群体和单细胞微囊藻胞外多糖的研究

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蓝藻水华的暴发给公共健康和环境安全带来了很大的危害,而微囊藻属是最常见的水华蓝藻种类,在自然界主要以群体的形式存在,而在实验室环境下主要以单细胞形态存在,微囊藻(Microcystis)产生大量胞外多糖(EPS),包括包裹在细胞外的胶鞘多糖(CPS)和释放到周围环境中的水溶性多糖(RPS)。胞外多糖是微囊藻群体形成的关键因素,为探究EPS在蓝藻水华发生中的生理生态学意义,迫切需要了解微囊藻EPS的生化特性。本文选择3株群体藻惠氏微囊藻(M.wesenbergii)H4、坚实微囊藻(M.firma)H54、铜绿微囊藻(M.aeruginosa)H78和3株单细胞藻惠氏微囊藻(M.wesenbergii)H2、坚实微囊藻(M.firma)H43、铜绿微囊藻(M.aeruginosa)H177,比较分析群体和单细胞藻株胞外多糖的生化特性差异,以及同一株微囊藻RPS与CPS组成的差异,探究胞外多糖生化特性对微囊藻群体形成的影响,以及微囊藻群体和单细胞形态转化之间的关系,对揭示蓝藻水华暴发的可能机理具有一定的参考作用。  所选的6株藻在3L锥形瓶中连续通气培养均能保持稳定的群体或单细胞形态,比较分析这些藻株的EPS的化学特性发现(1)群体微囊藻EPS产率(0.114~5.47pg.cell-1)总体大于单细胞EPS产率(0.059~0.473pg.cell-1),所有微囊藻RPS产率(0.223~5.47pg.cell-1)均大于其CPS产率(0.059~1.25pg.cell-1)。(2)所有藻株EPS均含葡萄糖醛酸和半乳糖醛酸两种酸性单糖,含5~7种中性单糖(葡萄糖、甘露糖、半乳糖、阿拉伯糖、木糖、岩藻糖和鼠李糖);(3)群体微囊藻表现出较高的疏水性(31.6%~66.4%),而单细胞微囊藻的疏水性都为0。(4)所有微囊藻EPS都含有糖醛酸、乙酰基和硫酸基,所有微囊藻RPS都含有丙酮酸,并且群体微囊藻RPS的丙酮酸含量(0.4%~5.7%)总体高于单细胞RPS的丙酮酸含量(0.3%~0.9%)。所有藻株CPS的乙酰基含量(2.0%~4.9%)均高于其RPS的乙酰基含量(0.7%~1.5%),群体CPS乙酰基含量(4.1%~4.9%)总体高于单细胞CPS乙酰基含量(2.0%~3.2%)。所有藻株CPS的硫酸基含量(5.5%~13.8%)均比RPS(3.7%~7.3%)的高。所有藻株CPS的糖醛酸含量(1.2%~4.3%)均低于其RPS的糖醛酸含量(2.4%~24.7%)。本文进而讨论了EPS化学特性对EPS水溶性和微囊藻群体形成的影响,以及对其生态学作用的影响。在这些生化特性中,乙酰取代基团被认为可能是影响微囊藻EPS生理生态学作用的一个重要因素。
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