滸苔多糖降解微生物采集、分離、篩選、鑒定及生長曲線測定(四)
3討論
滸苔中含有大量的滸苔多糖,加快多糖物質的降解和轉化,是提高滸苔生物質利用效率、實現資源轉化的關鍵,也是滸苔綠潮污染治理中重要的一環。因此,篩選出能高效降解滸苔多糖的微生物,為滸苔多糖降解提供優質菌種資源是非常必要且迫切的。而分析滸苔多糖降解菌的碳源利用譜可了解菌株對不同碳源的利用能力,為菌株的培養提供碳源指導。
本研究成功篩選出2株滸苔多糖降解菌:黃桿菌Algibacter lectus S7和交替單胞菌Alteromonas confluentis A1-6。值得注意的是,之前研究中報道的滸苔綠潮中常大量出現的交替單胞菌屬(Alteromonas sp.)在廣西北海樣品中多次分離到。而青島樣品中,只在海水樣品中分離到1株Alteromonas confluentis A1-6。一方面說明不同的地方滸苔多糖降解菌的組分有差異,另一方面可知Alteromonas confluentis是常見且重要的滸苔多糖降解菌。另外,課題組在青島海水樣品中分離到7株弧菌(Vibrio sp.),且屬于不同種。而在北海的海水樣品中只分離到1株弧菌。弧菌通常擅長降解幾丁質,有些也是病原菌。青島滸苔綠潮地大量出現弧菌,可能與綠潮引起蝦、蟹等富含幾丁質的生物死亡,使得此處幾丁質含量較高有關。同時也建議盡量避免在滸苔綠潮爆發海域活動或接觸污染海水,避免接觸到病原菌。
由于BIOLOG的測試碳源中沒有滸苔多糖及與其結構相似的多糖,因此,采用以滸苔多糖為唯一碳源的MMM培養基來測試菌株能否利用滸苔多糖進行生長。分離到的黃桿菌中只有Algibacter lectus S7生長良好,Cellulophaga lytica aA1-7能少量生長;交替單胞菌幾乎都能生長。由于MMM培養基營養成分簡單,菌株在MMM中的生長受到除碳源外的其他因素限制,因此繪制的生長曲線不明顯。從有生長的菌株中挑選Algibacter lectus S7和Alteromonas confluentis A1-6作代表,用2216E培養基培養并繪制生長曲線。結果發現2株菌能很好地利用滸苔多糖。由于滸苔多糖和木聚糖結構較相似,都富含木聚糖的單體,因此,重點比較菌株對滸苔多糖和木聚糖的利用能力。分析發現菌株A1-6對滸苔多糖的利用能力強于對木聚糖的利用能力,而菌株S7對滸苔多糖和木聚糖的利用能力相差不大。可以推測出交替單胞菌Alteromonas confluentis A1-6和黃桿菌Algibacter lectus S7分解利用滸苔多糖的代謝途徑不一樣。菌株A1-6對滸苔多糖這類結構的多糖利用較木聚糖有一定的偏向性,而黃桿菌S7對滸苔多糖和木聚糖的降解可能存在一個相似的酶系統,比如作用于木糖苷鏈的木糖酶,故而對含木糖的多糖降解能力更強。菌株對滸苔多糖的具體代謝途徑以及高效的滸苔多糖降解酶類的挖掘尚需進一步研究。
4結論
本研究以滸苔綠潮為背景,在廣西北海及山東青島的滸苔綠潮爆發地分離、鑒定了海水中及滸苔綠藻上附著的微生物,從北海樣品中分離到3種黃桿菌、4種交替單胞菌,從青島樣品中分離到4種黃桿菌、1種交替單胞菌。通過以滸苔多糖為唯一碳源的MMM成功篩選出2株代表性的滸苔多糖降解菌:黃桿菌Algibacter lectus S7及交替單胞菌Alteromonas confluentis A1-6。菌株S7可以利用滸苔多糖、木聚糖、葡萄糖、半乳糖和蔗糖;菌株A1-6可以利用滸苔多糖、葡萄糖、半乳糖、乳糖、木聚糖、蔗糖、可溶性淀粉、麥芽糖和糊精,2株菌均能高效分解利用滸苔多糖。本研究成功篩選出滸苔多糖降解菌株:黃桿菌Algibacter lectus S7及交替單胞菌Alteromonas confluentis A1-6,為海洋微生物及CAZymes對滸苔多糖的分解代謝機理提供了理論基礎,為工業上提高滸苔生物量回收利用效率提供新思路。