J ou rna l of W uhan B otan ica l R esea rch
戴瑾瑾，陈德辉3，高云芳，马庆
抑制的生活
(上海师范大学生命与环境科学学院，上海200234)
摘 要：综述了近20年来有关藻毒素检测技术、脱毒降毒方法、微囊藻毒素(MC)与环境因子关系、MC对水生生物的影响、合成机理、M icrocystis aeruginosa PCC7806专题及其他相关研究的进展。国内在此领域上的研究还比较薄弱，且更多集中在宏观层面上。 关键词：蓝藻；微囊藻毒素；富营养化
刻字笔中图分类号:X171;Q949.22+2 文献标识码:A 文章编号:10002470X(2009)0120090208
Research Progress on Cyanobacter i a l Tox i n
DA I J in2J in,CHE N De2Hui3,G AO Yun2Fang,MA Q ing
(College of L ife and Environm ent Sciences,Shanghai N or m al U niversity,Shanghai200234,China)
Abstract:I n this paper,the p r ogresses in the study on detecti on methods of cyanobacterial t oxin,methods of det oxificati on,relati on of m icr ocystin and envir on mental fact or,effects of m icr ocystin on aquatic organis m s,synthetic mechanis m of m icr ocystin and those of M icrocystis aeruginosa PCC7806,etc.are overvie wed.It is shown that the research in china is not powerful in this field,and most are f ocused on the macr oscop ic researches.
Key words:Cyanophyta;M icr ocystin;Eutr ophicati on
蓝藻(cyanophyta)也称为蓝绿藻(blue2green al2 gae)、蓝细菌(cyanobacteria)，是一类古老的原核生物，能进行放氧光合作用。蓝藻分布广泛，适应力强，生长在各种水体或潮湿土壤、岩石、树干及树叶上，其重要繁殖场所之一是淡水。在夏、秋季，湖泊、水库、池塘等有时因一些蓝藻大量繁殖形成水华，而且有的水华藻种释放毒素。据不完全统计，目前已知产生毒素的淡水蓝藻约12属26种[1]，其中主要产毒藻属为微囊藻属(M icrocystis)，可产生微囊藻毒素(m icr ocystin,MC)，其他如鱼腥藻属(A nabaena)、颤藻属(O scillatoria)及念珠藻属(N ostoc)的某些种也可产生毒素。世界各地因蓝藻毒素引发鱼类、贝类、鸟类甚至人类死亡事件的报道屡见不鲜。1988年在巴西的Bahia Itaparica水库受到蓝藻毒素污染引发超过2000人感染肠胃炎事件，影响延续了一个半月，共有88人死亡，而引发这次藻毒 素污染的水华蓝藻就是微囊藻。1996年巴西Caruaru血透析肝炎爆发事件，也是由水库源水中微囊藻毒素引发的，造成50人死亡。
