近日，溫州大學(xué)生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院李仁輝教授團(tuán)隊(duì)的張和博士和碩士研究生謝艷（已畢業(yè)）等在國際著名期刊《Journal of Hazardous Materials》（中科院一區(qū)，環(huán)境科學(xué)與生態(tài)學(xué)領(lǐng)域頂刊）上發(fā)表題為“Enhanced inhibitory efficiency against toxic bloom forming Raphidiopsis raciborskii by Streptomyces sp. HY through triple algicidal modes: Direct and indirect attacks combined with bioflocculation”的論文。

尖頭藻（Raphidiopsis）是一種入侵能力強(qiáng)、具備產(chǎn)多種藻毒素（如肝毒素?cái)M柱孢藻毒素、神經(jīng)毒素石房蛤毒素等）潛力的有害水華藍(lán)藻。該藻最早發(fā)現(xiàn)于印度尼西亞爪哇島，后來在澳大利亞、非洲、南美洲和亞洲南部等熱帶、亞熱帶地區(qū)均已發(fā)現(xiàn)它們的存在。而且，尖頭藻還在不斷向溫帶地區(qū)擴(kuò)散，且在我國的廣東、福建、云南等地部分水庫已經(jīng)成為常見優(yōu)勢(shì)藍(lán)藻，形成分散型的有害藍(lán)藻水華，嚴(yán)重危害生態(tài)健康和人類公共衛(wèi)生安全。因此，開發(fā)新型、高效的尖頭藻水華治理技術(shù)迫在眉睫。

溶藻細(xì)菌（Algicidal bacteria）是一類能通過直接接觸或釋放溶藻物質(zhì)間接來抑制藻類生長或破壞藻細(xì)胞結(jié)構(gòu)的細(xì)菌統(tǒng)稱。它們廣泛存在于湖泊、水庫及其附近土壤中，在藍(lán)藻水華的暴發(fā)和消失中發(fā)揮著重要作用。而且，相較于物理法和化學(xué)法，基于溶藻菌的微生物控藻法因其高效、特異和生態(tài)友好性而受到廣泛的關(guān)注和研究，被認(rèn)為是十分具有發(fā)展前景的藍(lán)藻水華防治方法。雖然已經(jīng)有50余個(gè)種屬的溶藻菌被鑒定、報(bào)道，但大多都是靶向微囊藻的相關(guān)工作，目前針對(duì)尖頭藻溶藻菌的研究工作很少（僅3篇），且缺乏深入、細(xì)致的溶藻機(jī)制研究。

溫州大學(xué)李仁輝教授課題組長期開展藍(lán)藻水華監(jiān)測(cè)和治理相關(guān)研究工作。他們?cè)谇捌诠ぷ髦校ㄟ^篩選數(shù)百株來自不同水域來源的微生物，最終分離獲得一株高效溶藻鏈霉菌Streptomyces sp. HY（下文簡(jiǎn)稱菌株HY）。該菌株不僅可以在液體培養(yǎng)基中快速生長，其培養(yǎng)物（5%，v/v）還可以高效去除微囊藻，2天的溶藻率高達(dá)93.04%（2023年發(fā)表于學(xué)術(shù)期刊Toxins），且對(duì)綠藻、斑馬魚胚胎等非靶標(biāo)水生生物無顯著毒性。而且，課題組在研究過程中發(fā)現(xiàn)菌株HY展示出廣譜的溶藍(lán)藻活性，尤其對(duì)絲狀尖頭藻2天的去除率可高達(dá)99.89 %，是目前已報(bào)道最高效的溶尖頭藻細(xì)菌，具有巨大的應(yīng)用潛力。

圖2 菌株Streptomyces sp. HY可高效絮凝和裂解尖頭藻。

（A）菌株HY處理尖頭藻三天實(shí)驗(yàn)圖；（B）和（C）實(shí)驗(yàn)期間對(duì)照組和處理組尖頭藻的形態(tài)變化；（D）菌株HY裂解尖頭藻的作用方式測(cè)定；（E）菌株HY絮凝尖頭藻。

因此，李仁輝教授課題組利用產(chǎn)擬柱孢藻毒素的拉氏尖頭藻為控制對(duì)象，深入的探討了菌株HY溶尖頭藻特征和機(jī)制，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：（1）菌株HY可以通過快速絮凝、分泌活性溶藻物質(zhì)（間接作用）和直接接觸等三種方式攻擊尖頭藻，其溶藻率是目前已報(bào)到菌株中最高的；（2）代謝組學(xué)發(fā)現(xiàn)HY合成的溶藻活性成分可能主要為小分子的黃酮類物質(zhì)，具有良好的pH酸堿和溫度穩(wěn)定性，而且它是第一株報(bào)道具有產(chǎn)黃酮能力的淡水、溶藻鏈霉菌；（3）HY的溶藻物質(zhì)可引起尖頭藻藻絲的斷裂、細(xì)胞壁受損、內(nèi)含物滲漏、類囊體膜結(jié)構(gòu)紊亂。而且，溶藻物質(zhì)還可快速抑制藻細(xì)胞的光合作用，誘導(dǎo)胞內(nèi)合成過量的活性氧，引起氧化脅迫，造成氧化損傷，積累大量脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物丙二醛；（4）HY的溶藻物質(zhì)可以快速抑制藻細(xì)胞內(nèi)若干重要功能基因，包括光合作用相關(guān)基因（psbA，psaB，psaD，rbcL）、抗脅迫相關(guān)基因（fabZ，grpE，recA）、物質(zhì)代謝相關(guān)基因（cmpA，ntcA，hetR，phoU）和擬柱孢毒素合成相關(guān)基因（cyrA，cyrB，cyrJ，cyrI）等，減少擬柱孢毒素的合成和釋放，合理的平衡藻類的快速去處和毒素釋放，可避免引起藻華治理過程中毒素釋放引起的二次污染問題，具有一定的應(yīng)用潛力。

圖3 溶藻菌Streptomyces sp. HY的工作機(jī)制圖

溫州大學(xué)為第一通訊單位，生環(huán)學(xué)院已畢業(yè)碩士生謝艷為論文第一作者，張和博士和李仁輝教授為論文的通訊作者。本研究得到了浙江省自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目（Grant No. LD21C030001）、國家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目（Grant No. 2021YFE0112000）和國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（Grant No. 32371634, No. 31970219, 和No. 32201352）和溫州市科技局項(xiàng)目（Grant No. S2023011）的資助。

原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2024.135152