有毒藻产毒过程中海洋细菌的作用

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1、海洋科学?年?第?卷?第?期?有毒藻产毒过程中海洋细菌的作用? 林伟周名江?中国科学院海洋研究所青岛?国家自然科学基金资助项目?号!?号?国 家/九五0攻关资助项目? 2? 2? 2?号?国家/ ?0课题? 2? 2? 2?号 中国科学院海洋研究所调查研究报告第?号本文撰写过程中得到了李钧副研究员!于仁诚博士及王云峰博士等支持?在此表示衷心的感谢收稿日期? ? 2? 2?修回日期? ? 2? 2?海洋微藻藻际中? ? ? ? ? ? ? ? ? ?聚集着大量的细 菌由于藻菌间的相互作用及选择?可形成具有独特 结构与功能的藻际细菌群落?可见?海洋微藻与细 菌间所具有的密切关系?使得海洋细菌在有害

2、藻赤潮 生消及有毒藻产毒过程中发挥着重要的作用有关工 作既是赤潮科学研究中的热点?也是目前藻菌关系研 究中的重点?海洋细菌的自主产毒研究据? ? ? ? ? ? ? ? ?等?年报道?最初认为赤潮藻 毒素只能由微藻细胞本身产生但是随着工作的深 入?发现了一些特殊现象?如在麻痹性贝毒的研究过 程中?人们发现了产毒和不产毒的塔马亚历山大藻? ? 在无赤潮时?海域中贝类经检 测仍有毒素的累积?除了在滤食性贝类外?麻痹性贝 毒还在许多其他种动物体内被检测到?发现并确证了 可自主产河豚毒素? ? ? ? ? ? ? ? ?的细菌和生活 于淡水内的可产石房蛤毒素? ? ? ? ? ? ?麻痹性 贝毒中的一

3、种?的细菌另外?除海洋微藻外?赤潮藻 毒素还可为其他海洋生物所产生?这些现象促使人 们怀疑微藻细胞是唯一产毒根源的论点?开始考虑细 菌?特别是藻内共生细菌在藻毒素产生中的作用 ? ?等早在许多年前即通过电镜观察发现甲藻细胞 内?甚至于核内?有细菌存在的迹象?认为这些细菌可 以在藻细胞分裂时进入周围的培养基中?并经实验发 现原本不产毒的无菌培养甲藻在加入来自产毒甲藻 的细菌后可产毒素?因此提出甲藻内共生细菌可产麻 痹性贝毒的假说但此假说还不能令人信服?因为甲 藻不产毒也可能是由于某种原因使其暂时失去产毒 能力?某些细菌的刺激可使藻产毒能力得以恢复?因 此与藻密切相关的自主产毒细菌的筛选获得是支持

4、 细菌为藻毒素产生根源假说的最直接的证据? ? ? ? 研究小组于?年终于在一株高产毒的塔马亚历山 大藻培养液中分离到一株可在普通营养肉汁细菌培 养基中生长并产毒的细菌但其产毒量很低他们?年认为此株细菌即为藻内共生细菌?可行好气异 养?经分类鉴定为莫拉氏菌? ? ? ? 以后? 2? ? ? ?等在一株来自于另一海域的低毒性塔马亚历山 大藻中又分离出一株可独立产毒的细菌而采用同一 技术路线在不产毒同种甲藻中未分离到产毒细菌?说 明产毒细菌同有毒藻间存在某种相互关系 ? ? ? ? ? ? 等?年通过采用经典细菌分类方法及应用生物化 学和分子生物学技术分析鉴定上述二株产毒细菌及 在其他海域中不产

