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近年来，淡水湖泊富营养化严重，蓝藻水华频繁爆发，严重影响了淡水资源的有效利用，已经成为一个全球性的问题。中国的第三大淡水湖太湖（面积：2338km2）也不例外。太湖不仅为流域的工农业生产提供了宝贵的淡水，而且是沿岸城镇居民的重要饮用水水源。太湖流域位于长三角地带，人口密集，是中国经济最发达的地区之一。近些年来，富含氮、磷的工农业污水的排放引起了太湖水体严重的富营养化，进而导致了以铜绿微囊藻为最优势藻种的太湖蓝藻水华的频繁和大规模爆发。蓝藻水华的频繁爆发严重影响了太湖流域社会经济的可持续发展，也严重威胁到了流域居民的身体健康和饮用水安全。当前，用于水华防控的物理和化学手段，由于费用成本高，而且容易造成二次污染，因而它们的广泛应用受到了挑战。蓝藻水华的生物防控因其具有靶向性和环境友好性等优点而被视为控制蓝藻水华的很有发展潜力的有效手段。尤其是，溶藻细菌已被证实在水华消退过程中起着重要的作用，溶藻细菌在今后水华防控中将具有很好的应用前景。 随着藻菌互作研究的深入，一些溶藻菌及其溶藻物质已经被分离和鉴定出来，并被证明是有效溶藻的。但是，对这些溶藻化合物在溶藻过程中的相互作用机制，以及溶藻细菌在溶藻化合物合成过程中的调控机制仍然不清楚。筛选更加高效的溶藻细菌、分离鉴定相应溶藻物质，并对溶藻化合物在溶藻过程中的相互作用机制，以及溶藻细菌在溶藻化合物合成过程中的调控机制进行深入的研究，有助于设计新的、有效的防控蓝藻藻华的策略。 本研究从太湖严重富营养化的梅梁湾水域的蓝藻水华中，分离出了17株对源自太湖水华的铜绿微囊藻9110具有较好溶藻效果的溶藻细菌。经16S rRNA测序鉴定，这17株溶藻细菌主要集中在金黄杆菌属、气单胞菌属、假单胞菌属、伯克氏菌属、丛毛单胞菌属、鞘氨醇杆菌属、微小杆菌属。它们多数为革兰氏阴性细菌。 金黄杆菌GLY-1106对铜绿微囊藻9110具有最强的溶藻活性（六天溶藻率达98.8%）。研究发现，该菌不仅对微囊藻具有强的溶藻活性，而且对颤藻、绿藻、衣藻等其它藻也具有较好的溶藻效果（六天的溶藻率高于90%），说明金黄杆菌GLY-1106溶藻谱较广。金黄杆菌GLY-1106的溶藻模式是间接的，主要通过分泌胞外热稳定的溶藻活性物质进行溶藻。采用乙酸乙酯萃取，硅胶柱色谱、高效液相色谱等技术从金黄杆菌GLY-1106发酵液中分离、纯化出了两个对铜绿微囊藻具有溶藻活性的物质，并综合应用超高效液相色谱高分辨电喷雾离子化质谱联用技术、气相色谱电子轰击离子化质谱联用技术和核磁共振技术等解析了溶藻物质的化学结构。金黄杆菌GLY-1106的两个溶藻物质分别是：7-羟基-3-异丁基-六氢-吡咯[1,2-a]吡嗪-1,4-二酮（简称：环(4-羟基-脯氨酸-亮氨酸)，cyclo(4-OH-Pro-Leu)）和六氢-3-(2-甲基丙基)-吡咯[1,2-a]吡嗪-1,4-二酮（简称：环(脯氨酸-亮氨酸)，cyclo(Pro-Leu)）。cyclo(4-OH-Pro-Leu) 和cyclo(Pro-Leu)对铜绿微囊藻9110的半数有效浓度分别为1.26和2.70μg ml-1。 