近年来，国内外各大湖泊也相继出现蓝藻水华暴发的现象，湖泊富营养化问题也日益得到人们的关注。每年夏、秋季，我国巢湖、滇池、太湖、东湖等各大湖泊由于水体富营养化严重，频频暴发水华，给城市居民用水带来严重危机。国内学者也多次通力合作，治理各大湖泊。目前，我国在蓝藻水华的控制及蓝藻毒素相关研究领域，取得了一系列有价值的研究成果。而国外在此方面的研究已有几十年，研究较为深入，且范围甚广，主要包括光照、温度对藻类生长和产毒的影响，蓝藻与浮游动物落组成间的关系，检测蓝藻水华暴发的方法，电镜观察蓝藻细胞结构及对藻胆体等方面的研究。进入21世纪后，由于分子生物学的迅猛发展，国外研究者更加注重藻毒素在分子水平上的研究。在这种形势下，国内研究在近10年里也有了突飞猛进的发展，为我国的水治理打下了坚实的基础。
本文综述了近20年来国内外治理湖泊富营养化和蓝藻水华的多方面研究成果，从宏观和微观两方面总结了藻毒素检测技术、脱毒降毒方法、MC与
收稿日期:2008202228，修回日期:2008206218。
基金项目：云南省滇池蓝藻水华污染控制技术研究(K299205201204)。
作者简介：戴瑾瑾(1983-)，女，硕士研究生，研究方向为藻类生态学。 3通讯作者(Author f or corres pondence.E2mail:)。
环境因子关系、MC对水生生物的影响、合成机理及M.aeruginosa PCC7806专题等相关研究进展。多方面研究结果显示，国内在此领域上的研究还比较薄弱，且更多体现在宏观层面上。
1 蓝藻毒素及分类
蓝藻毒素主要是细胞内毒素，当细胞破裂或藻类腐烂分解后，毒素才会被释放到水体中，人类在皮肤接触、饮用、食用水生动物等过程中可能会导致中毒。中毒症状一般表现为视力下降、呼吸急促、呕吐、腹泻等。蓝藻毒素的分类方法有很多种，按毒素作用的靶位器官可分为肝毒素、神经毒素、皮疹毒素和细胞毒素等，按产毒蓝藻的种类可分为微囊藻毒素、鱼腥藻毒素(anat oxin)、束丝藻毒素(aphant oxin)等。
1.1 肝毒素
肝毒素主要包括微囊藻毒素、节球藻毒素(nodularin)及柱孢藻毒素(cylindr os per mop sin)等。此毒素由铜绿微囊藻(M icrocystis auerogenosa)、水华鱼腥藻(A nabaena flosaquae)、泡沫节球藻(N odu laria spum igena)、明胶颤藻(O scillatoria aga rdh ii)及念珠藻(N ostoc)等产生。以下主要介绍微囊藻毒素(MC)的发现史。
1878年Francis首次报道了动物饮用含有蓝藻的水而中毒死亡的现象，随后在欧、亚、非、南美洲等气候相似地区也有类似动物中毒死亡现象发生，因而引起了各方学者的重视。1958年Hughes等发现并分离得到铜绿微囊藻NRC21有系，之后1959年B ishop等对铜绿微囊藻NRC21品系的毒性作全面研究，发现这种微囊藻毒素是由7种氨基酸组成的小分子环状多肽。目前微囊藻毒素的分子结构已经研究清楚,MC的一般结构是环状七肽，分子量约为1k D左右，其结构为(D2丙氨酸2L2X2D2赤2甲基天冬氨酸2L2Z2ADDA2D2异谷氨酸2N2甲基脱氢氨酸)。其中ADDA是表达MC活性的必需基因，其结构改变或被去除，毒素的毒性都会降低。研究已发现的MC有70余种异构体。MC作用于肝脏，属于肝毒素，是蓝藻毒素的一种。由于MC能抑制真核细胞的蛋白磷酸酶PP1、PP2A，导致一些肿瘤抑制蛋白高度磷酸化而失活，因此是一种强促癌剂，对水体生物危害极大，间接危及人类健康。
1.2 神经毒素
神经毒素主要包括鱼腥藻毒素2a、鱼腥藻毒素2 a(s)、石房蛤毒素(saxit oxin)、新石房蛤毒素
(neosaxit oxin)、膝沟藻毒素(gonyaut oxin)等。由水华鱼腥藻、水华束丝藻(A phanizo m2enon flos2aquae)及螺旋颤藻(O scillatoria spirulina)所产生。主要作用于神经系统。神经毒素不稳定，半衰期短，自然条件下即可迅速降解为无毒。