5、毒塔马亚历山大藻中分离获得的 细菌?发现这些与藻密切相关的细菌?尽管来源不同? 但都为同一种菌?即假单胞菌? ? ? ?或交 替单胞菌? ? ? ? 在营养充分时?产毒细菌 所产毒素组成相对稳定?在营养较差的培养基?如? ?中?其产毒能力反而提高其产毒量既同培养基 中磷含量有关?也同培养基所加唯一碳源种类有关 如在以酮戊二酸盐为唯一碳源时?磷缺乏时产毒量可 提高?倍?而在以琥珀酸盐或苹果酸盐为唯一碳源条 件下?细菌产毒量在磷充足时反而比磷缺乏时高另 外?葡萄牙的? ? ? ?等?年也报道了他们在 亚 历 山 大 藻? ?和 裸 甲 藻? . )中成功分离到?株可产麻 痹性贝毒的假单胞菌? 和.

6、) ,并认为此?株菌可存在于藻细胞内除了 假单胞菌或交替单胞菌外? ? ? ? ? ? ? ?甚至还发现藻 培养液中的芽胞杆菌? ? ? ?和气单胞菌? ? ? ?等也具有产麻痹性贝毒的能力 实验室培养的有毒藻藻液中可以存在与藻密切研究综述? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?相关的可独立产毒细菌那么海洋环境中是否存在自 由生存的产毒细菌呢? ? ? ? ?研究小组?年采用 分级过滤方法发现在含有细菌的无藻过滤海水中存 在麻痹性贝毒?但未分离出相关的产毒细菌 ? ? 2? ? ? ? ? ?等?年采用小鼠成神经细胞? ? ? ? ? ? ? ? 2? ? ? ? ? ? ?

7、检测法对获得的?株海洋细菌进行 检测?发现其中? ?可产生具有阻断? ?通道的活 性的毒素? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 这些产毒 细菌的丰度随季节变化而变化?在?月份时数量最 多?而此时恰是麻痹性贝毒暴发期通过高效液相色 谱技术? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 对其中一株细菌所产?毒素分析?发现可能为麻 痹性贝毒美国的? ? ? ? ? ? ?研究小组?年报道?将 他们在圣劳伦斯湾海域内获得的?株异养细菌经?培养基?琥珀酸盐为唯一碳源?培养? ?后?通过? 方法分析发现其中?株细菌可产麻痹性贝毒 其中两株为假单

8、胞菌和交替单胞菌?两株为不动细菌? ? ? ? 他 们 还 对 发 生 亚 历 山 大 藻? , . ?赤潮过程中所 采水样分级?和? ?孔径滤膜?过 滤?应用? 法对各级滤膜上滞留物进行分析检 测结果发现? ?的滤膜滞留物?含大部分藻细 胞?及? ?范围内滤膜滞留物?含有小于? 的藻细胞和碎屑?中有麻痹性贝毒存在的迹象而在? ? ?组分?无藻?但含有细菌?中则检测不出 毒性对此次赤潮结束后所采水样再进行分析?发现 在所有过滤组分中均未检测到毒素但是当将赤潮发 生中及结束后水样分级过滤后?把所有各滤膜滞留物 分别加入?细菌培养基?琥珀酸盐为唯一碳源?中 培养? ?对培养物再进行分析?发现除赤潮

9、发生过程 中自由存在细菌? ? ?分级组分?外?其余组 分中均存在麻痹性贝毒以上实验结果说明?海洋中 存在产毒细菌?它们同赤潮藻种密切相关?可能为藻 共生细菌? ?产毒细菌数量很小?产毒量很低?只有经 选择性富集后才能发现?赤潮结束后?可能由于大量 藻细胞死亡裂解?产毒细菌可自由存在于海洋中?海洋细菌影响有毒藻产毒的研究除了可独立产毒外?海洋细菌同藻细胞的相互 作用也可以明显影响有毒藻的产毒能力 ? ? ? ? ? ?等?年发现与藻? ?密切相关的细 菌数量与藻所产的西加鱼毒量呈正相关? ? ? ? ?等?年经进一步实验发现假单胞菌存在与否决定藻 在生长静止期的毒性大小 ? ? ? ?等?年发

