近日，溫州大學生命與環境科學學院李仁輝教授團隊的張和博士和碩士研究生謝艷（已畢業）等在國際著名期刊《Journal of Hazardous Materials》（中科院一區，環境科學與生態學領域頂刊）上發表題為“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、具備產多種藻毒素（如肝毒素擬柱孢藻毒素、神經毒素石房蛤毒素等）潛力的有害水華藍藻。該藻最早發現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、亞熱帶地區均已發現它們的存在。而且，尖頭藻還在不斷向溫帶地區擴散，且在我國的廣東、福建、云南等地部分水庫已經成為常見優勢藍藻，形成分散型的有害藍藻水華，嚴重危害生態健康和人類公共衛生安全。因此，開發新型、高效的尖頭藻水華治理技術迫在眉睫。
溶藻細菌（Algicidal bacteria）是一類能通過直接接觸或釋放溶藻物質間接來抑制藻類生長或破壞藻細胞結構的細菌統稱。它們廣泛存在于湖泊、水庫及其附近土壤中，在藍藻水華的暴發和消失中發揮著重要作用。而且，相較于物理法和化學法，基于溶藻菌的微生物控藻法因其高效、特異和生態友好性而受到廣泛的關注和研究，被認為是十分具有發展前景的藍藻水華防治方法。雖然已經有50余個種屬的溶藻菌被鑒定、報道，但大多都是靶向微囊藻的相關工作，目前針對尖頭藻溶藻菌的研究工作很少（僅3篇），且缺乏深入、細致的溶藻機制研究。
溫州大學李仁輝教授課題組長期開展藍藻水華監測和治理相關研究工作。他們在前期工作中，通過篩選數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（下文簡稱菌株HY）。該菌株不僅可以在液體培養基中快速生長，其培養物（5%，v/v）還可以高效去除微囊藻，2天的溶藻率高達93.04%（2023年發表于學術期刊Toxins），且對綠藻、斑馬魚胚胎等非靶標水生生物無顯著毒性。而且，課題組在研究過程中發現菌株HY展示出廣譜的溶藍藻活性，尤其對絲狀尖頭藻2天的去除率可高達99.89 %，是目前已報道最高效的溶尖頭藻細菌，具有巨大的應用潛力。
圖2 菌株Streptomyces sp. HY可高效絮凝和裂解尖頭藻。
（A）菌株HY處理尖頭藻三天實驗圖；（B）和（C）實驗期間對照組和處理組尖頭藻的形態變化；（D）菌株HY裂解尖頭藻的作用方式測定；（E）菌株HY絮凝尖頭藻。
因此，李仁輝教授課題組利用產擬柱孢藻毒素的拉氏尖頭藻為控制對象，深入的探討了菌株HY溶尖頭藻特征和機制，結果發現：（1）菌株HY可以通過快速絮凝、分泌活性溶藻物質（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到菌株中最高的；（2）代謝組學發現HY合成的溶藻活性成分可能主要為小分子的黃酮類物質，具有良好的pH酸堿和溫度穩定性，而且它是第一株報道具有產黃酮能力的淡水、溶藻鏈霉菌；（3）HY的溶藻物質可引起尖頭藻藻絲的斷裂、細胞壁受損、內含物滲漏、類囊體膜結構紊亂。而且，溶藻物質還可快速抑制藻細胞的光合作用，誘導胞內合成過量的活性氧，引起氧化脅迫，造成氧化損傷，積累大量脂質過氧化產物丙二醛；（4）HY的溶藻物質可以快速抑制藻細胞內若干重要功能基因，包括光合作用相關基因（psbA，psaB，psaD，rbcL）、抗脅迫相關基因（fabZ，grpE，recA）、物質代謝相關基因（cmpA，ntcA，hetR，phoU）和擬柱孢毒素合成相關基因（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，具有一定的應用潛力。
圖3 溶藻菌Streptomyces sp. HY的工作機制圖
溫州大學為第一通訊單位，生環學院已畢業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基金重大項目（Grant No. LD21C030001）、國家重點研發項目（Grant No. 2021YFE0112000）和國家自然科學基金面上項目（Grant No. 32371634, No. 31970219, 和No. 32201352）和溫州市科技局項目（Grant No. S2023011）的資助。（作者：鄭夢雅）
原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2024.135152
