1-试验组的藻类密度/对照组的藻类的密度）×100

    1.4 数据处理

    使用R语言软件[7]对试验结果进行分析和绘图，所有数据以平均值表示，各组间差异采用单因素方差分析，以P<0.05作为差异显著水平。

    2 结果与分析

    2.1 不同浓度下N8729对铜绿微囊藻的抑制作用

    由图1可知，处理组（A1-A3）铜绿微囊藻的浓度在大约8 d达到高峰，之后逐渐下降;对照组（C组）铜绿微囊藻的浓度在8～10 d左右达到高峰，之后一直处于较稳定的状态，浓度没有明显的变化。当N8729浓度由105增加到106时，对铜绿微囊藻的抑制效果也呈上升趋势（P<0.05），但是当N8729浓度由106增加到107时，对铜绿微囊藻的抑制效果没有明显变化（P>0.05）。

    2.2 不同pH值下N8729对铜绿微囊藻的抑制作用

    由图2可以看出，随pH值增加，铜绿微囊藻的浓度增加，表明铜绿微囊藻适宜pH值较高的环境。与对照组相比，各处理组的铜绿微囊藻浓度均显著降低（P<0.05），表明不同处理组的N8729均对铜绿微囊藻有抑制作用。

    2.3 相对抑制率

    从图3可以看出，在25 ℃和35 ℃时N8729对铜绿微囊藻的抑制作用的趋势是一致的。即首先是一个较高的抑制率，然后抑制作用逐渐减弱，在大约7～9 d的时候达到最低，然后抑制作用逐渐增强，并且持续上升。而且随N8729的浓度增加，对铜绿微囊藻的抑制作用也增加。最大抑制作用出现在温度为35 ℃时，抑制率75%。

    3 分析与结论

    随着人类活动对自然水体的影响越来越大，蓝藻水华的发生频率也逐渐增大。而微囊藻属是蓝藻水华的主要种类之一。常用的针对蓝藻的处理方法例如化学药剂、物理清除等方法存在弊端，而微生物法因其安全、持久、高效等特点成为最引人注意的开发方向。目前对蓝藻水华的防治中，采用的微生物主要包括枯草芽孢杆菌[4]、放线菌[8]等菌属，研究重点是具有抑藻效果菌株的筛选和溶藻机理。本研究以前期筛选的N8729放线菌为出发菌株，验证了其对铜绿微囊藻的抑制效果，与之前的研究结果相似[9]。根据图2的结果，在pH值较低时，铜绿微囊藻的浓度也较低，提示我们在实际生产中，可以配合乳酸菌或其他调节pH值的方式一起使用，达到抑藻效果。从图3可以看出，由于放线菌抑藻作用属于生物之间的拮抗作用，而放线菌从进入水体到繁殖并产生可以抑藻的次级代谢物需要一个过程，根据试验的结果，此过程大约需要一周。

    从本研究的结果可以得出结论：35 ℃时N8729对铜绿微囊藻的抑制作用更强，建议的浓度为106个/mL数量级。本研究并未深入进行机理方面的探讨，今后将进一步深入研究。

    参考文献：

    [1] LI X. The Toxicology of Microcystins： proceedings of the Program & Abstracts of 10th IST Asia Pacific Congress on Animal，Plant and Microbial Toxins， Changsha，China[C].College of Life Sciences，Hunan Normal University， 2014.

    [2] 孔繁翔， 高光. 大型浅水富营养化湖泊中蓝藻水华形成机理的思考[J]. 生态学报， 2005，（03）： 589-595.

    [3] 陈旭清， 张建华， 武晗琪， 等. 水体中放线菌的抑藻效果及抑藻机理[J]. 江苏水利， 2019，（11）： 26-31.

    [4] 张睿. 枯草芽孢杆菌对铜绿微囊藻抑制效果的研究[D].上海：上海海洋大学， 2015.

    [5] 徐耀波， 谢洁， 潘国庆， 等. 1株抑制铜绿微囊藻生长的放线菌的分离鉴定[J]. 西南大学学报（自然科学版）， 2015，37（10）： 57-61.

    [6] 张丽. 印楝内生放线菌抑菌活性物质及作用机制初步研究[D].沈阳：沈阳农业大学， 2014.

    [7] R Core Team. R： A language and environment for statistical computing[M]. R Foundation for Statistical Computing， Vienna， Austria. 2019.

    [8] 王素钦， 罗丛强， 朱晓漫， 等. 高效溶藻放线菌LW9的分离鉴定及其溶藻特性[J]. 武汉大学学报（理学版）， 2021，67（01）： 93-102.

    [9] 李汉全， 张炳火， 杨建远， 等. 放线菌（Streptomyces eurocidicus） JXJ 0089对铜绿微囊藻的抑制[J]. 江苏农业学报， 2015，31（05）： 1037-1044.

    Inhibition affections of Streptomyces rochei on Microcystis aeruginosa

    Xiao Guojuan1，Li Chunling2，Guo Jinlong3，Sun Qingdong2，TIAN Wenfang4

    （1. Marine and Fishery Bureau of Beidaihe New District， Qinhuangdao，Qinhuangdao 060300，China;2. Cangzhou Academy of agriculture and Forestry Sciences，Cangzhou 061000，China;3. Hebei Academy of marine and Fisheries Sciences，Qinhuangdao 060300，China;4.Pingshan County Agriculture Technology Extension Center，Shijiazhuang 050400，China）

    Abstract：To find safe and effective inhibition methods for blue algea， the inhibition effect of Streptomyces rochei on Microcystis aeruginosa was tested with different density （1×105ind./mL， 1×106 ind./mL and 1×107 ind./mL），temperature （25 ℃ and 35 ℃）and pH value （7，7.5 and 8）. The results showed that under the condition of 35 ℃ and pH value 7.5 to 8， the inhibition effect of Streptomyces rochei on Microcystis aeruginosa was the strongest， and the optimal density was 1×106～1×107ind./mL.

    Key words：Streptomyces rochei; Microcystis aeruginosa; inhibition

    （收稿日期：2021-03-10）

    作者簡介：肖国娟（1978-），女，工程师，主要从事水产微生物病害防治工作。E-mail：1158058933@qq.com。

    通信作者：李春岭（1976-），男，推广研究员，主要从事水产养殖技术推广工作。E-mail：272374802@qq.com。