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为解决传统方法低估蓝藻黏液中微囊藻毒素（MCs）的问题，研究人员聚焦 Microcystis 优势水华黏液中 MCs 检测定量，对比多种分离提取方法。结果显示固定加热等法显著提高检测量，附着性胞外聚合物（EPS）中非共价结合 MCs 占比达 72%，为更精准评估 MCs 风险提供方法与依据。
在淡水生态系统中，蓝藻水华如同一场悄然蔓延的 “绿色危机”。当水体中营养物质富集，以 Microcystis 为代表的 colonial cyanobacteria（群体蓝藻）便会大量繁殖，它们被包裹在一层黏糊糊的 mucilaginous matrix（黏液基质）中，形成厚厚的水华。这些看似普通的绿色漂浮物，却暗藏威胁 —— 它们能产生微囊藻毒素（microcystins，MCs），这种毒素对人类和动物的健康构成严重风险，还会破坏生态平衡。
长期以来，科研人员致力于监测和量化 MCs，但传统方法存在明显局限。以往研究多通过简单过滤和甲醇提取来检测 MCs，然而这种方法可能遗漏了一部分与黏液中的附着性胞外聚合物（extracellular polymeric substances，EPS）结合的毒素。由于 EPS 具有高黏性，MCs 可能被其捕获，若不能准确检测这部分毒素，就会低估水体中的 MCs 含量，给环境风险评估带来偏差。正是在这样的背景下，这项关于蓝藻群体黏液中 MCs 检测与定量的研究显得尤为必要。
法国布雷斯特海洋开发研究所（Institut Fran?ais de Recherche pour l'Exploitation de la Mer，IFREMER）的研究人员开展了这项研究，相关成果发表在《Toxicon》。
研究人员于 2022 年 9 月 8 日从法国 Pen Mur 淡水水库的表面水华 scum 中采集 2L 水样，该样本经显微镜确认以 Microcystis 群体为主（>90%）。将样本在冷藏黑暗条件下带回实验室，分装到 50mL Falcon 管中用于 MCs 分析。主要采用了四种方法：经典过滤法（Method 1），即通过过滤获取滤膜上物质，经甲醇提取检测 MCs；离心结合冻干法（Method 2），离心样本后冻干沉淀进行检测；固定后加热溶解法，固定样本后分别加热 10 至 60 分钟，以提取并量化 MCs。
不同提取方法对 MCs 定量结果的影响
研究发现，不同提取方法得到的颗粒态 MC 浓度存在显著差异。经典过滤法（Method 1）测得的 MC 浓度最低，为 112.44±4.94μg?L-1，代表游离态 MCs（细胞内及与黏液 EPS 相关的 MCs）和吸附在大型环境颗粒上的 MCs。离心后冻干沉淀的方法（Method 2）显著提高了颗粒态 MC 浓度，达 153.98±15.65μg?L-1，可能因包含更多吸附 MCs 的环境颗粒。固定后加热溶解（10 至 60 分钟）进一步提高了颗粒态 MC 浓度，根据溶解时间不同，结果比经典过滤法高 1.6 至 1.9 倍。
附着性 EPS 中 MCs 的结合形式及占比
研究表明，附着性 EPS 中结合的 MCs 可能通过非共价键结合，其贡献占比高达 72%。这说明传统简单过滤方法未能捕获这部分与 EPS 非共价结合的 MCs，而离心、固定、冻干和加热等替代方法能够实现对这类 MC 形式的定量。
细胞内与附着性 EPS 中 MC 变体的差异
研究观察到细胞内和附着性 EPS 中的 MC 变体存在差异，这一发现为深入了解 MCs 在蓝藻群体中的分布和转运机制提供了新的线索。
研究结论与讨论部分强调，该研究揭示了传统过滤方法在 MCs 检测中的局限性，证明离心、固定、冻干和加热等方法能更全面地定量黏液相关 MCs，尤其是与附着性 EPS 非共价结合的部分。加热在检测黏液相关 MCs 中发挥关键作用，其对 MC 配额和生物可利用性有重要影响。同时，研究探讨了异养细菌对 EPS 相关 MCs 的降解作用，为理解 MCs 在环境中的归宿和生态风险评估提供了更全面的科学依据，有助于更精准地评估蓝藻水华毒素带来的健康和环境风险，为制定更有效的监测和防控策略奠定基础。
