固定化固氮鱼腥藻细胞的固氮放氢

以2％海藻酸钙包埋鱼腥藻细胞进行固定化培养,鱼腥藻的固氮、放氢和吸氢活性均明显提高。固定化培养的鱼腥藻生长速度减缓,较高固氮活性维持的时间增长,对氧和铵的敏感度降低。以2％GaCl_2固化5min制成的胶珠较为理想。     

蓝藻(Anabaena 7120)的光合放氢和参与放氢的酶

蓝藻Anabaena 7120放氢是一个依赖于光的过程,暗中几乎测不出放氢活性。静置方式培养的蓝藻预先进行强化培养是测得高放氢活性的重要条件。年轻的蓝藻放氢活性比年老的高。氯化铵和一系列光合作用抑制剂对蓝藻放氢有抑制作用,弱光加剧氯化铵对放氢的抑制。在弱光加光合抑制剂的条件下,受氯化铵抑制的放氢活性恢复速度比强光下慢。CO_2、N_2、NaN_3和KNO_3与放氢竞争电子而抑制蓝藻的放氢。C_2H_2促进蓝藻放氢,CO则抑制放氢,C_2H_2和CO一起加入时,放氢受到的促进显著比单加C_2H_2的大。经分子氢预处理过的蓝藻,其放氢活性在光下可以得到明显的促进。     

多变鱼腥藻Mn^2＋,Ca^2＋和Mg^2＋之间取代作用和放氧的研究

借助于电子顺磁共振波谱仪(EPR)探测了多变鱼腥藻中 Mn~(2 )含量的变化。较高浓度的 CaCl_2和 Ca(NO_3),处理引起藻体中结合态 Mn 的游离和藻的放氧活性的下降。当结合Mn 游离量达57％时,放氧活性降为零。MgCl_2处理的效果小于 CaCl_2。较高浓度的 MnCl_2像 EGTA 一样抑制藻的放氧。与对照比较,在 CaCl_2、MgCl_2和 MnCl_2处理下藻体的低温荧光发射光谱发生变化,波长686nm处的肩消失,F_(130)/F_(695)比值下降。本文对光合放氧复合物中离子间可能在其结合位点上发生竞争性取代作用进行了讨论。     

巨大螺旋藻光合放氧和超微结构的研究

选用常温下培养的巨大螺旋藻为材料,对其光合放氧与超微结构进行了观察和研究。结果表明：１）巨大螺旋藻具有较强的放氧能力;２）巨大螺旋藻细胞内存在有含量极丰富的类囊体,气泡,藻胆体及羧化体等特写结构与其光合放氧特性相适应;３）类囊体膜片层在细胞的部分区域已趋于重叠,且封闭成一独立系统存在,具类似真核生物叶绿体的结构;４）从进化角度来看,巨大螺旋藻类囊体膜存在的方式可以作为叶绿体系统演化的证据之一,即真     

巨大螺旋藻PSII颗粒光合放氧与多肽组成关系的研究

由常温下培养的巨大螺旋藻制备的细胞、类囊体膜片层、ＰＳⅡ颗粒均具一定的放氧活性,且随着制备物的纯化,放氧活性逐渐提高。二价阳离子Ｃａ＾２＋对于维持光合膜放氧活性是必需的;ＰＳⅡ颗粒放氧复合物包含１２条多肽,较高等植物多肽组分复杂;类囊体膜多肽分则极为复杂;盐洗和多肽重组实验表明５５,５０,２６ｋＤ多肽与外在放氧蛋白组成及功能有关,特别是５５,２６ｋＤ多肽是放氧不可缺少的组分。     

钙离子对PSII颗粒放氧活性的影响

外加5 mmol/L Ca~(2 )可以使菠菜PSⅡ颗粒的放氧活性增高。PSⅡ颗粒经EGTA透析、低pH值、光照、2 mol/L NaCl等处理后,放氧活性下降,同时,这些颗粒的钙含量也相应降低。但当外加 5 mmol/L Ca~(2 )时,可使这些颗粒全部或部分地恢复放氧活性。PSⅡ颗粒中存在的钙对放氧起着重要作用;钙在PSⅡ颗粒中的结合位点不止一个,其结合状态有紧密和松散之别。     

多变鱼腥藻锰和放氧的研究

用EPR法测定藻中游离Mn~(2+)量.当降低培养液中锰浓度或用6μM EDTA处理,使藻中游离Mn~(2+)量下降时,放氧活性不变.0.8MTros(pH8.5)使60%的结合锰释放出时,放氧活性完全被抑制.1mM NH_2OH·HCI已抑制放氧.≥20mM NH_2OH·HCI引起结合锰的释放.经Tris和NH_2OH·HCl处理后,藻的荧光发射光谱上F_(686)下降,F_(695)和 F_(730)上升.本文对鱼腥藻的锰库和放氧进行了初步讨论.     

