浒苔多糖降解微生物采集、分离、筛选、鉴定及生长曲线测定(四)
3讨论
浒苔中含有大量的浒苔多糖,加快多糖物质的降解和转化,是提高浒苔生物质利用效率、实现资源转化的关键,也是浒苔绿潮污染治理中重要的一环。因此,筛选出能高效降解浒苔多糖的微生物,为浒苔多糖降解提供优质菌种资源是非常必要且迫切的。而分析浒苔多糖降解菌的碳源利用谱可了解菌株对不同碳源的利用能力,为菌株的培养提供碳源指导。
本研究成功筛选出2株浒苔多糖降解菌:黄杆菌Algibacter lectus S7和交替单胞菌Alteromonas confluentis A1-6。值得注意的是,之前研究中报道的浒苔绿潮中常大量出现的交替单胞菌属(Alteromonas sp.)在广西北海样品中多次分离到。而青岛样品中,只在海水样品中分离到1株Alteromonas confluentis A1-6。一方面说明不同的地方浒苔多糖降解菌的组分有差异,另一方面可知Alteromonas confluentis是常见且重要的浒苔多糖降解菌。另外,课题组在青岛海水样品中分离到7株弧菌(Vibrio sp.),且属于不同种。而在北海的海水样品中只分离到1株弧菌。弧菌通常擅长降解几丁质,有些也是病原菌。青岛浒苔绿潮地大量出现弧菌,可能与绿潮引起虾、蟹等富含几丁质的生物死亡,使得此处几丁质含量较高有关。同时也建议尽量避免在浒苔绿潮爆发海域活动或接触污染海水,避免接触到病原菌。
由于BIOLOG的测试碳源中没有浒苔多糖及与其结构相似的多糖,因此,采用以浒苔多糖为唯一碳源的MMM培养基来测试菌株能否利用浒苔多糖进行生长。分离到的黄杆菌中只有Algibacter lectus S7生长良好,Cellulophaga lytica aA1-7能少量生长;交替单胞菌几乎都能生长。由于MMM培养基营养成分简单,菌株在MMM中的生长受到除碳源外的其他因素限制,因此绘制的生长曲线不明显。从有生长的菌株中挑选Algibacter lectus S7和Alteromonas confluentis A1-6作代表,用2216E培养基培养并绘制生长曲线。结果发现2株菌能很好地利用浒苔多糖。由于浒苔多糖和木聚糖结构较相似,都富含木聚糖的单体,因此,重点比较菌株对浒苔多糖和木聚糖的利用能力。分析发现菌株A1-6对浒苔多糖的利用能力强于对木聚糖的利用能力,而菌株S7对浒苔多糖和木聚糖的利用能力相差不大。可以推测出交替单胞菌Alteromonas confluentis A1-6和黄杆菌Algibacter lectus S7分解利用浒苔多糖的代谢途径不一样。菌株A1-6对浒苔多糖这类结构的多糖利用较木聚糖有一定的偏向性,而黄杆菌S7对浒苔多糖和木聚糖的降解可能存在一个相似的酶系统,比如作用于木糖苷链的木糖酶,故而对含木糖的多糖降解能力更强。菌株对浒苔多糖的具体代谢途径以及高效的浒苔多糖降解酶类的挖掘尚需进一步研究。
4結论
本研究以浒苔绿潮为背景,在广西北海及山东青岛的浒苔绿潮爆发地分离、鉴定了海水中及浒苔绿藻上附着的微生物,从北海样品中分离到3种黄杆菌、4种交替单胞菌,从青岛样品中分离到4种黄杆菌、1种交替单胞菌。通过以浒苔多糖为唯一碳源的MMM成功筛选出2株代表性的浒苔多糖降解菌:黄杆菌Algibacter lectus S7及交替单胞菌Alteromonas confluentis A1-6。菌株S7可以利用浒苔多糖、木聚糖、葡萄糖、半乳糖和蔗糖;菌株A1-6可以利用浒苔多糖、葡萄糖、半乳糖、乳糖、木聚糖、蔗糖、可溶性淀粉、麦芽糖和糊精,2株菌均能高效分解利用浒苔多糖。本研究成功筛选出浒苔多糖降解菌株:黄杆菌Algibacter lectus S7及交替单胞菌Alteromonas confluentis A1-6,为海洋微生物及CAZymes对浒苔多糖的分解代谢机理提供了理论基础,为工业上提高浒苔生物量回收利用效率提供新思路。