细菌数量动态变化和相应的胞外酶活性在回应一个热带浮游植物爆发Chattonella滨

文摘

的raphidophyteChattonella滨(Subrahmanyan) Hara & Chihara布鲁姆对海洋生态系统造成致命的影响报道间歇性地从印度海域。在目前的研究中,在一个周期采样Chattonella滨布鲁姆地区,马埃,2011年10月29日和11月1日27日(在布鲁姆的不同阶段)来评估相关的细菌数量及其胞外酶的活动。微生物群落的组成Chattonella滨布鲁姆显示二十倍的细菌负荷增长nonbloom区域。细菌属微球菌,黄杆菌属,弧菌,假单胞菌在下降阶段,显著增加的开花。细胞外酶生产的评估也显示,菌株的比例明显增加,有效的蛋白酶生产,表明蛋白水解细菌盛开崩盘的可能作用。本研究揭示了细菌群落演替在布鲁姆和表明细菌盛开监管起着重要的作用。

1。介绍

海洋raphidophycean藻类Chattonella滨(Subrahmanyan) Hara & Chihara牵扯一个居住舱有毒物种在世界上尤其是在日本和中国1]。在印度,Chattonella滨布鲁姆间歇性地报道,印度的西南海岸2,3]。由鱼毒素由动物区系的死亡率Chattonella滨开花之前已报告(4]。渔民之间的缺乏认识社区在沿海地带以及动物区系的死亡率的现象,即使在低水平创造了一个惊人的局势疫区。因此,需要了解开花的生物调节器的作用,特别是减少风险的细菌,这样开花事件变得重要。到目前为止,没有这样的报告是可用的Chattonella滨青春不谢。已经认识到,细菌和藻类中扮演着关键角色之间的交互的生物学和生态学藻类和窝藏附着菌群(有害藻类的物种5]。海洋细菌群落组成及其胞外酶活动可以发生巨大的变化在浮游植物爆发(6]。滇池流域的可培养的细菌的表型在波弗特海的海岸附近水域根据季节和地理在海藻的显示所有分离菌株往往差别很大从nonblooming海洋环境(7]。相关的细菌数量及其多样性控制藻类在一定程度上通过调节生产抗生素的8),或羟基原子团的分泌有毒细菌(9]。相反,产生的生物活性物质相关的细菌会反过来影响藻华动力学(10]。本文关注的是可培养的细菌社区联系在一起Chattonella滨布鲁姆和这些相关细菌的胞外酶生产潜力。这项研究的结果给了一个洞察的重要细菌属可能发挥潜在的作用Chattonella滨布鲁姆监管以及可能的细菌产生的胞外酶的作用控制盛开。

2。材料和方法

2.1。研究区和样本收集

大量开花Chattonella滨(Subrahmanyan)观察Hara & Chihara马希(11°42′18 n, 75°32′36 e)(图1),所选车站的赤潮监测项目的一部分的地球科学,印度政府。细菌学的分析样本Chattonella滨布鲁姆和额外的参考样本地区附近以外的盛开的区域定期收集2011年10月29日和11月1日27日,无菌转移到无菌聚乙烯瓶。

2.2。隔离相关的菌株

布鲁姆样本过滤无菌真空过滤装置。藻细胞被离心收获和被使用一个用超声发生器(超音速&材料有限公司、美国)为了分离相关的细菌细胞的藻类。表面镀层的可耕种的分数进行细菌ZoBell海洋琼脂2216 e介质(HiMedia、印度)合适的稀释后开花和nonbloom参考样本和盘子随后被孵化28±2°C的48 - 72小时。集落形成单位(CFU)的数量清点,表示为CFU毫升⁻¹水样和纯化菌株被常规生化试验确定通用的水平(11]。