1.3 皮疹毒素
皮疹毒素主要包括ap lysiat oxin、鞘丝藻毒素2a (lyngbyat oxin2a)等，主要发现于海洋蓝藻鞘丝藻中，皮疹毒素可能是蛋白激酶C的活化剂，具有促肿瘤作用，目前在淡水水体中还没有发现此毒素。
1.4 细胞毒素
桃园采集细胞毒素均有很强的杀细胞作用或抗生作用，有的还有促癌作用。能产生这类毒素的藻种属很多，如脂多糖(li popolysaccharide)。
2 藻毒素检测技术
目前，利用微囊藻毒素(MC)的生理化学特性，建立了MC的测定方法：生物测试法、化学测定法和免疫测定法。
生物测试法(B I O ASS AY)是最早采用检测MC 的常规方法，可较粗略地判断藻提取物是否有毒，且获得结果直观、快速。不足的是此法需消耗大量的藻毒素，灵敏性和专一性都较差，检测限高且不能区分毒素的种类，只能检测总的毒效。
高效液相谱检测法(high perf or mance liquid chr o mat ography,HP LC)是属于化学测定法中的一种。优点是准确灵敏，检测下限低，可达到ng/L级。能分离、纯化毒素。不足在于检测时必须依赖标样。标样少，则检测到的MC种类少，不能辨认其它MC。且检测时要反复接触有害物质甲醇，检测成
本也较高。
酶联免疫吸附法(enzy me linked i m munos orbent assay,EL I S A)是一种免疫测定法。优点是灵敏度极高，检测限低，可达到pg级水平。且需要样品量少，前处理简单，一般用于大规模筛选产毒株和水样。不足的是EL I S A不能用于毒素的种类鉴定,EL I S A 易受干扰，容易产生假阳性结果。
此外，还有细胞毒性检测技术和蛋白磷酸酶抑制试验等毒素分析方法，盛建武等[2]比较详细地综述了国内外在微囊藻毒素检测方面的各种不同研究方法和成果，同时总结比较了各方法的优缺点(详见表1)。随着经济的发展，我国在科学技术领域中资金和人力的投入不断加大，高效液相谱仪及液相谱/质谱联用必将成为未来我国在藻毒素检测方面的主要技术手段，从而推动藻类在产毒方面的
19
第1期 戴瑾瑾等：蓝藻毒素的研究概况
研究进程。而酶联免疫吸附法和蛋白磷酸酶制试验仍处于研究开发阶段，在检测精度、稳定性、操作性和经济性等方面都有待日后加强和提高。
表1 几种常用微囊藻毒素检测技术的比较
(引自盛建武等,2006[2])
Table1 Comparis ons with several common detecti on
methods ofMCs(cited fr om Sheng et al.,2006[2])
检测技术Detecti on technol ogy
优势
Advantages
劣势
D isadvantages
小鼠法B i oassay 毒素的有害效应
易检测到
操作简单
不能区分微囊藻
毒素的异构体
工作量较大
HP LC 对不同毒素可进行
定性和定量
样品需预处理;
缺乏标准品
设备庞大、昂贵;
需专业人员
EL I S A 可检测到毒素的不同
同系物；商品试剂盒的
出现大大方便了操作
高灵敏度
对多种同系物的识别
需要广谱抗体；商品化
的试剂盒可靠性需进
一步检验
标准不统一
PP I A 只监测PP1和PP2A
的抑制剂
高灵敏度
包装箱制作
测定毒素总量，不能区
分特异的毒素同系物
需要新制备的放
射性底物；放射性
废物的处理困难
细胞毒性监测Cyt ot oxicity
monit oring 用原代肝细胞可获得
高灵敏度
用建立的细胞系可
方便实验
原代肝细胞的生产
工作量大
建立的细胞系往往
灵敏度较低
