中国海洋大学 山东 青岛 266000

1 假交替单胞菌属

3.6亿平方公里的广阔海洋,约占地球表面积的70.8%,分别含有潮间带、海洋表层、深海和热液口等生态系统,生物资源蕴含丰富,物质代谢网络(物质能量循环)极其复杂,具有不可替代的地位在生物地球化学循环中。而假交替单胞菌属是一个遍及海洋各处的特有细菌属,在海洋生态系统中扮演着不可或缺的角色,假单胞菌属于1995年建立[1],目前假单胞菌包括从海洋环境(海水,藻类,海洋无脊椎动物;鱼类)中分离出来的40多个物种[2-4]。该属菌株能分泌色素、胞外多糖、胞外酶和抗菌溶菌物质[5]等多种物质,这些胞外活性物质有降解琼脂、抗菌溶菌和裂解藻类等多种生物功能,在工业养殖中的生物防治、赤潮治理,在工业生产和新型海洋药物的开发及利用等方面具有极大的应用前景。目前假交替单胞菌属有超过40个种,该属菌株的细胞均为革兰氏阴性、杆状、好氧异养型、生长需钠离子、DNA的GC含量一般为37%-50%、有鞭毛辅助自身运动。

2 杀鱼假交替单胞菌的分类地位

杀鱼交替单胞菌广泛分布于海洋环境中,是一类好氧异养型、有鞭毛的革兰氏阴性细菌。杀鱼假交替单胞菌属属于细菌界(Bacteria),变形菌门(Proteobacteria),γ-变形菌纲(γ-proteobacterium)交替单胞菌目(Alteromonadales)假交替单胞菌科(Pseudoalteromonadaceae)、假交替单胞菌属(Pseudoalteromonas)。。当前的Pseudoalteromonaspiscicida经历了两次历史重命名。最初,Pseudoalteromonaspiscicida于1954年被命名为Flavobacteriumpiscicida,当时是从佛罗里达西南海岸[6]的“赤潮”水域中分离出来的。此后,人们发现F.piscicida的鞭毛均匀地极性化,而不是最初描述的富集性,并且在1965年对Pseudomonaspiscicida进行了一般性重新分配[7]。随着分子鉴定的发展,根据基于小的亚基核糖体DNA序列的系统发育分析,将它分配给假单胞菌属Pseudoalteromonaspiscicida[8]。基于16SrRNA基因序列的系统发育分析(图1-1),假交替单胞菌属可分为两个大类别,产色素类群(16个种)均,不产色素类群(23个种),不产色素的菌株内部多数种的序列一致性非常高,甚至超过了99%呈现出单独分枝,杀鱼假交替单胞菌是产色素菌株,对生长条件的要求相对严格(1-6%NaCL浓度、可利用的有限碳源物质等),但是其能分泌出多种胞外生物活性物质(毒素,胞外酶,抗菌物质、色素等),相比之下,不产色素的菌株则可利用更广泛的碳源并可耐受更宽泛的环境条件[9]。PH

3 杀鱼假交替单胞菌的系统发育研究

不同的形态学特征、序列异同是区分不同种假交替单胞菌的主要依据。

4 杀鱼假交替单胞菌研究展望

杀鱼假单胞菌在自然界很普遍,通过产生抗菌化合物来减少竞争性菌群。P.piscicida杀死Vibrioparahaemolyticus,它的溶解性囊泡从杀鱼假单胞菌菌株表面直接转移到弧菌细胞表面,随后在弧菌细胞壁消化溶解成孔,与这些囊泡相关的酶可能负责细胞壁中孔的消化溶解[10]。这些发现可能有助于益生假单胞菌灭活病原体的益生菌,并可能导致酶和其他具有药理价值的抗菌化合物的分离。且其抗菌活性受到种内和种间群体感应系统的调控,受群体感应调控的抗菌物质为邻苯二甲酸异辛酯[11]。杀鱼假单胞菌的抑菌抗菌特性为开发具有药用潜力的天然化合物建立模型,也为海洋微生物作为海洋活性物质的药源提供新的依据,在水产养殖和食品安全,控制环境中生物膜的形成以及食品加工中具有潜在的应用。

杀鱼假交替单胞菌通常和真核生物呈共生关系[12],有助于我们研究微生物与宿主之间相互关系的重要机制。其遍及在海洋环境中,它们的适应机制和存活策略具有多样性和有效性,有助于我们研究海洋微生物生态系统的多样性。多种不同的胞外活性物质的分泌,表明其代谢途径的多样性,有助于研究微生物的新陈代谢及其调控机制,在微生物分子生物学研究领域具有重要的意义。一些极端条件下杀鱼假交替单胞菌遗传机理的研究对微生物菌种选育、改良和培养工艺等的创新同样具有重要理论价值。

有害藻类水华(harmfulalgaeblooms)的爆发则是水体富营养化引起的生物污染现象,且现在已成为普遍存在的水体环境问题,随着全球水体富营养化程度加剧,其造成的环境问题和经济损失日益引起人们的关注,因此对有害藻类的控制受到国内外有关专业人士的重视。目前防治水华的方法是物理和化学方法,效果微乎其微。杀鱼假交替单胞菌分泌的胞外酶可以溶解藻类细胞和抑制藻类孢子萌发,作为可以进行有害藻类水华生物防治的微生物,杀鱼假交替单胞菌具有较大的应用前景。

生物污损(biofouling)是有害海洋微型或大型生物在物体表面的一种不良沉积。它的出现严重地降低着船舶的性能和寿命,使船舶变慢、灵活性减弱、燃油消耗增加等。引起海洋生物污损的生物主要为菌类和藻类,杀鱼假交替单胞菌能够分泌的胞外活性物质抑制多种细菌和藻类生长[10],通过其研究为高效、无毒的生物防污剂的开发提供新的思路和技术支持。

受盐度的影响脱氮技术在淡水养殖研究和应用上优于海水养殖脱氮技术,随着工业化海水养殖产业的快速发展,该技术已成为一个重要的产业需求,杀鱼假单胞菌菌株兼备去除水体中的氨氮和对虾病原菌副溶血弧菌的功能[13],既能改善对虾养殖的水环境,又能防控对虾急性肝胰腺坏死,可以减轻海水无机氮污染方面拥有广阔应用前景。深入研究利用微生物去除水中的氨氮和亚硝氮,充分开发微生物在工业化海产养殖中的应用,为海水养殖可持续发展提供技术支持。

图1-1 假交替单胞菌属内各种的系统发育关系(Bowan 2007)