2.3。胞外酶的筛选

藻类的潜力相关细菌产生胞外酶是由琼脂扩散法(12]。营养琼脂媒体海水的pH值7.2补充各自的基质,1%明胶蛋白酶测试中,脂肪酶三丁酸甘油酯为1%,0.5%鞣酸木质酶、淀粉酶、淀粉0.5%纤维素羧甲基纤维素0.5%,0.01%的酚酞二磷酸磷酸酶测试和1.5%的海藻酸钠alginase测试。测试时各自的试剂,显示颜色的文化或间隙区被视为积极的殖民地。蛋白酶活动是由发展间隙地带的殖民地之后15%氯化汞处理的解决方案。脂肪酶以及木质素积极殖民地显示间隙区2 - 5天后孵化。淀粉酶的殖民地显示间隙区Lugol的碘溶液处理时。纤维素酶阳性菌落显示间隙区在一个明亮的红色背景在CMC琼脂充斥刚果红染料(1毫克/毫升)。磷酸酶活动是由粉红色的颜色在殖民地的发展在酚酞琼脂受到氨气味。海藻酸钠降解海藻酸裂解酶处理时显示为一个间隙区10% (w / v)氯化十六烷吡啶。

2.4。测量表面水特征

微藻的分类识别,10公升的布鲁姆样本保存在阴凉黑暗/ 30分钟解决运动型raphidophyte细胞。上层清液是倒的“厚”垫Chattonella细胞转移到清洁的聚乙烯瓶。为定量分析几滴Lugol碘作为防腐剂添加。生活也采集样本进行定性研究Chattonella种虫害易受防腐剂(13]。识别是一个标准的基础上,分类的关键(14]。

原位测量不同的水文变量如温度、盐度、pH值是用标准工具。叶绿素一个(排名一个)营养(亚硝酸盐、硝酸盐、磷酸盐、硅酸盐)进行分析(15)的帮助下日立u - 3900紫外可见分光光度计。溶解氧和初级生产力是衡量温克勒的方法。

3所示。结果与讨论

3.1。比较有负载盛开和Nonbloom样本

定期抽样Chattonella滨布鲁姆显示增加总异养细菌(有)负载在下降阶段的布鲁姆相比nonbloom样品。那有记录为10.9×10⁴cfu毫升⁻¹在抽样的第一天。第二个和第三个树苗,有27.5×10⁴cfu毫升⁻¹和175×10⁴cfu毫升⁻¹分别,而有彩虹在nonbloom样本1.2×10⁴cfu毫升⁻¹,3.2×10⁴cfu毫升⁻¹和4.9×10⁴cfu毫升⁻¹在第一、第二和第三个采样,分别(图2)。总异养细菌负荷的变化布鲁姆和nonbloom之间均有显著的周期性采样的日子(单向方差分析)。人口高峰相关细菌或生物量据报道在或接近死亡阶段的藻华在中国的厦门海(16]。逐渐增加的总异养细菌负荷布鲁姆地区显示细菌盛开崩盘的可能作用。

3.2。在布鲁姆和Nonbloom示例比较通用的成分

Chattonella滨布鲁姆显示浮游细胞计数下降的连续采样的包庇一些细菌属微球菌和芽孢杆菌主要是紧随其后的是吗黄杆菌属,弧菌,李斯特菌,莫拉克斯氏菌属,葡萄球菌,链球菌,棒状杆菌属,和假单胞菌(图3)。黄杆菌属,弧菌,和假单胞菌spp。,记录为开花相关的细菌(17- - - - - -19),也被发现是相关的c .码头青春不谢。定期采样,它已经发现,相关的细菌在细胞丰度属显示相当大的差异。布鲁姆强度下降,大量的微球菌,假单胞菌,和弧菌种虫害是观察。增加这样一个特定的开花相关的细菌已经报道(17,19]。相关的细菌属开花动态影响。微球菌,弧菌,假单胞菌,黄杆菌属,和芽孢杆菌种虫害丰富在这raphidophycean布鲁姆据报道algicidal活动在几个其他海藻的记录(19- - - - - -22]。在目前的研究中,特定菌群的优势在下降阶段的藻华观察表明细菌的可能作用调节藻类的繁殖。这样一个显著的变异组成百分比的通用的多样性以及细菌属nonbloom地区没有被观察到。(图4)。相关的细菌可能发挥他们的活动通过直接接触细胞或细胞外代谢产物生产。