另一方面,PCR技术在藻毒素的检测和分析方法上的研究已经成为一个热点，近几年国内外在此方面的研究也取得了一定的成果。潘卉等[3]提出了全细胞PCR检测法，结果表明,PCR方法对微囊藻藻株产毒能力的检测与常规PCR、B I O ASS AY、HP LC、E L I S A检测结果一致，且检测下限低于100 cells/mL。谢数涛等[4,5]在潘卉等的基础上，进一步改进了全细胞PCR检测法，不需要提取基因组DNA，对2mL水库水样进行简单的洗涤、浓缩后，即可直接用于PCR检测，之后又提出套式PCR检测法，检测下限达1～10cells/mL。此外，刘斌等[6]报道了一种新的MC检测法———极谱测定法，试验表明，毒素在1150～8100mg/L浓度范围内，极谱波高与微囊藻毒素浓度有良好的线性关系，检测限为0107mg/L。Lee等[7]提出用紫外荧光法检测水华蓝藻的暴发。可见，在众多研究人员提出各自不同的检测方法之时，相比而言,PCR技术以其巨大的优势已成为藻毒素检测中的一个新的研究趋势。无论提出何种新方法，其目的都是促使MC的检测和分析方法更加准确、经济和便捷。3 脱毒降毒方法
由于藻毒素能够致死大量水生生物，改变生物
的原有落组成，因此，到更加有效的方法去除藻毒素成为研究者越来越关心的问题。目前，有效去除水体中藻毒素的方法是物理去除、化学去除及生物降解。
3.1 机械除藻
沈银武等[8]对云南滇池蓝藻水华进行了机械除藻研究，研制了一种吸藻设备，提出利用重力振动、旋振和离心等方法收集富藻水，逐次浓缩、脱水后得藻泥；根据需要可对藻泥进行干燥，得到干藻粉。结果显示，清除蓝藻水华351d，共处理富藻水42648m3，折合清除水华蓝藻干重460183t。可见，采用机械方法清除蓝藻水华，能直接大量清除湖面蓝藻水华，且无明显负面影响。
3.2 活性炭吸附
W arhurst等[9]指出藻毒素质量浓度为20μg/L 的溶液，分别通过活性炭含量为0、10、50mg/L的炭柱时，出水中的藻毒素质量浓度分别为18106～19102μg/L、0146～1124μg/L、小于0108μg/L，可见，活性炭对藻毒素有很好的吸附作用。朱光灿等[10]也指出采用生物活性炭工艺去除饮用水中微囊藻毒素,HRT为115h对COD
M n
和UV
254
的去除率分别为5513%和3511%，对MC2RR、MC2YR和MC2 LR的去除率分别为60157%、63130%和68179%。像活性炭这样的物理法净化水体中的藻毒素，实际上是把藻毒素转移到另一种介质上，
造成介质染毒，同样会给环境带来二次污染。
3.3 化学药剂氧化
化学除藻是使化学品与藻细胞直接接触，发生氧化，导致细胞变异和破损死亡。目前已合成和筛选出的杀藻剂有：松香胺类、三连氮衍生物、有机酸、醛、酮以及季胺化合物等有机物和铜盐(硫酸铜、氧化铜)、高锰酸钾、磷的沉淀剂(Fe2+、Fe3+盐等)、氯
气、臭氧、漂粉精等无机物[11]。硫酸铜(CuS O
4
)是
应用最广泛的杀藻剂，其次是石灰(Ca(OH)
2
)，但向水中投加石灰提高pH值有助于抑制藻类生长,
这一点仍是有争议的。此外，三氯化铁(FeCl
3
)作为一种良好的藻类絮凝剂已经应用到蓝藻水华的治理上。总体来说，采用化学药剂除藻，势必对水质带来不同程度的危害，此种方法还有待于进一步完善，以期到一种合理的除藻方法，减少对水质带来的负面影响。
29武汉植物学研究 第27卷
3.4 光降解与光催化氧化
Tsuji等[12]指出MC侧链ADDA具有对UV敏感的共轭双键结构，可以通过UV照射破坏ADDA 基团而脱毒，研究结果表明，紫外光强度越强,MC 降解速度越快。陈晓国等[13]指出在254nm紫外光下MC2RR的光降解和异构化作用同时发生，光强增加和温度的升高均可加速MC2RR降解；当温度为25℃、光强为425μW/c m2时,MC2RR的降解半衰期约为2m in。而光催化氧化是比光降解更加有效的藻毒素去除方法。Ti O
