固定化过程对聚球藻生理生化特性的影响

【背景】聚球藻(Synechococcus)是一类生长于海水中的单细胞蓝细菌,因生长迅速被用来净化污水。为了降低成本,生产上采用了固定化措施,但聚球藻固定化后,细胞内的生理生化变化尚未见报道。【目的】研究聚球藻固定化后生理生化及净化能力的变化,为促进聚球藻的应用提供科学依据。【方法】以海藻酸钠和氯化钙为主要原料固定聚球藻;利用显微观察法计算聚球藻的生长速率;利用溶氧仪检测聚球藻的净光合效率;利用荧光法检测一氧化氮(NO)含量;利用分光光度计法检测叶绿素含量、蛋白含量、硝酸还原酶(NR)活性、Rubisco羧化酶活性及水质指标。【结果】固定化过程使聚球藻的最大比生长速率降低24.30%。固定化后聚球藻的净光合速率降低范围为9.10%-29.10%,但固定化过程对叶绿素含量没有明显的影响。固定化使聚球藻Rubisco羧化酶活性、NO含量和NR活性分别降低25.70%、32.10%和40.00%,使聚球藻去除红鳍东方鲀养殖废水中总氮、总磷、氨氮和亚硝酸盐的能力分别降低30.00%、17.70%、20.20%和21.20%,但对去除硝酸盐及化学需氧量(Chemical oxygen demand,COD)的能力没有影响。【结论】固定化过程抑制了聚球藻NR的活性,使其NO产量减少,NO通过转录后修饰的方式降低了光合作用关键酶Rubisco的活性。Rubisco的活性降低使光合效率降低,导致固定化聚球藻的比生长速率和净化污水的能力降低。