海洋微藻與細(xì)菌相互關(guān)系的研究*

王晴晴，高金偉，時(shí)曉婷，賈旭穎，周文禮（天津農(nóng)學(xué)院水產(chǎn)學(xué)院/天津市水產(chǎn)生態(tài)與養(yǎng)殖重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300384）

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海洋微藻與細(xì)菌相互關(guān)系的研究*

王晴晴，高金偉，時(shí)曉婷，賈旭穎，周文禮
（天津農(nóng)學(xué)院水產(chǎn)學(xué)院/天津市水產(chǎn)生態(tài)與養(yǎng)殖重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300384）

摘 要：目前，海洋中微藻與細(xì)菌之間相互促進(jìn)和相互抑制的研究，已經(jīng)取得一定的進(jìn)展。文章為進(jìn)一步探討構(gòu)建海洋中，以藻—菌共生技術(shù)為核心的海洋生態(tài)調(diào)控，提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：海洋微藻 細(xì)菌 相互關(guān)系

隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的迅猛發(fā)展和化學(xué)藥物的使用，人類對海洋生態(tài)系統(tǒng)造成的不良影響，日益顯著。利用生物之間的復(fù)雜關(guān)系，進(jìn)行調(diào)控，達(dá)到生態(tài)平衡是改善水質(zhì)的安全技術(shù)。

微型藻類和細(xì)菌是海洋生態(tài)系統(tǒng)中，最重要的調(diào)節(jié)環(huán)境因子的生物種類，在維持環(huán)境穩(wěn)定和物質(zhì)循環(huán)中，發(fā)揮著極其重要的作用。海洋中生物多樣性和生物間的相互作用是維持生態(tài)平衡的基礎(chǔ)，因而，探明微藻和細(xì)菌之間的相互關(guān)系，有著重要的意義。

經(jīng)過漫長的生物進(jìn)化，海洋微藻與藻際細(xì)菌之間產(chǎn)生了相互促進(jìn)又相互競爭和抑制的關(guān)系。研究表明，在海洋中微藻周圍，圍繞著伴生細(xì)菌，并且不同的藻類，能吸引不同種類的細(xì)菌附生群落，藻類與細(xì)菌之間的相互作用，具有種間特異性［1］。此外，某些海洋細(xì)菌對微藻的溶藻現(xiàn)象有促進(jìn)作用。

1 海洋微藻與細(xì)菌的相互促進(jìn)

1.1 海洋微藻對細(xì)菌的促進(jìn)作用

微藻新陳代謝產(chǎn)生的大分子有機(jī)物，對細(xì)菌影響很大，在微藻細(xì)胞外，形成了一個(gè)對細(xì)菌生長有利的區(qū)域，這個(gè)區(qū)域類似于陸上根際環(huán)境，被稱為“藻際環(huán)境”。研究顯示，生長在微藻附近的細(xì)菌群落與游離的細(xì)菌群落，在群落結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)和生長情況方面，有明顯的區(qū)別，說明在不同的生存環(huán)境下，細(xì)菌種群結(jié)構(gòu)組成，受不同選擇性壓力的影響［2］。

1.2 海洋細(xì)菌對微藻的促進(jìn)作用

海洋細(xì)菌能夠通過多樣的代謝方式，參與海洋中各種物質(zhì)的轉(zhuǎn)化和分解，從而參與生物地球物質(zhì)循環(huán)，是重要的分解者。細(xì)菌對微藻生長的促進(jìn)作用，主要通過3種方式：提供生長要素和轉(zhuǎn)化生長因子、釋放信息素和減少有害毒物的侵害。

細(xì)菌為微藻提供的生長要素中，最顯著的是氮源。除此以外，細(xì)菌也能夠?yàn)槲⒃逄峁┢渌麩o機(jī)鹽。喬洪金［3］等研究了，水產(chǎn)養(yǎng)殖中常用的4種海洋微藻的伴生細(xì)菌，這些伴生細(xì)菌，可以分解微藻胞外產(chǎn)物，為微藻提供無機(jī)營養(yǎng)鹽，并且分泌促進(jìn)微藻生長的生長因子。陳靜［4］等由海藻培養(yǎng)體系中，分離獲得了根瘤菌N1，并通過實(shí)驗(yàn)證明，這株根瘤菌能明顯促進(jìn)自然帶菌扁藻和人工除菌扁藻的生長。

除了提供營養(yǎng)外，細(xì)菌還能夠保護(hù)微藻的生長環(huán)境。通過吸附、分解和轉(zhuǎn)化海洋中的重金屬、原油及化學(xué)污染物，減少或阻止有毒物質(zhì)對微藻的侵害。