3.3。比较生产潜力的细胞外酶的细菌从布鲁姆和Nonbloom样本

细菌隔绝的样本筛选产生胞外酶的能力。在细菌的能力有相当大的差异产生各种细胞外酶(数据5和6)。蛋白酶酶生产商的百分比是更多的样品。细胞外蛋白酶具有algicidal活动(19,23]。细菌能够产生蛋白酶的百分比在采样周期分别为43%,45%,48%,第一,第二,第三天的取样,分别。统计学上有意义的蛋白酶生产细菌盛开和nonbloom采样周期天(单向方差分析)。结果表明至少某些algicidal细菌强加他们的algicidal效应细胞外蛋白酶生产。

3.4。在布鲁姆地表水特征

物理化学特征显示不同阶段的显著变化Chattonella滨布鲁姆(表1)。2011年10月27日,Chattonella滨布鲁姆是单一的,记录细胞丰度为4.5×10⁶细胞l⁻¹与叶绿素一个浓度为10.89μg l⁻¹。第二天的观察,细胞丰富的Chattonella滨消退4×10⁶细胞l⁻¹。一些硅藻种类Coscinodiscus asteromphalus埃伦伯格,Coscinodiscus辐状埃伦伯格,Odontella aurita(Lyngbye) C。Agardh也被观察到。叶绿素一个9.83浓度也消退μg l⁻¹。最后一天的观察,2011年11月1日,现存量Chattonella滨再次下降到3.8×10⁵细胞l⁻¹增加大量的硅藻和甲藻Coscinodiscus asteromphalus埃伦伯格(48细胞l⁻¹),Coscinodiscus辐状埃伦伯格(18细胞l⁻¹),Cylindrotheca股薄肌(Brebisson kutz交货)Grunow (26 l细胞⁻¹),Pleurosigma aestuarii(Brebisson ex kutz) W。史密斯(18细胞l⁻¹),Ceratoneis梭形藻属埃伦伯格(10细胞l⁻¹),Hantzschia滨(Donkin) Grunow(8细胞l⁻¹),Odontella aurita(Lyngbye) C。Agardh(12细胞l⁻¹),Chaetoceros decipiens克里夫(12细胞l⁻¹),Campylodiscus ecclesianusGreville(8细胞l⁻¹)和低数量的甲藻等Prorocentrum细长的shutt(7细胞l⁻¹),考试弹器(Ehrenberg) F。戈麦斯(4细胞l⁻¹)。叶绿素一个6.69浓度也消退μg l⁻¹。周期性采样的日子,它可以发现布鲁姆在细胞丰度和叶绿素呈逐渐下降趋势一个浓度。第一天的周期采样温度和盐度下降逐渐增加,pH值观察。据报道,最适温度和盐度Chattonella滨在实验室文化是25°C和30事业单位,分别为(24]。然而,有几个报告显示最佳条件的变化Chattonella滨盛开的(25]。在目前研究开花的强度高,第一天温度是25°C和开花强度减弱随着温度的增加在接下来的几天。盛开的Chattonella滨喜欢一个富氮条件尤其是硝酸(1]。在目前的调查也发现,硝酸的浓度在第一天高,逐渐消退的布鲁姆发生硝酸盐浓度下降在接下来的几天。

4所示。结论

赤潮是一种潜在的重要现象,如今有更多的涉及威胁人类健康和环境,包括有害影响在自然和文化资源,旅游,世界各地的生态系统。的细菌有algicidal效果可以作为生物防治制剂藻花最少的不良影响生态系统。先前的研究已经揭示了存在的细菌在浮游植物爆发和增加丰富的开花后崩溃。本研究也支持这一发现,为Chattonella滨布鲁姆的下降阶段,细菌属微球菌,黄杆菌属,弧菌,假单胞菌特别与藻华显示逐渐增加。相关的细菌产生的胞外蛋白酶被发现algicidal活动(19,23]。本研究的结果也支持上述观察细菌的比例,能够阐述细胞外蛋白酶被发现增加的下降阶段开花。微球菌,黄杆菌属,弧菌,假单胞菌种虫害显示逐步增加丰富的连续的阶段Chattonella滨开花,也有效的蛋白酶生产,这表明他们可能作用algicidal活动通过直接接触或蛋白酶生产。

