藻毒蛋白【芬蘭】

微囊藻為一種藍綠藻，是特別容易在藻華發生時出現的藻種之一。其所產 生 之 微 囊 藻 毒 素 的 毒 性 極 強 ， 能 強 烈 地 抑 制 蛋 白 磷 酸 酶 的 活 性 （ protein  phosphatase），是一種活性很高的致癌物質，此毒素進入人體的主要途徑是透 過飲用水和被污染的水產品。Vézie et al.為瞭解水中的氮、磷濃度對微囊藻的生 長與毒素產生之影響，以具肝毒性的 Microcystis 205、Microcystis GL260735  與 無毒性的 Microcystis 269、Microcystis  GL060916 為對象，進行實驗室操作試驗 (Vézie  et  al.,  2002)。他們將此 4 種品系的微囊藻以恆溫 20℃的批次培養

（batch），並給予連續光照（25μmol‧m^‐2 ‧s^‐1）方式，置於 8 種不同氮磷濃 度（氮磷比：3、7、8、42、68、169、372、676、845）的培養液中培養。分別 在培養後的第 8、10、13、16、20 與 25 天時，觀察其生長情形與毒素分析。 

如圖 5‐28 所示，在生長方面，4 種品系的微囊藻之最大生長量，都出現在 氮磷濃度皆最高的培養基中；且在高濃度磷的狀態下，氮對微囊藻的生長影響會 越大。由於受實驗前飢餓的影響（starvation），於培養初期，2 種肝毒性品系 在低濃度的培養液中出現了最高的生長速率，但一週後的生物量即低於高濃度培 養者。在對數生長的晚期階段，氮低於 2.60、磷濃度低於 0.056 mg‧L^‐1時，205 品系的生長會停止；而當氮磷濃度分別低於 2.91、0.073  mg‧L^‐1時，則會使 GL260735 不再生長。當培養基中的氮濃度是 42 mg‧L^‐1時，生長在磷濃度為 0.55  mg‧L^‐1的肝毒性品系之生物量會高於磷濃度為 0.11 mg‧L^‐1者；若磷濃度同樣 是 0.275  mg‧L^‐1時，則生長在氮濃度 84  mg‧L^‐1的生物量會高於氮濃度為 8.4  mg‧L^‐1者。顯示氮和磷的濃度與肝毒性品系的生長有顯著相關。 

而 2 種無毒性品系在不同濃度的培養基之生長情形，除彼此間有差異外，

也與肝毒性者相異。在高濃度的培養液裡，無毒性品系的生長狀況會比肝毒性品 系差。無毒性的 269 品系在低營養鹽濃度時，生長情形都優於肝毒性者；尤其在 對數生長的晚期階段，當氮濃度介於 15.5～66.0 mg‧L^‐1、磷濃度介於 0.14～0.29  mg‧L^‐1時，其生長狀況會最好。無毒的 GL060916 品系之生長，只會隨著氮濃 度的提高而增加，磷濃度對其並無影響。換言之，當 GL060916 在氮濃度為 8.4  mg‧L^‐1的培養液中，並給予不同濃度的磷時（0.275、0.05 與 5.5  mg‧L^‐1），

其生長狀況並無差異。 

  圖 5‐28  肝 毒 性 的 Microcystis  205 、 Microcystis  GL260735  與 無 毒 性 的

Microcystis 269、Microcystis GL060916 微囊藻在不同氮磷比培養下，

乾重（Y）隨時間的變化。培養基 1～9 之氮磷比依序為 42、8、845、

以生態工法淨化水庫水質控制優養化研究計畫(2)

－以生物鏈方式淨化水庫水質

此 4 種微囊藻的細胞蛋白都會隨著培養時間增長而減少。肝毒性品系 Microcystis 205 及 Microcystis GL260735 的細胞蛋白濃度，會隨著氮磷濃度的增 加而降低；而無毒性者則會隨之增加。但無毒的 Microcystis GL060916 不同於生 長情形，其細胞蛋白並不受氮濃度高低的影響。 

微囊藻毒素濃度變化方面，205 品系會同時受到氮磷濃度的影響。其在低磷 濃度時，細胞內的毒素濃度會隨著氮濃度增加而降低；而在高磷濃度時，毒素的 濃度則會隨著氮濃度提高而增加。同理，在低氮濃度時，Microcystis  205 及 Microcystis GL260735 的細胞內毒素的濃度會隨著磷濃度增加而降低；而在高氮 濃度時，毒素的濃度則會隨著磷濃度增加而增加。是故，最高濃度的毒素會同時 出現在最低與最高的生長速率下，也就是氮磷濃度皆是最高或最低的條件下。

GL260735 品系在產生毒素的表現上不同於 205，氮對其影響並不明顯。但在實 驗過程中，有觀察到 GL260735 品系的細胞裂解（lysis）程度明顯高於 205 品系，

所以造成分析結果有非常大的變異，以致無法明顯看出氮、磷與其細胞內毒素濃 度的相關性。 

整體而言，肝毒性 GL260735 的細胞內毒素濃度會隨磷濃度的上升而減少，

而唯有在高磷濃度的狀況下，其細胞內毒素的濃度才會隨著氮濃度的提高而增 加。另一種肝毒性的 205 品系所偵測到之毒素大都是存在細胞內，培養基中最高 只佔總量的 23％；而 GL260735 則可在培養基中測得相當量的濃度，且變異很 大，佔總量的 0～100％。在 8 組不同氮磷濃度的狀態下，肝毒性的 205 品系細 胞內毒素之濃度會介於 0.02～0.24μg‧mL^‐1間，培養基上的最高值則為 0.42μ g‧mL^‐1；而 GL260735 品系細胞內毒素的濃度從小於 0.05 至 0.39μg‧mL^‐1間，

培養基上的最高值則為 0.40μg‧mL^‐1。就氮磷比而言，205 品系細胞內毒素的 最高濃度值會出現在氮磷比 458～664 間，而 GL260735 品系會在氮磷比 237～

753 間有最高的濃度值。 

由上述結果可以推得，氮元素對此 4 種微囊藻都是生存上所必須的重要元 素，不論其是否為具毒性之藻種。但肝毒性品系的 GL260735 和 205 對於氮、磷 的需求會高於無毒品系 GL060916 及 269，尤其是在氮濃度偏低時。而在高濃度 的培養條件下，肝毒性品系生物量的增長會比無毒品系來的快速。所以，在低濃

度的生長環境下，無毒性的品系會比肝毒性品系來得更有競爭力，但會隨品系不 同而有差異。