悬浮泥沙与斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)对亚洲苦草(Vallisneria natans)光合放氧速率的影响

光照强度是沉水植物生长的主要限制因子。采用Clark 型氧电极研究了悬浮泥沙与斜生栅藻(Scenedesmusobliquus)共同作用对亚洲苦草(Vallisneria natans)光合放氧速率的影响。将亚洲苦草种植于添加不同浓度悬浮泥沙(0.1、0.2、0.5、1.0g·L^–1)和斜生栅藻(105、106、107、108 cell·L^–1)水体中, 定期测定水体中斜生栅藻叶绿素a、光照强度及亚洲苦草光合放氧速率。结果表明: (1)各实验组斜生栅藻呈“S”型增长, 且到达稳定期时间与悬浮泥沙浓度正相关, 与藻细胞添加浓度负相关; (2)除对照组外, 各实验组水体中光照强度曲线均呈先上升后下降变化趋势, 第3 天各实验组的光照强度均出现了高峰值, 而第3 天以后, 光照强度均开始下降, 其中下降最快的是0.1g·L^–1 悬浮泥沙含量实验组, 15 d 后该组平均下降了57.8%, 与空白对照组相比, 差异显著(P<0.05); (3)随着时间推移, 各实验组亚洲苦草光合放氧速率均呈下降的趋势, 其中悬浮泥沙浓度1.0 g·L^–1、藻细胞浓度为108 cell·^L–1 实验组下降最明显, 15 d 后降到了10.88 μmol·^g–1(FW)·h^–1; (4)由可重复双因子方差分析可知悬浮泥沙和斜生栅藻对苦草光合放氧速率的影响均极显著(P<0.01), 且添加不同藻细胞密度造成的组间差异明显大于悬浮泥沙含量造成的组间差异, 这说明亚洲苦草光合放氧速率变化对藻细胞密度变化比悬浮泥沙含量变化更为敏感。研究结果进一步揭示了富营养化泥沙水体苦草群落衰退原因, 且为沉水植被恢复工程提供了科学依据。     

巨大螺旋藻PSⅡ颗粒光合放氧与多肽组成关系的研究

由常温下培养的巨大螺旋藻（Ｓｐｉｒｕｌｉｎａｍａｘｉｍａ）制备的细胞、类囊体膜片层、ＰＳⅡ颗粒均具一定的放氧活性,且随着制备物的纯化,放氧活性逐步提高。二价阳离子Ｃａ￣２＋对于维持光合膜放氧活性是必需的;ＰＳⅡ颗粒放氧复合物包含有１２条多肽,较高等植物多肽组分复杂;类囊体膜多肽组分则极为复杂;盐洗和多肽重组实验表明５５,５０,２６ｋＤ多肽与外在放氧蛋白组成及功能有关,特别是５５,２６ｋＤ多肽是放氧不可缺少的组分。     

缺钼培养的蓝藻Anabaena 1720放氢的研究

培养液中缺钼时,蓝藻Anabaena 7120的放氢受到削弱,其削弱程度比固氮活性的削弱小。此种蓝藻的放氢对CO和氧都敏感,预先以乙炔处理时,其放氢即受抑制,而在光下以分子氢预处理则促进放氢。这类蓝藻光下放氢比暗中高,当添加光合抑制剂或氯化铵于反应系统时,其放氢便明显下降。     

沼泽红假单胞菌乙酸光合放氢研究

依据光合细菌生长代谢特性和有机废水降解主要产物类型,11种有机物被用于沼泽红假单胞菌（Rhodopseudomonas palustris）Z菌株的光合产氢研究,其中,乙酸反应体系产氢活性最高。在此基础上,研究了该菌株的生长与产氢动力学行为,探求了影响该菌株光合放氢的主要限制性影响因素。结果表明,该菌株产氢与生长部分相关。种子培养基和菌龄对产氢活性有明显影响。细胞最适产氢和生长所需要的光照强度和温度基本一致。当种子来源于硫酸铵高菌龄预培养物或谷氨酸钠对数期预培养物时,该菌株产氢活性显著增加,产氢延滞期明显缩短。氧浓度和接种量对产氢活性也有显著影响。供氢体和氮源浓度直接决定细胞的生长与光放氢活性。在低于70 mmol/L乙酸钠和15 mmol/L谷氨酸钠时,产氢活性随底物浓度的增加而增强。谷氨酸钠浓度高于15mmol/L时,由于游离NH₄⁺的出现,产氢活性受到抑制,但却明显刺激细胞的生长。在标准状况下,该菌株的最大产氢速率可达19.4 mL·L^-1·h^-1。     