细菌动力学在浮游植物爆发可能导致社区转变作文从头到衰退期(6]。不同群体的生长条件不统一的细菌,生物和非生物因素的影响和促进社区成分连续变化(26]。浮游植物水华增加微粒和溶解有机物在水中导致细菌生产和胞外酶活性的增加(27,28]。因此可能细菌动力学在浮游植物爆发反映了一系列有机环境的变化不断支持适应物种的生长。功能性细菌群落的变化也表明显著增加细菌的生长和酶活性(6]。因此,从目前的研究中,可以得出的结论是,有一个接一个的细菌中Chattonella滨布鲁姆和胞外酶,特别是蛋白酶,这些细菌产生的盛开中起关键作用终止关键物理化学等因素的变化随着温度、盐度和硝酸。与这相关的细菌属开花,微球菌,黄杆菌属,弧菌,假单胞菌潜力,也有很高的蛋白酶酶生产和可以调节的连续的阶段Chattonella滨开花,从峰值下降。然而,进一步的研究是必要的理解个体细菌和胞外酶的作用盛开的监管。

利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

承认

作者欣然承认金融援助中心的海洋生物资源与生态、地球科学、印度政府。

引用

1. 梁z . Wang m元,y, s . Lu”效应的温度和有机和无机营养的成长Chattonella滨(Raphidophyceae)从大亚湾南海。”Oceanologica学报,30卷,不。3、124 - 131年,2011页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
2. r . Jugnu诉Kripa,”的影响Chattonella滨[(Subrahmanyan) hara et chihara 1982]布鲁姆在喀拉拉邦海岸渔业资源,印度。”印度海洋科学杂志》上,38卷,不。1,第88 - 77页,2009。视图:谷歌学术搜索
3. a . m . Thomas m·g·Sanilkumar k.c. Vijayalakshmi, a . a·穆罕默德·哈达,a . v . Saramma。”Chattonella滨布鲁姆在沿海海域马希,西南印度。”当前的科学,卷103,不。6,624 - 626年,2012页。视图:谷歌学术搜索
4. m . Endo y Onoue, a . Kuroki“Neurotoxin-induced心脏障碍及其作用,鱼暴露的死亡Chattonella滨”,海洋生物学,卷112,不。3、371 - 376年,1992页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
5. 美国语言,s . Viegas诉Mascarenhas l·平托和g·j·多赛特”,原核生物与有毒适宜lusitanicum在文化,”海洋有害藻华p . Lassus, g . Arzul e . Erard p . Gentien和c . Marcaillou, Eds。页44-51,拉瓦锡,巴黎,法国,1995年。视图:谷歌学术搜索
6. l .黎曼g . f .管家,f·阿扎”动力学的细菌群落组成和活动期间mesocosm硅藻水华,“应用与环境微生物学,卷66,不。2、578 - 587年,2000页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
7. t·r·Kaneko麻省理工学院Krichevsky, m·r·阿特拉斯”数值分类法从波弗特海的细菌,”普通微生物学杂志,卷110,不。1,第125 - 111页,1979。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
8. c . g .技巧,r . j .安徒生和p . j .哈里森”环境影响因素的生产从海洋腰鞭毛虫抗菌代谢物,Prorocentrum最低”,加拿大渔业和水产科学》期刊上第41卷。。3、423 - 432年,1984页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
9. 佐藤t . Oda t . Akaike k . et al .,“氢氧自由基生成赤潮藻类,”生物化学和生物物理学的档案,卷294,不。1、中山,1992页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
10. h·h·塞利格,“红潮机制:空间和时间尺度上,”在海里有毒浮游植物水华,Eds Smayda和y .清水。,pp. 819–824, Elsevier, New York, NY, USA, 1993.视图:谷歌学术搜索
11. r . e . Buchnan和n e·吉本斯Bergey限定的细菌学手册美国马里兰州巴尔的摩,Williams &威尔金斯,8日版,1974年。
12. p .格哈特·r·g·e·默里r . n . Costilov et al。手动常规细菌学方法美国微生物学会,华盛顿,美国,1981年。
13. j . Throndsen“浮游海洋鞭毛虫,”识别海洋浮游植物c·r·托马斯,艾德,页591 - 729,学术出版社,纽约,纽约,美国,1997年。视图:谷歌学术搜索