2
是一种光催化剂,Shep2 hard等[14]研究指出，将Ti O2固定在玻璃纤维上，制成垂直膜紫外光催化氧化反应器，去离子水中MC2 LR、MC2RR在反应器中呈一级反应，半衰期分别为217、315m in，而湖水
中MC2LR、MC2RR的半衰期分别为519、717m in。可见，光催化氧化法具有很大的发展潜力，值得更进一步的深入研究，以开发出更加有效的催化系统。
3.5 生物降解
生物降解的原理和光降解原理相同，通过藻类病原菌、细菌等的作用，改变或去除MC侧链ADDA 的结构，使毒性降低。Takenaka等[15]研究发现从天然水体中分离得到的铜绿假单胞菌(Pseudo m onas aeruginosa)对藻毒素降解有功效，在初始质量浓度为50mg/L时,20d后的去除率达到90%以上。纪荣平等[16]运用HP LC对MC进行检测指出，人工介质上富集微生物对T MC2RR、T MC2LR、E MC2RR、E MC2LR平均去除率分别为6918%、9317%、4212%、6814%。此外，鞘氨醇单胞菌(Sph ingo m onas s p.)等也可降解藻毒素。李祝等[17]指出与其它水生生物相比，细菌具有较高的降解效率，在生物降解中起主导作用，可以通过微生物降解去除MC。生物降解虽不会带来环境污染问题，但也存在不利之处，在湖泊中大量投放食藻生物，可能会改变湖泊的生物种结构，破坏当地生态系统的安全性。
其他脱毒降毒的方法还有很多，诸如臭氧氧化法[18]、超声波法[19]等都对藻毒素的去除起到一定效果。针对湖泊蓝藻水华的治理应综合利用多种方法，有效去除藻毒素，防止恶性增殖和二次污染，从而达到改善水环境的目的。应着重加强藻毒素降解机理的研究，探索实际应用的可行性。
4 M C与环境因子的关系
由于MC是一类次生代谢产物，其产量和异构体类型受环境因子的影响很大[20]。许多研究表明，环境条件不同，产生MC的量也有很大差别。关于环境因子对藻类生长和产毒的影响，国内外都进行了一些实验室研究，主要侧重于光照、温度、氮、磷及氮磷比等方面，现以微囊藻为例，说明各环境因子在实验室条件下对藻类生长和产毒的影响。
4.1 光照强度对微囊藻生长和产毒的影响丙烯运输
光照对于微囊藻的生长和产毒来说，是一个重要环境因子。研究表明，低光强(10μE・m-2・s-1)能强烈抑制微囊藻的生长，当光强上升至50μE・m-2・s-1时，生长速度明显提高，而且随着光强增强，生长速率逐渐增加，直至光强为250μE・m-2・s-1时达到最大值0114/d；光强继续升高，生长速率出现缓慢下降趋势[21]。同时，在光强小于170μE・m-2・s-1的范围内，随着光强的升高，培养液中毒素浓度不断增加，当超过170μE・m-2・s-1，毒素浓度趋于稳定[21]。由此可见，在一定范围内低光强有利于微囊藻细胞的毒素产生。国外研究者也发现当光强在40～50μE・m-2・s-1之间时，微囊藻毒性达最大值[22]。
4.2 温度对微囊藻生长和产毒的影响
Van derW esthuizen[23]报道了温度和光照对产毒和生长的影响，结果显示，在15～20℃时，随着温度的上升，产毒量也呈直线上升趋势；在20℃时，产毒量达最大值；之后，随着温度增加，产毒量趋于下降，当温度大于28℃时，毒素量显著减少；且指出生长的最佳条件和毒素产生的最佳条件是不一致的，温度在30～35℃更适于生长，而25℃更适于产毒。Rapala等[24]更进一步证实了温度在25℃产毒量达最大值。
4.3 氮、磷及氮磷比对微囊藻生长和产毒的影响
