微藻对常用抗生素敏感性的研究进展_麻晓霞

收稿日期：2011-10-27；修回日期：2011-12-14

基金项目：宁夏高等学校科学研究项目，国家大学生创新实验项目（101074923），宁夏大学大学生创新实验项目

（11HGG04）

作者简介：麻晓霞（1980-），女，宁夏银川人，讲师，硕士，研究方向：生物质能源研究。

通信作者：马玉龙E-mail：nxylma@163．com ·综述·

微藻对常用抗生素敏感性的研究进展

麻晓霞，马丽萍，石勋祥，马玉龙

（宁夏大学化学化工学院，宁夏银川750021）

摘要：在微藻培养过程中，需在藻液中加入抗生素以达到除菌、抑菌的目的。对近年来微藻的抗生素纯化技术进行了综述，对选择抗生素的方法、抗生素抑菌机理及常用抗生素对微藻培养的影响等方面进行了归纳和分析，并对无菌化培养的研究前景做了展望。

关键词：微藻；抗生素；研究进展

中图分类号：Q946文献标志码：A文章编号：1005-5673（2012）01-0083-04

The research progress of sensitivity of microalgaes to common antibiotics

MA Xiao-xia，MA Li-ping，SHI Xun-xiang，MA Yu-long

（College of Chemistry and Chemical Engineering，Ningxia University，Yinchuan750021，China）

Abstract：Antibiotics are added into the medium used for microalgaes culture to inhibit the growth of bacteria．This paper reviews the action mechanism of antibiotic，the influence of antibiotic on microalgaes culture，and the future prospect of ster-ile culture．

Key words：Microalgaes；Antibiotics；Research progress

藻类尤其是微藻，富含蛋白质、脂肪、EPA、DHA 等多种生物活性物质，具有生长快、产量高、可定向培养、适应能力强、易调控等特点，种类繁多、生物量大、分布广，引起了各个领域学者的高度关注。目前，微藻广泛应用于开发生物质能［1］、固定吸收CO

2

［2］、生物吸附治理水体重金属［3］等领域。

微藻的纯种培养和保存是其应用的基础和关键性环节，也是研究其生理、生化、营养价值、药理学、毒理学等必不可少的步骤［4］。在微藻的常规培养中，藻液中存在大量的不同种类的杂菌，这些杂菌与藻类之间存在着密切的联系，它们既可能促进微藻的生长，也可能抑制其生长，因此藻、菌之间的关系一直是微藻研究的重要课题之一。而防治污染则是微藻培养过程中最重要的一环。通常情况下，少量杂菌不会影响藻种的正常培养，但当某种有害菌大量繁殖时，会使藻种生长减慢，藻体老化和下沉死亡，从而限制了微藻的生长繁殖。因此，预防被其他微生物污染是微藻无菌化培养的一个重要研究领域。

抗生素可抑制水生细菌的繁殖，在除菌、抑菌方面表现出了强大的作用［5］。人们在研究微藻培养过程中，往往需在藻液中加入抗生素，以达到除菌、抑菌的目的。目前微藻对抗生素敏感性研究仍参差不齐。本文作者就近年来微藻无菌化技术中抗生素法的研究进展作一综述。

1抗生素法无菌化作用原理

抗生素（Antibiotics）是微生物的代谢产物或合成的类似物，能抑制其他微生物的生长和存活，而对自身不会产生严重的影响。抗生素的主要作用是抑制细菌的生长，它主要是通过影响细菌菌体的代谢过程，改变细菌的菌体形态而发挥其抑菌和杀菌作用，其作用机制主要包括以下4种类型：抑制细菌细胞壁的合成、与细胞膜相互作用、干扰蛋白质的合成以及抑制核酸的转录和复制［6］。

由于藻和细菌对抗生素的敏感性有一定差异，因而可以利用抗生素除去与藻共存或污染的细

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微生物学免疫学进展2012年第40卷第1期Prog in Microbiol Immunol Feb．2012，Vol．40，No．1 DOI:10.13309/ki.pmi.2012.01.010

菌［7］。选用合适的抗生素是关键问题，而理想的抗生素应具备2个特点，即抑（杀）菌活性强和差异毒力大［8］。抗生素差异毒力的大小是由其作用机制所决定的，是指所选用抗生素对杂菌的灭杀或抑制作用，与其对微藻损伤程度之间的差异。差异毒力越大，越有利于除去杂菌。当抗生素在干扰杂菌的某一代谢环节时，而此环节恰好微藻不具有，此时便显示出较大的差异毒力。

