蓝藻拥挤效应调控代谢产物分配：2-甲基异莰醇（MIB）释放动力学模型与环境启示

《Journal of Hazardous Materials》：Cyanobacterial crowding-out effects on metabolite partitioning: modeling 2-methylisoborneol (MIB) release dynamics and implications

　　本研究通过构建生长阶段依赖的2-甲基异莰醇（MIB）释放动力学模型，揭示蓝藻群体拥挤效应驱动代谢产物分配机制。模型成功解析太湖两次嗅味事件（2022-2023），发现15°C与>30°C的中等光照（0.1-0.4 mol m-2 d-1）为关键风险阈值，为水质预警及氧化剂优化控制提供新范式。

　　

Highlight

高风险条件下MIB生产者快速生长及拥挤诱导的释放

理解促进产嗅蓝藻快速生长和拥挤的环境条件，对于预测水源地MIB风险动态至关重要。我们的分析表明，Logistic生长模型中的拐点时间（T_IP）可作为蓝藻种群达到与MIB释放风险升高相关临界密度的可靠指标。较短的T_IP值意味着更快的生长速率和更早出现的拥挤效应，最终导致细胞内代谢物（如MIB）加速释放到水环境中。

结论

蓝藻产生的土霉味次级代谢产物2-甲基异莰醇（MIB）的胞内外分配动力学仍知之甚少，这限制了我们预测水源地嗅味事件的能力。本研究开发了一个基于生长阶段的模型来表征MIB释放模式，并将其应用于传统方法难以解释复杂嗅味现象的太湖。结果表明，湖中产嗅蓝藻的种群动态遵循典型的Logistic生长曲线，其MIB释放分数（f = e_MIB/t_MIB）在生长中期降至最低，随后在稳定期上升并稳定在0.4至0.6之间，这揭示了细胞拥挤诱导的裂解是驱动MIB释放的关键机制。该模型框架可扩展至其他藻类代谢物（如geosmin、蓝藻毒素），为水质风险预警和有害化合物释放防控提供了新的理论工具。