海洋微藻与细菌相互关系的研究*

王晴晴，高金伟，时晓婷，贾旭颖，周文礼（天津农学院水产学院/天津市水产生态与养殖重点实验室，天津 300384）



海洋微藻与细菌相互关系的研究*

王晴晴，高金伟，时晓婷，贾旭颖，周文礼
（天津农学院水产学院/天津市水产生态与养殖重点实验室，天津 300384）

摘 要：目前，海洋中微藻与细菌之间相互促进和相互抑制的研究，已经取得一定的进展。文章为进一步探讨构建海洋中，以藻—菌共生技术为核心的海洋生态调控，提供参考依据。

关键词：海洋微藻 细菌 相互关系

随着工农业生产的迅猛发展和化学药物的使用，人类对海洋生态系统造成的不良影响，日益显著。利用生物之间的复杂关系，进行调控，达到生态平衡是改善水质的安全技术。

微型藻类和细菌是海洋生态系统中，最重要的调节环境因子的生物种类，在维持环境稳定和物质循环中，发挥着极其重要的作用。海洋中生物多样性和生物间的相互作用是维持生态平衡的基础，因而，探明微藻和细菌之间的相互关系，有着重要的意义。

经过漫长的生物进化，海洋微藻与藻际细菌之间产生了相互促进又相互竞争和抑制的关系。研究表明，在海洋中微藻周围，围绕着伴生细菌，并且不同的藻类，能吸引不同种类的细菌附生群落，藻类与细菌之间的相互作用，具有种间特异性［1］。此外，某些海洋细菌对微藻的溶藻现象有促进作用。

1 海洋微藻与细菌的相互促进

1.1 海洋微藻对细菌的促进作用

微藻新陈代谢产生的大分子有机物，对细菌影响很大，在微藻细胞外，形成了一个对细菌生长有利的区域，这个区域类似于陆上根际环境，被称为“藻际环境”。研究显示，生长在微藻附近的细菌群落与游离的细菌群落，在群落结构、系统和生长情况方面，有明显的区别，说明在不同的生存环境下，细菌种群结构组成，受不同选择性压力的影响［2］。

1.2 海洋细菌对微藻的促进作用

海洋细菌能够通过多样的代谢方式，参与海洋中各种物质的转化和分解，从而参与生物地球物质循环，是重要的分解者。细菌对微藻生长的促进作用，主要通过3种方式：提供生长要素和转化生长因子、释放信息素和减少有害毒物的侵害。

细菌为微藻提供的生长要素中，最显著的是氮源。除此以外，细菌也能够为微藻提供其他无机盐。乔洪金［3］等研究了，水产养殖中常用的4种海洋微藻的伴生细菌，这些伴生细菌，可以分解微藻胞外产物，为微藻提供无机营养盐，并且分泌促进微藻生长的生长因子。陈静［4］等由海藻培养体系中，分离获得了根瘤菌N1，并通过实验证明，这株根瘤菌能明显促进自然带菌扁藻和人工除菌扁藻的生长。

除了提供营养外，细菌还能够保护微藻的生长环境。通过吸附、分解和转化海洋中的重金属、原油及化学污染物，减少或阻止有毒物质对微藻的侵害。

2 海洋微藻与细菌的相互抑制

在同一生态系统内，对氧气、营养物质等的需求，会导致细菌和微藻之间的竞争关系，二者都会体现出对方的抑制或拮抗。

2.1 海洋微藻对细菌的抑制作用

藻类对细菌的抑制作用，可分为直接抑制和间接抑制等2种方式。其中，直接抑制表现为，微藻细胞分泌抗生素类物质，抑制或杀死细菌；间接抑制是指微藻通过促进某些细菌的生长，使这些细菌成为优势种群，从而抑制了别种细菌的增长。

周成旭［5］等发现，硅藻等海洋微藻产生的β-葡聚糖有明显的抑菌活性；席波等学者提取了10种微藻粗多糖，探究其对细菌的抑制作用，结果显示，不同微藻的粗多糖，对不同种类的细菌，有不同程度的抑制作用，其中，杜氏盐藻对大肠杆菌和藤黄八叠球菌等有明显的抑制作用；李侠［6］等探究了6种海洋微藻的抗菌能力，其中，塔胞藻的抗菌谱最广，亚心形扁藻和塔胞藻对枯草芽孢杆菌的抗性最强。

2.2 细菌对海洋微藻的抑制作用

藻际环境中，菌类对海藻的抑制作用，主要体现在营养竞争、释放毒素和溶藻3个方面。

在自然海洋系统中，没有外源营养物质补充的情况下，细菌与藻类竞争营养物质，这种竞争使得微藻与细菌的数量处在一个平衡的状态，这种营养竞争是普遍存在的，并且具有广泛性和多样性。

除此之外，细菌还可以通过分泌毒素或类似物来抑制藻类细胞的正常生长。郑立［7］等探究了15株海洋共栖异养细菌的代谢产物，对2种赤潮微藻的抑制作用，结果显示，有7株共栖细菌对微藻有不同程度的抑制作用。

产生溶藻酶类是细菌通过诱导一些胞外代谢物质，间接攻击宿主而抑制或杀死藻类。其溶藻机理分为，直接溶藻和间接溶藻：前者是细菌直接接触藻细胞，从而引起靶细胞裂解，史荣君［8］等证明了海洋细菌N3对锥状斯氏藻和海洋原甲藻有较好的溶藻效果，且溶藻方式是直接溶藻；后者是细菌分泌纤维素酶消化藻细胞的细胞壁，使藻细胞破裂。目前，已知的主要溶藻方式是间接溶藻。

参考文献

［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］ 乔洪金，刘相全，马晶晶，王际英，张利民. 5株海洋微藻伴生细菌的分离鉴定与功能分析 . 安徽农业科学，2012，（第29期）：14421-14424.

［4］ 陈静，朱强，朱明，莫照兰，阎斌伦. 根瘤菌N_1对扁藻生长影响的研究 . 水产科学，2012，（第2期）：111-113.

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

［6］ 李侠，郑法新，程璐. 6种海洋微藻提取物抑菌活性研究 . 德州学院学报，2007，（第6期）：61-64.

*基金项目：农业部水产品加工重点实验室开放项目：蛋白和小球藻CGF对环境因子胁迫响应及分子机理研究（NYJG201508）；国家重点实验室开放课题：黄海水华优势种海链藻爆发的环境机理（SOED1419）