在磷浓度不变，氮浓度为51158mg/L、氮磷原子比为16时，细胞相对生长速率达到最高；氮浓度相对较低时(3121mg/L)，培养液中的毒素和叶绿素a含量却较高，随着氮浓度的升高，两者均呈下降趋势并在一定范围内保持稳定[21]。Oh等[25]指出在磷受限制的条件下，由于固氮率低，使得藻的生长量减少，但毒素的含量反而升高。当氮浓度固定，细胞相对生长速率达到最高值时氮磷原子比为16，此时磷浓度为5176mg/L；与氮浓度梯度实验结果不同，培养液中毒素和叶绿素a变化趋势与生长速率一致，含量最高值出现在相对生长速率最高的条件下[21]。
此外，张玮等[20]指出在氮源充足时，低磷浓度下M.aer uginosa的MC含量较高；高磷浓度对M.aer uginosa
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第1期 戴瑾瑾等：蓝藻毒素的研究概况
的生长没有促进作用，并导致MC含量的降低。潘晓洁等[26]报道了滇池水体中MC含量变化与环境因子的关系，指出MC浓度主要由水体的总氮、总磷、叶绿素a和溶解氧以及透明度决定。
由此可见，对于微囊藻的生长和产毒来说，光照和温度是两个重要影响因子，而氮磷的影响目前国内外研究结论还没有达成共识，氮磷在影响蓝藻毒素的产生上有很大的可变性。且要说明的是上述研究多数是在实验室内进行，氮磷浓度范围远高于天然水体中的范围。因此，在实验室通过筛选或驯化出低氮磷需求的藻株，进而研究天然水体氮磷水平变化对微囊藻生长和产毒的影响，将是下一步的研究方向[21]。此外，蓝藻的产毒机理是一个很复杂的过程，环境因子的作用，影响到蓝藻的生长，进而调控藻毒素的产生，此方面还需做深入的研究。
5 M C对水生生物的影响
MC产生于含有蓝藻的水体中，对水生生物的影响是最直接的，危害也是最大的，此方面也是研究的焦点之一。已有研究表明,MC可在水生植物、浮游动物、鱼类和贝类等中富集，并对其产生影响，现分述如下。
5.1 浮游植物
关于MC对浮游植物生态效应的报道并不多。1978年,Keating首次报道了微囊藻的提取物可抑制硅藻的生长，并推测可能是其中的毒素起作用[27]。Singh等[28]认为MC有抗藻效应。高浓度的MC2LR (50μg/mL)短期暴露后，可抑制灰念珠藻(N ostoc m uscorum)和鱼腥藻(A nabaena BT1)的生长，并降低O2释放、叶绿素a含量和固氮酶的活性。陈德辉等[29]指出，在共培养试验中，微囊藻对斜生栅藻(S cenedes m us obliquus)的抑制能力相对而言是斜生栅藻对微囊藻抑制能力的7倍。胡智泉等[30]系统研究了MC对几种水华藻类的生理生态学效应，研究表明MC对不同的藻类的作用不同,MC对其它水华藻类的作用表现为抑制或杀死竞争者(细长聚球藻S ynechococcus elongatus、水华束丝藻)，促进后续藻类(蛋白核小球藻Ch lorella pyrenoidosa、斜生栅藻)的生长，由此推测MC在藻类种演替中扮演了较重要的角。胡智泉等认为，实际上微囊藻毒素的作用并非简单地对其他藻类表现为促进或抑制，其作用大小与毒素浓度、藻的种类、种密度有关[31]。5.2 水生植物
MC对水生植物的影响主要表现在对水生植物的吸收和代谢，以及对水生植物的它感作用和氧化胁迫方面。Pflug macher等[32]首次报道了MC可在挺水植物芦苇、伊乐藻的根、茎、叶中富集。之后越来越多的资料表明,MC可被水生植物吸收和代谢。Pflug macher[33]研究认为MC对水生植物有它感效应，可抑制金鱼藻(Cera tophyllum de m ersum)和狐尾藻(M yriophyllum spicatum)的生长。尹黎燕等[34]报道MC2RR在010001～10mg/L的浓度下，对苦草种子的发芽、子叶生长、真叶的形成和生长、不定根的形成和生长以及根毛的生长都有一定的抑制作用。