多变鱼腥藻可逆氢酶的诱导及其特性

在NH4^ 或在无氮培养条件下,对多变鱼腥藻的营养细胞照光并通过N3气24小时,均可诱导出可逆氢酶,照光和厌氧是在多变鱼腥藻营养胞中诱导出可逆氢酶的必要条件。－－在NH4^ 或无氮两种培养条件下所诱导出的可逆氢酶的性质基本相同。（1）当提供还原甲基紫精做它的电子供体时,它们能够放氢;当提供苄基紫精做它的电子受体时,它们都可以吸氢。（2）它们都是热稳定的,并对O2都是不敏感的。（3）它们的放氢活性的最适pH相同,为pH7－7．5。（4）在NH4^ 和无氮培养条件下,所诱导的可逆氢酶的Km值（对于放氢）分别为300umol/l和295umol/l,大致相同,如此高的Km值表示它们在细胞中的代谢功能可能是放氢。（5）CO抑制它们的放氢活性,而C2H2对它们的放氢活性没有影响,在NH4^ 培养条件下,从从变鱼腥藻营养细胞所诱导出的可逆氢酶的放氢活性可达1530nmol H2/mg. 干重．小时。它比在无氮培养条件下所诱导的可逆氢酶的放氢活性高3－5倍,以上实验结果表明,多变鱼腥藻在无氮培养条件下,异形胞的出现影响营养细胞中可逆氢酶的合成和活性的调节。     

多变鱼腥藻可逆氢酶的诱导及其特性

在NH4^+或在无氮培养条件下,对多变鱼腥藻的营养细胞照光并通过N3气24小时,均可诱导出可逆氢酶,照光和厌氧是在多变鱼腥藻营养胞中诱导出可逆氢酶的必要条件。－－在NH4^+或无氮两种培养条件下所诱导出的可逆氢酶的性质基本相同。（1）当提供还原甲基紫精做它的电子供体时,它们能够放氢;当提供苄基紫精做它的电子受体时,它们都可以吸氢。（2）它们都是热稳定的,并对O2都是不敏感的。（3）它们的放氢活性的最适pH相同,为pH7－7．5。（4）在NH4^+和无氮培养条件下,所诱导的可逆氢酶的Km值（对于放氢）分别为300umol/l和295umol/l,大致相同,如此高的Km值表示它们在细胞中的代谢功能可能是放氢。（5）CO抑制它们的放氢活性,而C2H2对它们的放氢活性没有影响,在NH4^+培养条件下,从从变鱼腥藻营养细胞所诱导出的可逆氢酶的放氢活性可达1530nmol H2/mg. 干重．小时。它比在无氮培养条件下所诱导的可逆氢酶的放氢活性高3－5倍,以上实验结果表明,多变鱼腥藻在无氮培养条件下,异形胞的出现影响营养细胞中可逆氢酶的合成和活性的调节。     

转基因鱼腥藻中hTNF-α基因表达与光合作用间的相关性研究

分析了培养光强对转基因鱼腥藻生长和hTNF-α基因表达的影响,以及转基因鱼腥藻IB02的光合放氧活性、光系统Ⅰ及光系统Ⅱ活性。发现光强对转基因鱼腥藻IB02的生长和hTNF-α基因表达都有促进;hTNF-α基因在鱼腥藻中的表达率与真正光合、光系统Ⅰ和光系统Ⅱ活性存在一定的联系。hTNF-α基因表达同时对宿主的光合放氧特性也产生了显著的影响,与正对照相比转基因藻光呼吸速率增强68%,饱和点降低66%,说明转基因鱼腥藻的代谢负荷增加,并在低光强下生长比野生型快。     

光合放氧的电极电位测定法的研究

介绍了用电极电位法测定植物的光合放氧速率,由此可以测定其放氧活性,此法具有应用面广、设备简便、灵敏度高、反应快及可以连续记录的特点,是一种研究光合作用的新方法。     

固氮蓝藻高光放氢突变种的筛选和放氢特点

作者以前报道过几种快速生长的固氮蓝藻在某种条件下能好气光放氢,其速度可以达到光合放氧速度的10—15%,但这种活性只有在不积累氢气的流动气相下或在短时间内发生。本文报道用亚硝基胍诱变所得到的Anabaena spp。Strain CA的高光放氢突变种——N9A和18A——的筛选和氢代谢特点。在达生长饱和光照以后,野生型的光放氢活性与光照强度的增加成正相关,而其吸氢活性则与之成负相关,显示高光照强度可能抑制吸氢酶的活性。无论在什么光强下,均测不到两个突变种的吸氢活性,暗示在突变种中,吸氢酶或有关系统受损伤。把细胞固相化在琼脂上,在密闭系统中,高光强下培养50个小时,两个突变种光释放和积累的氢分别为野生型的2倍(N9A)和6倍(18A),后者等于氢占气相(1%CO_2的空气)的1.8%。两个突变种在生长速度、叶绿素含量、乙炔还原活性以及光合放氧方面与野生型无明显不同。当以含50—100nM的镍离子的培养基培养时,野生型的好气净产氢活性完全丢失,其吸氢活性却增加约10倍。培养基中镍离子的存在,对两个突变种的高光放氢活性则毫无影响,而且在此情况下,仍测不出其吸氢活性。实验结果表明,这两个突变种系吸氢酶缺陷型突变种。     

