双功能真菌协同反硝化与杀藻作用抑制藻华：为可持续控藻提供新策略

Sixuan Pan, Xiaoli Zhang, Ben Ma, Xiang Liu, Huan Liu, Anyi Li,

Xiaoyan Liu, Shengnan Chen, Haihan Zhang

有害藻华（HABs）是全球水环境面临的严峻挑战，其暴发会破坏水生生态系统平衡并威胁人类健康。目前，传统的物理化学控藻方法存在生态安全风险高、易导致藻华次生暴发等局限性，而理想的藻华控制策略需同步实现源头氮负荷削减与末端藻细胞高效裂解的双重目标。真菌因其独特的生态可塑性，既能进行好氧反硝化降低氮浓度，又能通过代谢活动直接攻击藻细胞，展现出巨大应用潜力。然而，兼具这两种功能的真菌如何协调其反硝化与杀藻活性，特别是在营养限制条件下的资源分配策略及其在实际水体中的应用潜力，尚不明确。

秦岭水源地水质陕西省野外科学观测研究站的张海涵科研团队针对上述研究空白，聚焦于一株具有同步杀藻与好氧反硝化性能的真菌—Fusarium solani D7，深入探究了其藻类控制机制与应用前景。结果表明，菌株D7能够有效控制铜绿微囊藻，杀藻效率达80.98%，总氮去除效率达88.81%（图2）。数学模型拟合揭示菌株D7优先进行反硝化作用，从而造成氮限制条件并抑制藻胆蛋白合成。同时，代谢响应分析证实，菌株D7的代谢活动破坏了藻类的抗氧化系统和光合系统，最终导致藻细胞膜破裂，释放胞内有机物，从而实现藻华的末端控制。

平行因子分析进一步表明，菌株D7利用了裂解藻细胞释放的、可能间接促进藻华的有机物（主要是类蛋白物质）进行生长，降低了二次污染的风险（图2）。此外，原水实验验证了其广阔的应用前景，与对照组相比，菌株D7处理组在属水平上额外减少了6个藻属，实现了76.96%的杀藻效率和78.86%的反硝化效率。网络分析凸显了绿藻门作为k-策略藻类，通过种间协同表现出潜在的生态风险和生存策略。这些研究发现提出了一种利用兼具同步反硝化与杀藻活性的双功能菌株D7来控制HABs的可持续策略，并为HABs控制的生物方法提供了新见解。

该成果以“Bifunctional fungi trade off denitrification and algicidal performance to inhibit algal growth and control algal bloom: Denitrification-algicidal interactions, organic matter dynamics, and raw water treatment”为题发表于环境领域顶级期刊《Water Research》。西安建筑科技大学环境学院张海涵教授为通讯作者，潘思璇为第一作者。该研究由国家自然科学基金（52270168和52570213）、陕西省杰出青年科学基金项目（2025JC-JCQN-019）、陕西省自然科学基础研究计划项目（2025JC-YBMS-598）及2023年陕西省高校青年创新团队（23JP084）共同资助。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.watres.2025.124590

图3. Fusarium solani D7的除藻和好氧反硝化性能

图3. 不同组间溶解有机物动态

图3. Fusarium solani D7同步灭藻反硝化控制铜绿微囊藻的潜在机制