从抗生素的作用机制来看，更适于真核型微藻的培养与纯化。抗生素对藻类本身有直接的作用，既可能作为毒物抑制藻类的生长，又可能在特定浓度时发生毒物刺激效应，进一步激活蛋白酶，调节合成以及诱导基因表达等，从而促进微藻细胞生长。若微藻种类不同，其杂菌群落亦不同，因此需根据杂菌药敏性试验、抗生素作用效果和微藻的抗生素耐受试验，来进一步确定合适种类的抗生素及合适的浓度。

2不同抗生素对微藻生长的影响

不同抗生素对微藻的影响不同。抗生素既可抑制藻类的生长，又可促进微藻生长，而其作为藻类遗传转化中的选择标记已被多次报道［9］。青霉素、硫酸庆大霉素、氯霉素、链霉素、氨苄青霉素等都对微藻生长有影响。

2．1青霉素对微藻生长的影响

青霉素是杂环类结晶型氨基酸，通常采用的是青霉素钠盐，因为青霉素钠盐比青霉素易溶于水［10］。青霉素的性质较温和，而Eguchi等的研究表明，青霉素不能明显地抑制藻类的生长，但可普遍作用于微藻［11］。在微藻液中添加适量青霉素时，会使细胞壁缺损，抗渗透压能力降低，引起菌体变形、破裂而死亡。然而不同青霉素浓度对不同微藻类的影响不同。青霉素在500mg/L浓度下才表现出一定的抑制微藻［普通小球藻（Chlorella vulgaris）和蛋白核小球藻（Chlorella pyrenoidosa）］生长的作用［12］。当浓度在0．25 1．00mg/L范围内，青霉素对巴夫藻的生长有一定抑制作用；浓度为0．5 1．0mg/L 时有利于异胶藻的培养和保存且效果较好；浓度≥2．0mg/L对三角褐指藻的生长有明显的抑制作用［13］。有文献提到青霉素对小球藻、扁藻、中肋骨条藻、微小原甲藻培养液内的杂菌群落均有明显的抑制作用，进而可知同种抗生素对不同种微藻培养液中的细菌抑制作用存在差异。造成这些差异的原因是多方面的，可能与藻菌体系的差异有关，也可能与微藻的不同生长阶段、实验条件的差异和选用指标有关。

2．2硫酸庆大霉素对微藻生长的影响

硫酸庆大霉素属新霉素类，为氨基拟寡糖类抗菌素，具有广谱性。其作用机理是影响蛋白质的合成，对多种革兰氏阴性菌及阳性菌都具有抑菌和杀菌作用，同时在微藻除菌方面得到了广泛应用。低浓度（100mg/L）的硫酸庆大霉素能广泛用于微藻的除菌，为确定分离、纯化微藻时对藻细胞无害并能抑制伴生杂菌生长提供了依据［14］，且能获得无菌眼点拟微绿球藻藻株［15］。浓度为50 100mg/L时，庆大霉素对湛江等鞭金藻细胞生长有促进作用，当浓度为1000mg/L时，对藻细胞生长有明显的抑制作用［16］。而浓度为125mg/L能抑制湛江叉鞭金藻中的有害菌，并能使该藻恢复到最佳生长状态［17］。因此低浓度（100mg/L）的硫酸庆大霉素不仅可以广泛用于微藻的除菌，对藻细胞生长有促进作用，而且还可以作为该微藻的基因工程阳性选择标记，为今后的有关研究提供了可靠的依据。

2．3氯霉素对微藻生长的影响

氯霉素是从委内瑞拉链霉菌（Streptomyces vene-zuela）中分离提取的广谱抗生素。对许多需氧革兰氏阳性细菌和革兰氏阴性细菌、厌氧的菌质体都有抑制作用。不同微藻对不同浓度氯霉素的敏感性存在差异。亚心形扁藻和四爿藻对浓度为25mg/L的氯霉素敏感［18］。然而25mg/L氯霉素不但能够有效控制其细菌污染，且通气培养的小球藻生长量和代谢产物积累是无抗生素情况下的1．6倍［19］。当浓度≤100mg/L时对小球藻的生长影响差异不显著，200mg/L时抑制作用显著［20］。而50mg/L浓度的氯霉素就对针晶蓝纤维藻的生长产生明显的抑制作用［21］。

氯霉素作为基因工程的选择标记已有不同报道。为了获得稳定的转基因小球藻藻株，发现200mg/L氯霉素不能完全抑制小球藻的生长，故不能作为小球藻的基因工程选择标记［22］。但有报道表明氯霉素适合作为盐藻基因工程的筛选抗生素［23］。但由于未知的原因，400mg/L氯霉素对盐藻有抑制，不同于已有的报道［24］。氯霉素可抑制伴藻杂菌，促进藻细胞生长，同时在研究基因工程选择标记的研究中现已成为热点关注的问题。

2．4链霉素对微藻生长的影响

链霉素属氨基糖苷类广谱抗生素，可抑制细菌蛋白质的生物合成，对静止期细菌的杀灭作用较强。