10、现?经 抗生素处理得到的几株可产记忆缺失性贝毒中软骨藻酸的无菌尖刺拟菱形藻? . . ? ? 同其自然带菌时相比?虽然藻细胞生长基本正常?但 产毒能力却下降? ?倍当将来自于此有毒硅藻培 养液中细菌单菌株加入到该无菌藻中?藻产毒量增长 了? ?倍?产毒量增长幅度同有毒藻本身密切相 关?而所加入细菌不是决定性因素除此之外?他们还 发现?来自于无毒角毛藻? ? ? ?培养液中 的一株细菌也能增强该硅藻? . ?产软骨藻酸的能力?甚至可达?倍?这 进一步说明?除了有毒藻藻际细菌外?其他来源的?无 毒?细菌也能提高有毒藻产毒能力?抗生素不是使藻 产毒能力下降的直接原因?但抗生素可以杀死那些可 能影响藻

11、产毒的细菌?具有间接效应? 另外? ? ? ? ? ? ? 等?采用溶菌酶和十二烷基硫酸钠?作为除菌工 具?获得无菌的甲藻? ) ,结果发 现除菌后藻产毒能力下降大约?% ;加入产毒细菌( )后产毒能力基本恢复,但前提 条件是细菌必须同藻细胞直接接触进一步实验发 现,来自其他甲藻( . ?的产毒或不产毒的 细菌不能刺激无菌藻产毒能力的恢复?表明在某种程 度上存在着特异的藻菌相互作用除具有增强作用 外?细菌也可以削弱有毒藻的产毒能力 ? ? ? ?等?年发现?细菌密度的增 加 可 导 致 裸 甲 藻? ?毒性的下降? 等?年的 最新研究结果也表明?甲藻? . ?的共生细菌 经? 检测均无毒性?但

12、回加经抗生素处理的藻培 养液后?却对稳定期后藻细胞毒性产生消极影响?并 使藻最大细胞密度下降虽然有实验证明细菌可以影 响有毒藻的产毒能力?但至今尚未发现其中有什么明 显的规律 另外?细菌在动物体内毒素的生物转化过程中也 扮演着重要角色 ? ? ? ? ? ?等?年发现来自多种海洋 动植物体上的细菌可将麻痹性贝毒中膝沟藻毒素? ? ? ? ?转化为石房蛤毒素?有的菌株甚至在厌 氧状态下转化速率更高不同贝类中的细菌对毒素利 用和转化的特异性也有差异?如? ? ? ?等?年发现 分离自贻贝的细菌可将膝沟藻毒素? ?转化为?而分离自扇贝的细菌只能降解?无 毒素转化特性?目前有关研究中存在问题的探讨?

13、?关于产毒细菌只有在进行多种方法监测后?才能确证细菌的产 毒性 ? ? ? ?等?年根据小鼠法? ? !薄层层析 法? ? !电泳法?和? 法的共同检测结果?首? 研究综述海洋科学?年?第?卷?第?期?次报道发现一株可产麻痹性贝毒的细菌菌株 ? ? ? ? 等?年通过小鼠成神经细胞法? ? ?和? 法 检测后?宣布获得第?株产麻痹性贝毒的细菌该? 株菌经其他实验室重复检测确证后?目前已基本得到 了国际上的公认 ? ? ? ?等?年? ? ? ? ? ? ? ? ? 等?年已获产毒细菌的其他报道?由于检测手段 过少?容易出现偏差? ? ? ? ? ? ?于?年发现?采用? 及气相色谱2质谱等原理相近的化学分析方法 均出现了在无菌的蛋白胨及酵母提取液中检测出有存在的假阳性现象?而同时采用?等生物法检 测的结果当然为阴性? ?或者未经过其他实验室重复 验证?尚缺乏足够的说服力?并且到目前为止?只有? ? ? ? ? ? ? ?等?应用质谱?与毛细管电泳连用?技术进 行了海洋细菌产毒的定性分析检测另