通过组合实验发现，金黄杆菌 GLY-1106所分泌的cyclo(4-OH-Pro-Leu)与cyclo(Pro-Leu)之间存在协同溶藻效应。实验发现，cyclo(4-OH-Pro-Leu)主要破坏蓝藻细胞的光合系统，中断蓝藻光合系统中光合电子的传递；cyclo(Pro-Leu)主要抑制藻细胞内抗氧化酶系统的活性。进一步在细胞水平从氧化还原稳态的角度解析了两种溶藻物质之间的协同机制：两种溶藻物质的组合使用使蓝藻细胞的光合能力和抗氧化酶活性同时被抑制，加速了氧化还原稳态的失衡，导致了细胞内活性氧水平的更快上升和氧化损伤（如：脂质过氧化）（实验结果也显示了这个变化）；另外，较高的活性氧水平可能进一步加速了抗氧化酶活性和光合能力的下降，进而导致蓝藻细胞内活性氧水平的更大幅度上升以及更大程度的氧化损伤（实验结果也显示了这个变化），最终导致蓝藻细胞死亡、裂解。 群体感应是一种细胞浓度依赖的细菌细胞之间的信息交流机制，对细菌许多的代谢功能和行为起着重要的调控作用。革兰氏阴性细菌中最常见的群体感应信号分子为氮酰基高丝氨酸内酯（AHL）。前期研究显示，群体感应系统可能在溶藻细菌细胞内合成溶藻物质的过程中起着一定的调控作用。为了进一步确证群体感应系统在溶藻细菌合成溶藻物质过程中的可能调控作用及相应调控机制，本研究采用AHL的生物传感器菌株紫色色杆菌CV026从17株溶藻细菌中筛选产AHL的菌株。研究发现具有最高溶藻活性的金黄杆菌GLY-1106不产生可检测的AHL。产生AHL的溶藻菌株主要集中在气单胞菌属、假单胞菌属、伯克氏菌属、鞘氨醇杆菌属。气单胞菌GLY-2107在产AHL的溶藻菌株中具有最高的溶藻活性，因此对其进行了进一步的研究。 研究发现，气单胞菌 GLY-2107具有较宽的溶藻谱，该菌不仅对微囊藻具有强的溶藻活性，而且对颤藻、绿藻、衣藻等其它藻也具有较好的溶藻效果（六天的溶藻率高于90%）。气单胞菌GLY-2107的溶藻模式是间接的，主要通过分泌胞外热稳定的溶藻活性物质进行溶藻。采用乙酸乙酯萃取，硅胶柱色谱和高效液相色谱等技术从气单胞菌 GLY-2107发酵液中分离、纯化出了两个对铜绿微囊藻具有溶藻活性的物质，并综合应用超高效液相色谱高分辨电喷雾离子化质谱联用技术、气相色谱电子轰击离子化质谱联用技术和核磁共振技术等解析了溶藻物质的化学结构。气单胞菌 GLY-2107的两个溶藻物质分别是：3-苯甲基-哌嗪-2,5-二酮（简称：环(甘氨酸-苯丙氨酸)，cyclo(Gly-Phe)）和3-甲基吲哚。3-甲基吲哚和cyclo(Gly-Phe)对铜绿微囊藻9110的半数有效浓度分别为1.10和4.72μg ml-1。 综合应用反相薄层层析-AHL生物传感器菌株检测技术、高效液相色谱四极杆飞行时间串联质谱联用技术鉴定了气单胞菌GLY-2107的AHL指纹。气单胞菌GLY-2107产两种AHL，分别为丁酰高丝氨酸内酯（C4-HSL）和己酰高丝氨酸内酯（C6-HSL）。通过对AHL合成酶基因及相应的受体基因敲除、并对AHL合成酶缺陷菌株进行化学回补、及对AHL受体基因缺陷菌株进行基因回补后发现，C4-HSL是关键的溶藻信号分子，并且3-甲基吲哚的合成受C4-HSL介导的群体感应系统的正调控，而cyclo(Gly-Phe)的合成受C4-HSL介导的群体感应系统的负调控。