2 海洋微藻與細(xì)菌的相互抑制

在同一生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)，對氧氣、營養(yǎng)物質(zhì)等的需求，會導(dǎo)致細(xì)菌和微藻之間的競爭關(guān)系，二者都會體現(xiàn)出對方的抑制或拮抗。

2.1 海洋微藻對細(xì)菌的抑制作用

藻類對細(xì)菌的抑制作用，可分為直接抑制和間接抑制等2種方式。其中，直接抑制表現(xiàn)為，微藻細(xì)胞分泌抗生素類物質(zhì)，抑制或殺死細(xì)菌；間接抑制是指微藻通過促進(jìn)某些細(xì)菌的生長，使這些細(xì)菌成為優(yōu)勢種群，從而抑制了別種細(xì)菌的增長。

周成旭［5］等發(fā)現(xiàn)，硅藻等海洋微藻產(chǎn)生的β-葡聚糖有明顯的抑菌活性；席波等學(xué)者提取了10種微藻粗多糖，探究其對細(xì)菌的抑制作用，結(jié)果顯示，不同微藻的粗多糖，對不同種類的細(xì)菌，有不同程度的抑制作用，其中，杜氏鹽藻對大腸桿菌和藤黃八疊球菌等有明顯的抑制作用；李俠［6］等探究了6種海洋微藻的抗菌能力，其中，塔胞藻的抗菌譜最廣，亞心形扁藻和塔胞藻對枯草芽孢桿菌的抗性最強(qiáng)。

2.2 細(xì)菌對海洋微藻的抑制作用

藻際環(huán)境中，菌類對海藻的抑制作用，主要體現(xiàn)在營養(yǎng)競爭、釋放毒素和溶藻3個(gè)方面。

在自然海洋系統(tǒng)中，沒有外源營養(yǎng)物質(zhì)補(bǔ)充的情況下，細(xì)菌與藻類競爭營養(yǎng)物質(zhì)，這種競爭使得微藻與細(xì)菌的數(shù)量處在一個(gè)平衡的狀態(tài)，這種營養(yǎng)競爭是普遍存在的，并且具有廣泛性和多樣性。

除此之外，細(xì)菌還可以通過分泌毒素或類似物來抑制藻類細(xì)胞的正常生長。鄭立［7］等探究了15株海洋共棲異養(yǎng)細(xì)菌的代謝產(chǎn)物，對2種赤潮微藻的抑制作用，結(jié)果顯示，有7株共棲細(xì)菌對微藻有不同程度的抑制作用。

產(chǎn)生溶藻酶類是細(xì)菌通過誘導(dǎo)一些胞外代謝物質(zhì)，間接攻擊宿主而抑制或殺死藻類。其溶藻機(jī)理分為，直接溶藻和間接溶藻：前者是細(xì)菌直接接觸藻細(xì)胞，從而引起靶細(xì)胞裂解，史榮君［8］等證明了海洋細(xì)菌N3對錐狀斯氏藻和海洋原甲藻有較好的溶藻效果，且溶藻方式是直接溶藻；后者是細(xì)菌分泌纖維素酶消化藻細(xì)胞的細(xì)胞壁，使藻細(xì)胞破裂。目前，已知的主要溶藻方式是間接溶藻。

參考文獻(xiàn)

［1］ HENDRIK SCH FER1，ABBAS2 B.，WITTE2 H.，et al. Genetic diversity of ‘satellite’ bacteria present in cultures of marine diatoms . FEMS Microbiology Ecology，2002，（NO.1）：25-35.

［2］ HANS-PETER GROSSART1，*，LEVOLD1 F.，ALLGAIER2 M.，et al. Marine diatom species harbour distinct bacterial communities . Environmental Microbiology，2005，（No.6）：860-873.

［3］ 喬洪金，劉相全，馬晶晶，王際英，張利民. 5株海洋微藻伴生細(xì)菌的分離鑒定與功能分析 . 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，（第29期）：14421-14424.

［4］ 陳靜，朱強(qiáng)，朱明，莫照蘭，閻斌倫. 根瘤菌N_1對扁藻生長影響的研究 . 水產(chǎn)科學(xué)，2012，（第2期）：111-113.

［5］ 周成旭，田甜，陳海敏，et al. 海洋微藻β-葡聚糖的生物活性分析 . 海洋與湖沼，2014，（01）：66-72.

［6］ 李俠，鄭法新，程璐. 6種海洋微藻提取物抑菌活性研究 . 德州學(xué)院學(xué)報(bào)，2007，（第6期）：61-64.

*基金項(xiàng)目：農(nóng)業(yè)部水產(chǎn)品加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放項(xiàng)目：蛋白和小球藻CGF對環(huán)境因子脅迫響應(yīng)及分子機(jī)理研究（NYJG201508）；國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放課題：黃海水華優(yōu)勢種海鏈藻爆發(fā)的環(huán)境機(jī)理（SOED1419）