14. c·r·托马斯识别海洋硅藻和甲藻、学术出版社,纽约,纽约,美国,1997年。
15. j·d·h·斯特里克兰和t·r·帕森斯海水分析的实用手册加拿大渔业研究委员会,1972年。
16. c·杨,李y, y, w .郑,y,, t .郑在布鲁姆所造成的细菌群落动态Akashiwo sanguinea在厦门海域,中国。”有害藻类,20卷,第141 - 132页,2012年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
17. x Mayali f·阿扎姆,“Algicidal细菌在大海和它们对赤潮的影响,“真核微生物学杂志,51卷,不。2、139 - 144年,2004页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
18. c . e .兔e . Demir k·j·科因美国克雷格•加里·d·l·Kirchman和d·A·哈钦斯”细菌,抑制的增长Pfiesteria piscicida和其他甲藻、”有害藻类,4卷,不。2、221 - 234年,2005页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
19. a . m .托马斯·m·g . Sanilkumar k.c. Vijayalakshmi, a . a . m .哈达,a . v . Saramma。”Proboscia alata(Brightwell))及开花在沿海水域Bekal,西南印度。”当前的科学,卷106,不。12日,第1646 - 1643页,2014年。视图:谷歌学术搜索
20. 蔡明俊。金,S.-Y。宋,S.-J。李,“海洋细菌的分离、鉴定和algicidal活动Cochlodinium polykrikoides”,应用藻类学杂志,20卷,不。6,1069 - 1078年,2008页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
21. 吉泽章,m .和田横田,和k . Kogure。”弧菌sagamiensissp. 11月,发光的海洋细菌隔绝海水。”一般和应用微生物学杂志》上卷,56号6,499 - 507年,2010页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
22. b . x, y y, s . j .白et al .,“一种新型海洋细菌algicidal有毒腰鞭毛虫适宜tamarense”,在应用微生物学字母,51卷,不。5,552 - 557年,2010页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
23. S.-O。李,j·加藤:Takiguchi et al .,”一个细胞外蛋白酶参与algicidal海洋细菌的活动Pseudoalteromonas25 sp.应变。”应用与环境微生物学,卷66,不。10日,4334 - 4339年,2000页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
24. j·a·马歇尔和通用Hallegraeff”比较有害藻类的生态生理学Chattonella滨(Raphidophyceae)来自南澳大利亚和日本海域,“浮游生物研究期刊》的研究,21卷,不。10日,1809 - 1822年,1999页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
25. 中村y和m . m .渡边,“增长的特点Chattonella安迪瓜(Raphidophyceae),“日本的海洋社会杂志》上,39卷,不。3、110 - 114年,1983页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
26. j . Pernthaler F.-O。Glockner, s . Unterholzner a . Alfreider r . Psenner和r·阿曼“季节性社区和人口动态深海细菌和古菌的高山湖泊,“应用与环境微生物学,卷64,不。11日,第4306 - 4299页,1998年。视图:谷歌学术搜索
27. r . j . Chrost”特征和意义β——在湖水葡糖苷酶活动。”湖泊和海洋,34卷,不。4、660 - 672年,1989页。视图:谷歌学术搜索
28. g . m . Søndergaard p . j . l . b . Williams Cauwet et al .,“净积累和溶解有机碳通量和溶解有机氮在海洋浮游生物的社区,”湖沼学和海洋学,45卷,不。5,1097 - 1111年,2000页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索

版权

版权©2014年雕像m·托马斯et al。这是一个开放分布式下文章知识共享归属许可,它允许无限制的使用、分配和复制在任何媒介,提供最初的工作是正确引用。