5.3 浮游动物
浮游动物是水生态系统的初级消费者，作为水生生物食物链的重要环节，与微囊藻等蓝藻直接相关。针对MC对浮游动物的影响，主要作了以下几个方面的研究(以蚤为例)：如有研究指出,MC对蚤的作用大小与蚤的种属差异、生长时期有关[35]；蚤对蓝藻的摄食是有选择性的，优先摄食无毒菌株，当可供选择的食物减少后，才会摄食有毒种类，这样蚤的种数量就会下降[36]；也有人认为，蚤并不能区分有毒与无毒的微囊藻细胞,MC对蚤的毒性大小取决于蚤对MC的摄取速度[37]；生活史方面，有人认为，微囊藻产生的MC2LR可导致蚤个体变小，死亡数量增加，初次繁殖年龄变大，繁殖力下降，并最终影响种增长[38]。此外，目前越来越多的研究者开始关注MC在浮游动物的落、种中的作用。如Fult on III[39]研究了铜绿微囊藻在浮游动物竞争关系上的作用，证实在实验室条件下，蓝藻水华暴发可以改变浮游动物的竞争关系，有利于小型水蚤类动物和桡脚类动物的发展，而对大型水蚤类动物的生长不利;Hanss on等[40]评估了MC浓度的季节动力学和一些富营养化湖中浮游动物落的竞争，证实了蓝藻毒素造成浮游动物的大小和落组成的改变，浮游动物更趋于小型化，落组成上的改变与Fult on III的研究结果接近，等等。可见，从整体上研究MC对水生态系统的作用显得尤为重要，值得进一步深入探究。
5.4 底栖动物
一些底栖动物如贻贝、螯虾等对MC表现出较大的耐受性，但是毒素在其体内有富集效应，可达到相当高的浓度，并通过食物链对人类健康造成潜在的危害。许多研究表明，贝类能够富集MC。Vas2 concel os等[41]在有毒的铜绿微囊藻水华中放养贻贝(M ytilus galloprovinvialis),16d后，发现该贝类能富集MC浓度高达1015μg/g干重。Beattie等[42]以河
49武汉植物学研究 第27卷
虾(A rte m iasalina)3个不同生长时期的个体进行实验，结果发现成体对MC有解毒作用。
5.5 鱼类
MC对鱼类也有很大影响。水体中含有一定浓度的MC可使鱼卵产生变异，使鱼类行为及生长异常，水华暴发也常使大量鱼类死亡。Baganz等[43]研究发现，暴露在低浓度的MC2LR下，斑马鱼在白天的活动性增强，增加毒素浓度，则白天活动明显减少，而夜间活动性却显著增强。许多研究证实,MC 对鱼类引起的病理症状主要包括肝、肾、鳃、心脏、脑等各种器官的损害，在此不再一一列举。
从上述内容可见，随着工农业的发展，人民生活方式的改变，大量营养盐进入湖泊、水库等，使得我国水体出现了不同程度的富营养化现象，水质恶化，鱼虾大量死亡，食物链被破坏，水体中浮游动植物的组成也发生了巨大的改变，同时，毒素在生物体中一级级累积，最终势必威胁人类的健康。因此，
加强开展在此领域的研究显得至关重要。其日后的发展，正如胡智泉等[31]所言，由于水生态系统是一个整体，各级食物链不可能孤立起作用，今后对MC的研究应放在整个生态系统的角度，强调其作为一个生态因子对整个水生态系统的结构与功能的影响。
6 M C合成机理
我国微囊藻水华以有毒的铜绿微囊藻为主，其毒素的产生受藻类的遗传和环境因素的共同影响。经Shi等[44]研究发现MC多分布于类囊体和类核中，少量存在于细胞壁和壳中。MC是通过非核糖体途径合成的一类低分子量的多肽类次生代谢产物。对于这一说法，也有学者并不认同,Harada[45]就认为MC不是二次代谢产物。但目前国内外多数学者还是认可MC是多肽类有生物活性的代谢产物。