氮、锰、硫缺乏对蛋白核小球藻Chlorella pyrenoidosa光合产氢及其生长的影响

本实验通过研究缺氮、缺锰和缺硫对蛋白核小球藻Chlorella pyrenoidosa产氢的影响,发现缺氮、缺锰及缺硫条件下该藻均能产氢,但在缺氮条件下产氢量最高,约为88.613μL H2/mgChla,分别是对照组、缺锰和缺硫实验组产氢量的4.61倍、1.92倍和3.63倍。通过对光合、呼吸及生长的比较研究,发现缺锰对该藻光合、呼吸及生长的影响要小于缺氮和缺硫;与正常培养条件相比,缺锰、缺硫抑制藻细胞的光合放氧和生长,对呼吸影响小,而缺氮不仅最大程度抑制光合放氧和生长,同时使呼吸作用增强,这为进一步优化该藻产氢条件及研究其产氢机制提供了线索。     

发状念珠藻藻殖段的分化及其光合特性的研究

发状念珠藻 (NostocflagelliformeBorn .etFlah .)存在着两个重要而明显的个体发育阶段 ,即营养藻丝体和藻殖段。采用弱光 (铺垫砂粒遮光 ) ,红光或在白光下向培养基中加入DCMU (3,4_dichlorophenyl_1,1_dimethylurea)等方法 ,可促进营养藻丝体转变成藻殖段。用可见光吸收光谱、低温荧光发射光谱和光合放氧活性表示发状念珠藻藻丝体与藻殖段的光合特性 ,表明营养藻丝体和藻殖段的可见光吸收光谱和色素含量差别不大。而两者在不同光强范围 (110～ 12 0 0 μmol·m-2 ·s-1)和不同温度 (15～ 45℃ )下的光合放氧活性 ,表明发状念珠藻的藻殖段比营养藻丝体可能更适合在低光强下和较高的温度下生长。从荧光发射光谱可以看出 ,在光合能量传递中营养藻丝体比藻殖段在两个光系统之间的光能分配上更加均衡 ;但是藻殖段中藻胆体吸收光能向两个光系统的传递比营养藻丝体的更加有效。可以认为藻殖段的形成对光合作用的结构与功能产生影响。     

浑球红假单胞菌在暗处发酵生长时的固氮酶、吸氢酶以及放氢机制的研究

光合细菌浑球红假单胞菌(Rhodopesudomonas sphaeroides)能在黑暗厌氧条件下生长。首次发现发酵生长的浑球红假单胞菌有固氮酶和吸氧酶的活性。试验比较了在光营养、黑暗厌氧呼吸和好氧呼吸生长方式下该菌的放氢作用,认为黑暗厌氧呼吸过程中的放氢是氢酶催化的放氢。     

CO2和硝氮加富对龙须菜(Gracilaria lemaneiformis)生长、生化组分和营养盐吸收的影响

为了探讨大气CO2和海水硝氮浓度升高对龙须菜生理特性的影响,在实验室条件下把藻体于CoNo、C No、CoN 和C N 4种不同CO2和硝氮供应水平的处理中进行培养,15d后,分别测定各种不同培养条件下藻体的生长、色素含量、可溶性蛋白含量和营养盐吸收速率.结果表明:CO2或硝氮浓度增加都会使藻体生长加快,但当二者同时加富时对生长的促进作用没有表现出协同效应.不管是高氮还是低氮的培养条件,高浓度CO2都能使藻体的色素和可溶性蛋白的含量降低,而使硝酸还原酶活性升高;同时,在硝氮加富的条件下,高浓度CO2培养能够显著提高藻体的营养盐吸收速率.不管是高还是低的CO2浓度培养条件下,硝氮浓度增加都会使藻体的色素和可溶性蛋白含量以及营养盐吸收速率得到显著提高.这些结果说明,在大气CO2浓度升高或海水富营养化条件下,龙须菜的生长、硝酸还原酶活性和营养盐吸收速率都可能得到促进,而色素和可溶性蛋白的含量也会受到影响.