绿藻Oocystis borgei通过化感作用抑制铜绿微囊藻的机制及关键化感物质鉴定

针对蓝藻水华生态治理难题，中国科学院团队创新性探究了绿藻Oocystis borgei滤液对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)的化感抑制效应。研究发现滤液通过破坏细胞膜完整性、降低光合效率(Fv/Fm)等途径实现剂量依赖性抑制，并鉴定出关键化感物质3,5-二叔丁基苯酚(EC50=3.61 mg/L)，为精准治理有害蓝藻水华(HMBs)提供了物种特异性解决方案。

　　

随着全球水体富营养化加剧，蓝藻水华已成为威胁水生生态系统的"蓝色荒漠"。其中铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)作为产毒优势种，其释放的微囊藻毒素(MCs)不仅造成鱼类大面积死亡，更通过灌溉系统进入农田，导致水稻减产和土壤微生物功能紊乱。传统治理方法如紫外线照射、化学杀藻剂等存在效率低下或生态风险，亟需开发环境友好型控制策略。

中国科学院水生生物研究所的研究人员将目光投向自然界存在的"藻间战争"现象，首次系统研究了绿藻Oocystis borgei滤液对铜绿微囊藻的化感抑制机制。通过设置0%-100%梯度浓度实验，发现滤液能显著降低藻细胞密度(抑制率最高达89.6%)和叶绿素a含量，并首次证实其对光合系统II的关键参数F_v/F_m(最大光化学效率)和Y(II)(实际光化学效率)具有剂量依赖性抑制作用。研究论文发表在藻类研究领域权威期刊《Algal Research》上。

研究采用气相色谱-质谱联用(GC-MS)技术鉴定滤液成分，结合抑制实验筛选出7种活性物质。其中酚类化合物3,5-二叔丁基苯酚展现出最强抑制效果(7天EC₅₀=3.61 mg/L)，其抑制指数(IQ)达1.83。机制研究表明，该物质通过破坏细胞膜完整性，诱导胞内毒素释放，同时改变细胞组分——降低蛋白质类物质占比，增加腐殖质类物质含量，最终导致藻细胞死亡。

【生长抑制效应】25%浓度滤液意外表现出生长促进作用，而≥50%浓度组则呈现显著抑制。100%处理组在第7天抑制率达89.6%，细胞密度仅为对照组的10.4%。叶绿素a含量与光合参数变化呈现高度一致性，证实光合系统是化感作用的重要靶点。

【生理生化影响】流式细胞术显示滤液处理组膜完整性显著受损，伴随胞内活性氧(ROS)积累。三维荧光光谱揭示细胞组分发生特征性转变：酪氨酸/色氨酸类蛋白峰降低，类腐殖酸物质峰增强，这种转变与细胞凋亡过程高度相关。

【关键物质鉴定】除3,5-二叔丁基苯酚外，还鉴定出2,4-二叔丁基苯酚、芥酸酰胺等具有潜在抑制活性的物质。通过计算毒性当量，证实酚类化合物是主要的化感贡献者。

该研究首次系统阐明O. borgei通过多组分协同作用抑制蓝藻的分子机制，突破传统生物防治中单组分效率低的局限。发现的3,5-二叔丁基苯酚具有生态友好、靶向性强的特点，为开发新型"绿色杀藻剂"提供核心化合物。研究成果不仅为理解藻类种间竞争提供新视角，更对治理有害蓝藻水华具有重要应用价值，相关技术已申请国家发明专利保护。