近日，中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院南海水產(chǎn)研究所張書飛等在海洋殺藻菌的殺藻機(jī)理研究方面取得新進(jìn)展，相關(guān)研究成果以“Quantitative proteomic analysis provides insights into the algicidal mechanism of Halobacillus sp. P1 against the marine diatom Skeletonema costatum”為題，發(fā)表在《Science of the Total Environment》上（黃洪輝為通訊作者）。該研究獲得廣東省自然科學(xué)基金等項(xiàng)目資助。全文鏈接https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.137048。

海洋藻華是一種全球性的生態(tài)災(zāi)害，其大面積爆發(fā)直接影響海洋生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定以及水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)等海洋產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。近年來，越來越多的海洋殺藻菌被篩選鑒定，“以菌治藻”已成為海洋藻華治理的一種全新方式。目前對(duì)海洋殺藻菌的研究主要集中在殺藻現(xiàn)象、生理學(xué)響應(yīng)等方面，對(duì)其深層次的殺藻機(jī)理還缺乏全面的了解。

南海所對(duì)海洋殺藻菌殺藻機(jī)理研究，主要圍繞一株嗜鹽桿菌對(duì)中肋骨條藻的殺藻作用機(jī)理，綜合運(yùn)用生理學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)的研究方法，比較分析殺藻作用下中肋骨條藻在生理水平以及蛋白質(zhì)水平的變化。研究發(fā)現(xiàn)，殺藻作用下中肋骨條藻細(xì)胞的蛋白質(zhì)、葉綠素以及總氮含量均顯著降低，而丙二醛（MDA）含量則顯著升高。此外，從中肋骨條藻中共鑒定到4582個(gè)蛋白質(zhì)，其中82個(gè)和437個(gè)蛋白質(zhì)的表達(dá)量分別在12 h和24 h處理組中存在顯著差異。對(duì)差異表達(dá)蛋白質(zhì)的功能進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，上調(diào)蛋白主要參與氧化脅迫響應(yīng)、蛋白質(zhì)降解以及細(xì)胞運(yùn)輸?shù)冗^程，而下調(diào)蛋白主要參與氮代謝、蛋白質(zhì)翻譯、光合色素合成以及細(xì)胞周期調(diào)控等過程。綜合分析生理學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)的研究結(jié)果，可以推斷殺藻作用抑制了中肋骨條藻對(duì)氮的吸收利用，同時(shí)抑制了細(xì)胞周期的順利進(jìn)行，最終導(dǎo)致中肋骨條藻細(xì)胞分裂活動(dòng)停止。此外，殺藻作用刺激中肋骨條藻細(xì)胞產(chǎn)生了過量的活性氧，活性氧的積累對(duì)細(xì)胞膜系統(tǒng)造成了氧化損傷，改變了細(xì)胞膜的通透性，大量胞外物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)使得細(xì)胞膨脹破裂死亡。該研究拓展了我們對(duì)海洋環(huán)境中“菌-藻”關(guān)系的認(rèn)識(shí)，也為殺藻微生物制劑的開發(fā)和海洋藻華的生物治理奠定了理論基礎(chǔ)。

圖1 殺藻作用下中肋骨條藻細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)變化

圖2 嗜鹽桿菌對(duì)中肋骨條藻的殺藻作用機(jī)理