快捷搜索:  www.ymwears.cn

学习如何对抗有害的藻类繁殖

在全球海洋的营养循环、食物链和气候中,以及越来越多的人为工业过程中,各种各样的浮游微生物,如藻类,发挥着不可或缺的作用。然而,对于几乎所有这些浮游微生物,除了一些标记序列外,我们对它们的基因知之甚少,而它们的形态、生物相互作用、新陈代谢和生态意义仍然是一个谜。

藻类产生了地球大气中一半的氧气,而且有些藻类被用于工业应用——比如为婴儿配方奶粉生产高-3脂肪酸,或者被用作生物燃料——所以有很多原因可以说明更好地了解藻类是有益的。然而,藻类还有另一方面,因为一些物种会造成有害的藻华(HABs),而这一直是特拉华大学的Kathryn Coyne的研究重点。

促进微生物的研究

帮助促进细胞指令的理解巩固微生物生活在海里,科因加入了全球100多名科学家从机构发布的编译方法,或协议,实验室实验,将有助于科学家更好地了解海洋藻类资源的遗传基础的文章在《自然》杂志上的方法。

这项工作是由戈登和贝蒂摩尔基金会的海洋微生物倡议资助的。Coyne在这次合作中所做的贡献,是专门与异源藻(Heterosigma akashiwo)合作,异源藻是一种能产生HABs的藻类。

关于akashiwo的一个神秘之处在于,虽然一些菌株产生可以杀死鱼的毒素,但其他菌株是无毒的。

“我们并不清楚它们会产生什么样的毒素。Coyne说,他是特拉华大学地球、海洋和环境学院(CEOE)的海洋生物科学副教授,同时也是特拉华海洋资助项目的主任。“我们也不知道为什么一些菌株会产生毒素,或者是什么刺激了这种毒素的产生。”

科学家经常利用基因组操纵来更好地了解微生物是如何对环境做出反应的,或者识别可能涉及特定反应的基因,比如毒素的产生。然而,与其他作为基因组操纵模型的藻类不同,阿卡什沃没有细胞壁,只有一层薄膜来保持细胞的形状。Coyne解释说,细胞壁的存在对基因组的操作是一个障碍,这类实验最初通常需要一些努力来去除细胞壁或使其更多孔。

因为H. akashiwo缺乏细胞壁,Coyne和她的研究团队提出基因组操作对这个物种可能更直接,并且能够通过在其他模型物种上成功的几种基因操作方法来证明这一点。

Coyne说:“我们创造了一种可以导入异质细胞的遗传物质,它可以使细胞对一种特定的抗生素产生抗药性。”“如果我们成功了,我们就能在这种抗生素中培育它们,而含有耐药性基因的细胞就能存活下来。”

Coyne与她实验室的博士后研究员Deepak Nanjappa、Pam Green和她的实验室成员、博士后研究员Vinay Nagarajan、特拉华生物技术研究所(DBI) Green实验室的研究助理Monica Accerbi一起工作。

他们一起尝试了几种方法,并对那些成功的方法进行了优化。其中一种方法被成功复制了好几次,这表明他们能够生产出一种基因改良的异西格玛。利用这种方法,科学家们现在可以探测异杂sigma akashiwo的基因组,从而更好地了解这个物种是如何对环境线索做出反应的,或者是什么基因导致了它的毒性。

该项目的目标之一是让所有开发出来的方法免费获得,这样科学家们就可以在他们自己的研究中使用这些信息。

Coyne说:“摩尔基金会资助这个项目的目的是希望在这项研究中开发出的所有方法都能被发表。”“这个项目没有什么是专有的,所以我们可以分享我们为异质sigma开发的任何协议。”

固定algicidal细菌

此外,Coyne在科学期刊《有害藻类》上发表了另一篇论文,详细介绍了她与CEOE的博士生王燕飞的工作,研究了杀藻细菌Shewanella,以及如何用它来治疗HABs。

Shewanella是一种从特拉华内陆海湾分离出来的杀藻细菌,目前正被开发为对HABs的生物控制。它分泌水溶性化合物,抑制鞭鞭毛虫的生长,单细胞生物体往往产生毒素和促成HABs。对这种希瓦内拉的其他研究表明,它对其他藻类、鱼类或贝类的生长没有负面影响。由于它是与当地水域隔离的,因此它可以被认为是控制有害有害物质的“环境中立”解决方案。

为了在自然环境中使用Shewanella来控制HABs,首先需要一种方法来安全地将这种细菌部署到HABs有风险的地区。

为了使这种HAB控制溶液更接近现实,Coyne和Wang将Shewanella固定在几种多孔材料中。由特拉华海洋基金资助的这项研究确定了每种物质在一段时间内如何很好地保留细菌,以及Shewanella的固定形态是否能有效地控制鞭毛藻的生长。

不像其他控制HAB的方法,如使用像硫酸铜这样的有毒化学物质,使用固定化杀藻细菌的优点是可以连续控制HAB,而不需要经常重复使用。当不再需要时,固定化的细菌也可以被去除。

本研究发现,海藻酸盐水凝胶是最成功的多孔材料,并有最好的保留希瓦氏细胞。

本研究还表明,在海藻酸微球中固定化的Shewanella细胞在控制有害菌种生长方面与游离菌种一样有效,同时对非有害的控制菌种没有负面影响。

总的来说,这项研究表明,固定化希瓦氏菌可以作为一种环境友好的方法来防止或减轻有害鞭毛藻的繁殖,并为未来的研究提供了见解和方向。

您可能还会对下面的文章感兴趣: