海带硝酸还原酶活性的研究

一、前言 硝酸还原酶是植物氮代谢过程中一种很重要的酶。研究硝酸还原酶的活性可以了解植物氮代谢的水平。植物吸收硝酸盐后,必须在硝酸还原酶的作用下还原成亚硝酸盐,进一步再还原成氨,才能用来合成蛋白质。在还原过程中产生的亚硝酸根一部分被植物释放到溶液中去,硝酸还原酶活性越大,溶液中亚硝酸根越多,所以从溶液中亚硝酸根的数量可以判断硝酸还原酶活性的大小。     

南极衣藻chlamydomonas sp. ICE-L硝酸还原酶基因的生物信息学分析

硝酸还原酶(NR)除调节植物的氮代谢外,在植物的各种非生物胁迫的适应过程中也发挥着重要的作用.从南极冰藻Chlamydomonas sp.ICE-L的cDNA文库中筛选到了硝酸还原酶的全长基因,对其进行测序并对其编码的蛋白序列进行了生物信息学分析,构建了NR的系统进化树,通过多序列比对探讨了可能与该酶逆境适应性相关的活性位点,并对该蛋白进行了三级结构预测分析.结果显示,NR基因的编码区长2 589 bp,编码863个氨基酸.在以氨基酸序列构建的系统进化树中,南极衣藻的NR序列和其他绿藻类的聚在一起,与团藻、莱茵衣藻、杜氏盐藻和小球藻的同源性依次分别为63％,61％,60％和54％.蛋白质功能预测分析显示,该NR基因含有与高等植物NR相类似的3个不同的功能结构域.对南极冰藻NR基因的生物信息学分析研究,将有助于从硝酸还原酶角度了解南极衣藻对极端环境的适应性,拓展并深化其适应机制的研究.     

盐胁迫下丛枝菌根真菌和生物炭调节黑麦草碳氮代谢的路径

丛枝菌根真菌(AMF)和生物炭能够促进盐渍化土壤中的植物生长,但是对植物碳氮代谢的影响路径还不清晰,且缺乏对该路径的量化。本文通过水培实验,探究了不同盐胁迫(NaCl浓度0、10、20)下AMF和生物炭对黑麦草碳氮代谢关键酶和中间产物的调节作用。结果表明,AMF、生物炭分别显著提高了10‰盐胁迫下植物的株高(31.8%、19.6%)和鲜重(59.9%、21.6%),且两者联合具有协同作用;对20‰盐胁迫下的促生效果不明显。10‰盐胁迫下,AMF接种增强了植物碳代谢酶活性,蔗糖磷酸合成酶和蔗糖合成酶活性分别提高了33.9%和37.3%,积累可溶性糖含量达36.9%;生物炭添加使蔗糖磷酸合成酶和蔗糖合成酶活性分别提高了44.4%和48.3%,谷氨酰胺合成酶和谷氨酸合成酶(氮代谢酶)活性分别提高了36.9%和31.2%,积累可溶性蛋白含量达59.8%。使用偏最小二乘路径分析(PLS-PM)揭示并量化了AMF和生物炭调节植物碳氮代谢的不同路径：AMF主要调节植物的碳代谢,直接上调碳代谢关键酶的活性来影响碳代谢产物的积累;生物炭不仅调控碳代谢过程,还显著影响氮代谢,通过提高氮代谢关键酶活性,促进...     

不同条件下凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)能量代谢研究

通过设置不同温度、盐度、pH值和摄食状态的方法,研究凡纳滨对虾在不同条件下的无机磷、亚硝酸氮、硝酸氮、氨氮的释放率.结果表明,温度、体重、盐度、pH值和摄食状态对其代谢存在影响.无机磷、亚硝酸氮、硝酸氮、氨氮的释放率与体重呈负相关;在20-30℃的温度范围内,随着温度的上升,凡纳滨对虾磷、亚硝酸氮、氨氮的释放率均上升,...     

氮磷营养盐对中肋骨条藻生长及硝酸还原酶活性的影响

通过实验室培养，在不同氮磷浓度及氮磷比率的营养条件下，对中肋骨条藻（Skeletonema costatum）的生长及藻细胞硝酸还原酶的活性进行研究。实验结果表明，中肋骨条藻属于营养型藻类，氮磷营养盐的添加，极大地促进了藻细胞的增殖。在接种后的第4～5天，各培养组藻密度达到最大值并与对照组形成极显著性差异（P〈0．01）。实验进一步发现，环境中的氮、磷浓度及氮磷比率都会影响中肋骨条藻的生长及藻细胞硝酸还原酶活性（NRA）。此外，在各培养组中，中肋骨条藻硝酸还原酶活性的最大值（NRAmax）均出现在指数生长期（接藻后第1，2天），早于最大藻密度的出现时间（第4，5天），这表明藻对营养盐的同化速率与生长速率并不一致，后者存在一定的滞后效应。在本实验条件下，中肋骨条藻的硝酸还原酶活性存在一定的阈值。     

海水人工湿地系统脱氮效果与基质酶活性的相关性

利用海水人工湿地系统处理海水养殖外排水,分析了人工湿地对不同形态氮的净化效果,探讨了人工湿地表层基质酶活性变化及其对系统脱氮效果的影响。选取互花米草作为人工湿地植物,煤渣、珊瑚石和细砂作为人工湿地基质,实验期间连续进水,系统运行稳定。研究结果表明:海水人工湿地系统对氨氮(NH4-N)、亚硝态氮(NO2-N)、硝态氮(NO3-N)、总氮(TN)和可溶性有机氮(DON)去除效果显著,去除率分别为(99.6±0.7)%、(99.9±0.0)%、(98.2±2.0)%、(92.6±1.5)%和(86.1±4.8)%。人工湿地表层基质下行池脱氢酶、硝酸还原酶和脲酶的酶活性均高于上行池,下行池对污染物的去除效果更好。脱氢酶活性与海水人工湿地系统氨氮的去除有关;硝酸还原酶活性影响着海水人工湿地硝态氮的去除;脲酶活性与人工湿地总氮和硝态氮的去除存在明显相关趋势。下行池硝酸还原酶和脲酶的酶活性间具有显著相关性(r=0.76, P0.05)。人工湿地微生物种类丰富,下行池微生物多样性高于上行池,植物根部微生物多样性最高,提高了系统脱氮的效率。上述研究结果将有助于阐明海水人工湿地系统中不同形态氮的迁移转化机理。     

胶州湾海水-沉积物界面氮、磷、铁的地球化学特征

对胶州湾底层水溶解氧、总氮、总磷、溶解无机氮、活性磷酸盐、铁及孔隙水中溶解无机氮、磷酸盐、铁和沉积物粒度、有机碳进行了分析。结果显示除铵氮外,孔隙水浓度明显高于底层水中浓度,其中硝酸氮、亚硝酸氮、活性磷酸盐、铁在孔隙水中的浓度分别为在底层水中浓度的17.8、9.3、12.5、7.7倍,暗示孔隙水中的物质可能向上覆水体扩散。在横向上,底层水及孔隙水中硝酸氮、亚硝酸氮、铵氮、活性磷酸盐都呈东岸高西岸低的分布规律,在西南部出现低值。Fe在底层水及孔隙水中的分布规律为东低西高,然而在沉积物中则与此正好相反。氮、磷、铁主要补给源有河流输入、工业生活污染排放、海洋生物自身分解以及孔隙水的释放。影响氮、磷、铁分布的主要因素为物源、河流输入及水动力条件,同时受到沉积物粒度的制约。相关分析显示,溶解氧、有机碳、铁对水体中磷及氮的分布具有某种制约作用。     

无机氮和磷对海带配子体生长发育的影响

氮(N)是蛋白质和核酸等重要有机物的成份。磷（P）是核酸等重要有机物的成份。它们在细胞代谢中发生重要的作用。海带或其他生物在代谢过程中都必须有一定数量的氮和磷的供应，才能正常地生长和发育。Drew(1910)的实验指出，在天然海水中加入一些无机盐的氮和磷可以促进糖海带配子体的生长，     

多因子交互作用下大菱鲆幼鱼摄食和生长的数值模型研究

以大菱鲆(Scophthalmus maximus)幼鱼为实验对象。采用正交设计,设定不同浓度的溶解氧、氨氮和亚硝酸氮,研究在三者交互作用下大菱鲆幼鱼的摄食和生长情况,得到其数值模型。结果表明,提高溶解氧的浓度能显著降低氨氮和亚硝酸氮对大菱鲆幼鱼的毒性,改善其生长环境,提高大菱鲆幼鱼的摄食、生长和饵料利用水平。研究表明,在循环水养殖过程中,可以通过增加溶解氧的浓度来降低有毒物质对大菱鲆的毒性,以此减小生物处理的压力,从而减少生物过滤装置的成本投入,提高经济效益。     

微绿球藻固定化培养及其对对虾养殖水质调控

用褐藻酸钙作固定化载体,初步探讨了胶球直径、不同接种量、CaCl2溶液浓度、褐藻酸钠浓度等固定化条件对微绿球藻(Nannochloris oculata)生长及其对养殖水质的影响。结果表明,微绿球藻固定化培养的最好条件是胶球的直径为2.5mm、微藻接种量为1×106 Cell/mL, CaCl2溶液的质量分数为3%,褐藻酸钠溶液质量分数为2%。在此条件下制备的固定化藻珠, 微绿球藻生长率较高,生长周期较长。实验期间固定化微绿球藻的生物量增加了约17倍,证明了它的生理活性不会因固定化而受干扰。引入固定化的微绿球藻不但可以降低养殖水体中氨氮、亚硝酸氮等有害因子的浓度,还能提高水中溶解氧含量,使水体环境长时间处于良好的动态平衡状态。     

不同环境因子和碳氮源对短小芽孢杆菌BP-171无机氮降解特性的影响

本文研究了不同环境因子和碳氮源对分离自海水养殖环境的一株短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus,编号BP-171)无机氮降解特性的影响。环境因子设置了C∶N(质量比)、盐度和pH三种,碳源设为乙酸钠、丁二酸钠、柠檬酸钠、蔗糖、乳糖和葡萄糖,氮源设置为氨态氮、亚硝酸态氮、硝酸态氮及三者混合氮源(1∶1∶1)。研究表明,在温度28℃下,菌株BP-171在碳源为葡萄糖、C/N=18、盐度20~40和pH=7.0~8.0条件下对降解液中无机氮有较好的去除作用。在上述脱氮条件下,进一步研究3种单一氮源和1种混合氮源对菌株BP-171无机氮降解特性的影响。研究表明,当氮源为单一的氨态氮、亚硝酸态氮、硝酸态氮时,5天后培养液中氨态氮、亚硝酸态氮、硝酸态氮的去除率最高可分别达74.49%、53.61%和83.39%,总氮则分别降低了2.91%、23.89%和30.98%;在以三者混合作为氮源时,降解液中氨态氮、亚硝酸态氮、硝酸态氮的最高去除率分别为97.89%、78.73%和46.57%,总氮则降低了15.14%。不同条件下培养液中不同形态氮含量的变化情况表明,菌株BP-171对无机氮的转化和去除包括菌体细胞的同化作用、异养硝化作用和好氧反硝化作用等生物学过程,不同条件下具体机制有所差异。     

海带和裙带菜硝酸还原酶活性比较

试验海带和裙带菜孢子体在不同部位、不同生长期硝酸还原酶的活性。指出两种藻硝酸还原酶的活性随年龄增长而增强，叶片横向和纵向酶活性分布。阐明生长在不同水层的海带在同一部位酶活性的差异。     

海洋蓝藻固氮基因

氮是海洋浮游植物必需的大量元素，又是海洋浮游植物生长的主要限制因子之一，研究氮元素的补充机制对了解海洋生态系统有重要意义。海区氮营养盐的补充主要通过新生氮实现，其主要补充机制为径流输入、大气干湿沉降、水体混合、上升流及生物固氮作用。生物固氮是指固氮生物将大气中的氮气还原成氨的过程，对地球上氮循环和氮平衡具有不可替代的作用。海洋生物固氮作用是维持海洋初级生产力和新生产力的一个重要生态反应。海洋中固氮生物种类较多，主要包括固氮蓝藻、异养细菌和光合细菌。     

氮限制条件下链状亚历山大藻H3K4me3的调控机制解析

为探索链状亚历山大藻(Alexandrium pacificam)在低氮条件下的适应性反应机制,本研究采用结合位点分析法(ChIP-seq)比较了链状亚历山大藻氮限制和氮正常条件下组蛋白第三亚基四号赖氨酸的三甲基化(H3K4me3)修饰情况及调控机制,GO分析结果表明H3K4me3修饰在低氮条件下调控了跨膜转运蛋白活性,表明在低氮条件下链状亚历山大藻增强了转运体活性来获取外界营养物质。通过KEGG分析发现还富集了植物病原菌相互作用途径和谷胱甘肽代谢途径,表明链状亚历山大藻在低氮条件下,病原菌防御和抗氧化应激对其生存至关重要。此外还发现在低氮条件下H3K4me3调控了泛素介导的蛋白质降解和自噬途径来缓解氮的耗竭而响应氮胁迫。     

珠江口悬浮颗粒有机碳与环境因子的关系

本文应用逐步回归分析方法研究了珠江口悬浮颗粒有机碳与pH,Eh,盐度、化学耗氧量、硝酸氮、亚硝酸氮、活性硅酸盐的关系。由此得出的逐步回归的方程为 POC(μgC/L)=5527.06-667.56pH+9.71S影响悬浮颗粒有机碳的环境因子是pH和盐度。     

梨形环棱螺生命活动对池塘沉积物中氮转化的影响

本实验研究了不同放养密度梨形环棱螺(Bellamya purificata)扰动作用对沉积物中氮转化的影响。实验设置3个梨形环棱螺放养密度处理组和1个空白对照组,放养密度分别为15个/缸、30个/缸和60个/缸和0个/缸,分别编号为C1、C2、C3和C4,每组设4个重复。通过液体培养法、分相浸取法和酶活试剂盒,分别测定沉积物中的硝化反硝化强度、氮赋存形态的含量和酶活。研究表明:(1)C2组硝化强度显著高于对照组,反硝化强度在实验中期随放养密度增大而显著增大;(2)离子交换态氮(IEF-N)、弱酸可浸取态氮(WAEF-N)含量随放养密度的增加而显著增加,强碱可浸取态氮(SAEF-N)则相反,强氧化剂可浸取态氮(SOEF-N)含量变化不显著。(3)S-NR活性C3C1C2且组间差异显著;S-NiR活性C2,C3组差异不显著但显著大于C1组;HR活性随放养密度的增加显著增加。结果表明:随着梨形环棱螺放养密度的增加,沉积物—水界面的氧化还原电位,溶解氧含量和pH显著降低,硝化强度显著下降,C2C1C3;反硝化强度整体上表现为C3C2C1;促进了沉积物中IEF-N的释放和SAEF-N向WAEF-N的转化,提高了硝酸还原酶(S-NR)活性、亚硝酸还原酶(S-NiR)和羟胺还原酶(HR)活性,降低了沉积物作为氮素的源向水体释放造成富营养化的风险。     

不同无机氮浓度下三角褐指藻藻际细菌群落变化研究

藻际环境细菌和微藻间存在着独特的生态关系，它们可以通过转化和交换浮游植物分泌的有机质来影响其生理和代谢。尽管一些功能微生物在藻际环境的营养循环中具有重要作用，例如氮代谢，但是关于细菌群落与共生藻类如何响应环境中氮营养条件的改变目前并不十分清楚，其对于我们了解全球营养物质循环、藻华的形成以及生态系统功能至关重要。本文基于16S rRNA基因的高通量测序技术，分析了不同形态、不同浓度无机氮培养条件下三角褐指藻藻际环境中相关细菌群落的多样性和群落结构。系统发育分析结果表明，变形菌（Proteobacteria）和拟杆菌（Bacteroidetes）是所有样品中的优势菌，占序列总数的99.5%。同时发现，不同氮浓度培养条件下，细菌群落结构随微藻丰度的变化而改变。氮浓度及形态的变化对菌群结构的影响不显著。此外，γ-变形菌纲中三种细菌（Marinobacter；Algiphilus；Methylophaga）的相对丰度在氮限制培养条件下明显增加，它们可能在共生体系的氮转化过程中具有重要作用。     

无机氮和磷对海带配子体生长发育的影响

氮(N)是蛋白质和核酸等重要有机物的成份。磷(P)是核酸等重要有机物的成份。它们在细胞代谢中发生重要的作用。海带或其他生物在代谢过程中都必须有一定数量的氮和磷的供应,才能正常地生长和发育。Drew(1910)的实验指出,在天然海水中加入一些无机盐的氮和磷可以促进糖海带配子体的生长。Harries(1932)的实验指出:磷促进海带配子体的细胞分裂。当磷的含量超过氮时,配子体会生长成为多细胞分枝体,结果不能发育为孢子体,当氮的含量过多时,配子体的生长延缓,发育推迟。木下     

冷水鱼循环水养殖系统生物滤池成熟过程及低温氮降解菌的分离与鉴定

本文研究了冷水鱼循环水养殖系统生物滤池的成熟过程,同时通过对成熟生物滤料上净化微生物进行了富集,对低温条件下具有有效降解氨氮和亚硝酸氮的细菌进行了分离鉴定。研究表明,在温度17～18℃,pH为7.76±0.28,盐度0的条件下,经过40d的培养,生物滤池可完全成熟。但受较高溶氧条件的限制,成熟后的生物滤池只能将养殖水中高毒害的氨氮和亚硝酸氮转化为低毒害的硝酸氮,而无法通过反硝化作用将氮和磷从系统中移除。同时根据水体中有机碳和无机碳的变化,推测生物滤料上自养菌群的产生滞后于异养菌群。经分离、鉴定得到4株耐低温的氮降解细菌,分别为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、Velezensis芽孢杆菌(Bacillus velezensis)、土芽孢杆菌(Geobacillus sp.)和短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus)。     

单环刺螠对硫化物暴露的呼吸代谢适应

研究硫化物暴露后单环刺组织细胞色素氧化酶(CCO)、琥珀酸脱氢酶(SDH)、延胡索酸还原酶(FRD)等呼吸代谢酶活性的变化,初步探讨了单环刺对硫化物的呼吸代谢适应。将虫体暴露于50,150μmol/L 2个硫化物组和不含硫化物的对照组水体中,分别于暴露后0,2,12,24,48 h和解除暴露后48 h取体壁、呼吸肠等组织进行酶活性分析。结果显示:暴露2 h时,硫化物组CCO活性上升。24 h时,150μmol/L组CCO活性显著低于对照组,到48 h时接近于0,而SDH活性显著低于对照组,FRD活性极显著高于对照组。解除暴露后48 h,虫体的呼吸代谢酶活性与对照组无显著差异。可见,硫化物暴露后,短期内虫体呼吸代谢提高,可能进行硫化物氧化解毒。而随着暴露时间的延长,虫体的呼吸代谢减弱,FRD活性极显著增高,推测体内可能存在将延胡索酸还原成琥珀酸的无氧代谢方式。解除硫化物暴露后,虫体具有较强的自我恢复能力。