像MC的这类物质统称为非核糖体肽(nonribo2 s omal pep tides,NRPs)。NRPs的生物合成是由非核糖体肽合成酶(nonribos o mal pep tide synthetases, NRPSs)、聚酮合成酶(polyketide synthases,PKSs)、NRPSs/PKSs杂合酶等多功能蛋白复合体完成[46]。其中NRPSs是合成MC的主要酶，在MC的合成过程中，也只有这种酶系参与。非核糖体多肽合成酶系(NRPSs)是一类多功能蛋白质复合体，能识别、激活、转运氨基酸底物并按特定顺序合成多肽，非核糖体多肽合成酶系同时具有酶和模板功能，因此被称为蛋白质模板[47]。国外在此方面的研究较早也较深入,MC合成酶基因的主要功能结构已基本清楚。Tillett等[48]全面报道了M icr ocystis aer uginosa PCC7806的藻毒素基因域构成，
指出通过基因突变，对突变体进行分析，发现在长55kb的DNA片断中到两个操纵子m cyA2C和m cyD2J，其中包括10个双向转录的开放阅读框;MC合成酶基因编码7个非核糖体肽合成酶模块(NRPSs)和聚酮合成酶(PKSs),7个基因分别是m cyG、m cyF、m cyE、m cyD、m cyA、m cyB、m cyC，其中m cyA、m cyB、m cyC编码NRPS,m cyE、m cyG编码NRPS2PKS,m cyD编码PKS,m cyF编码谷氨酸消旋酶。L i pmann等[49]在第一个多肽抗生素的非核糖体合成系统发现后不久提出了巯基化模板模型(thi o2te mp late model)；之后又有学者提出多载体模型(multi p le carrier model)[50]，根据NRPSs的蛋白质模板功能、多载体和载体巯基化等特点，目前认为多肽的非核糖体合成机理可概括为多载体巯基化模板(multi p le2carrier thi ote mp late)机理[46]。
7 M icrocystis aerug inosa PCC7806专题近年来，国际上有关M icrocystis aeruginosa
PCC7806的研究较多:D itt m ann[51]在1997年报道了微囊藻毒素是通过非核糖体合成，且在有毒藻种和无毒藻种间存在一个基本的不同点，即存在一个或更多个基因编码藻毒素合成;Rohrlack等[52]提出当用野生种PCC7806喂食动物，则更可能使水蚤中毒，但这些毒素并不会抑制其对食物的摄取;Kae2 bernick等[53]指出光照在藻毒素合成酶产生的作用上归因于光照的质量，此作用开始于某种极限强度，而这种强度不需要通过观察细胞内毒素的生物活性来反映;Tillett等[48]全面报道了M icrocystis aerug ino2 sa PCC7806的藻毒素基因域构成;W iedner等[54]研究了光照对M icrocystis aeruginosa PCC7806的毒素含量的作用，结果指出P AR对MC的产生有积极的作用;Pears on等[55]推测m cyH基
因的作用是作为藻毒素的输出者，与藻毒素生物合成路径密切关联; Nakasugi[56]鉴定了M icrocystis aeruginosa PCC7806中Tf p(Type I V p ili)的结构和基因组成；随后Naka2 sugi等[57]又分析了Tf p系统中pilT基因的功能; Pears on等[58]描述了m cyI基因，并指出M icrocystis aeruginosa PCC7806中产生的毒素在m cyI基因的作用下，能够产生甲基天冬氨酸盐。
8 分子水平上的其他研究
M l ouka等[59]研究指出有关铜绿微囊藻悬浮性
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第1期 戴瑾瑾等：蓝藻毒素的研究概况
