土壤中微生物植酸酶的活性及其提高方法与应用

磷是有限不可再生资源,土壤缺磷是植物生长和农作物生产的主要限制因子之一。无机磷肥施入土壤后,极易被土壤固相吸附或与金属阳离子形成难溶性络合物或转化为有机磷,导致其生物可利用性降低。土壤磷主要以有机磷形式存在,占比20%-80%。有机磷又以植酸(盐)为主要成分,占比约50%。植酸不可被植物直接吸收利用,需在专一性酶植酸酶作用下经脱磷酸化水解释放磷供植物吸收。土壤植酸酶主要来源于微生物,易受温度、pH、土壤吸附、钙含量及钙磷比、底物含量和有效性等影响,导致酶活降低甚至失活。如何保持或提高土壤中植酸酶活性,进而提高土壤内源植酸磷的利用率,对降低外源磷肥施加和保障农业生产具有重要意义。本文综述微生物植酸酶的来源、分类与作用机制及土壤中植酸酶活性的影响因素,重点阐述保持或提高其活性的方法及实际应用效率。针对土壤植酸酶活性低和稳定性差的问题,对通过调控最适pH范围、提高热稳定性、将植酸酶负载于纳米材料和基因工程改造等改善植酸酶性质的方法进行展望。综述内容可为理解土壤中植酸酶活性的影响因素,进而提高土壤内源植酸磷的利用效率提供理论依据和技术参考,对减少外源磷肥施用、降低磷流失和土壤面源/水体污染风险及保障农业可持续发展具有一定的现实意义。     

植酸酶及其应用

植酸酶是水解植酸及其盐类生成肌醇和磷酸的一类酶的总称。作为一种新型饲料添加剂,植酸酶在动物营养及环境保护等领域具有很大的应用潜力。综述了植酸酶的分类、来源、生产技术、提高产率的策略、分离纯化及应用等方面的研究进展,并对发展前景进行了展望。     

植酸酶及其植物基因工程

综述了植酸酶的来源、其酶学性质及植酸酶的植物摹因工程,并对其存在的问题、应用前景作了展望。     

植酸酶及其基因工程研究进展

植酸酶可添加于食品与饲料中,能消除因不能降解的植酸所引起的抗营养作用,提高机体对蛋白质及多种微量元素的利用率,降低粪便中磷的含量,从而减少环境中磷的积累污染,有利于保护生态环境。弄清植酸酶的性质、基因结构和功能,了解其基因工程的研究进展,不仅具有重要的理论意义,而且在开发研究植酸酶制剂用于饲料、食品和医药等方面具有重要的实践价值。本文谨对植酸酶的性质、基因结构和功能及其基因工程的研究进展做一综述,并探讨了植酸酶的应用前景。     

植酸酶及其植物基因工程*

综述了植酸酶的来源、其酶学性质及植酸酶的植物基因工程,并对其存在的问题、应用前景作了展望。     

转枯草芽孢杆菌植酸酶基因烟草对不同介质中植酸磷的吸收利用

利用转入枯草芽孢杆菌植酸酶基因的不同烟草株系,分别在无菌培养基、砂培和土培试验中研究了转植酸酶基因烟草对植酸磷的吸收和利用.结果表明,在无菌培养基试验中,所有转植酸酶基因烟草对植酸磷的吸收利用能力均显著高于野生型,其生物量比野生型提高了3.6～10.7倍,总磷吸收量提高了2.2～4.6倍;在沙培和土培中,转植酸酶基因烟草对植酸磷的吸收利用与野生型相比,生物量和总磷吸收量差异不显著.这说明转植酸酶基因在无菌条件下可以提高植物吸收利用植酸磷的能力,但是在自然条件下,由于微生物分解或矿物固定等原因,其作用不稳定,需要进一步研究克服土壤中的限制因素,才能使转基因植物充分发挥作用.     

一株高产细胞表面植酸酶酵母的实验研究

对一株高产细胞表面植酸酶酵母突变株WZ4菌的细胞植酸酶进行了研究。探讨了菌体生长与产酶的关系。结果表明:菌体在培养的前期植酸酶酶活很低,培养30h后酶活迅速增加,酶活在菌体生长的平衡期达到最大,该菌产植酸酶为非生长偶联型。在此基础了解WZ4菌细胞植酸酶的性质,实验表明:该酶的最适pH为5,最适温度为50℃,Km(以植酸钠为底物)为0666mmolL。通过磷对产酶影响因素的实验研究,初步得到WZ4菌产植酸酶受控于培养基中的磷浓度的结论,即最大产酶磷浓度为05mg100ml,当磷浓度大于10mg100ml时产酶被完全阻遏。     

热稳定的曲霉植酸酶

植酸(Phytic acid)在谷物、豆类、油料等作物籽粒中的含量为1％～5％,籽粒中60％～90％的磷存在于植酸中。人和单胃动物消化道中无植酸酶,粮食中大量的植酸磷不能被利用而随粪便排入环境,既浪费磷资源,又对环境造成磷污染。同时,植酸还是一种广谱性抗营养因子。据报道,饲料中添加植酸酶可使植酸磷的利用率提高到70％,鸡猪粪磷含量分别降低50％和35％,并可提高对Ca、Zn、Fe和Cu等的吸收率,而饲养效果与添加无机磷相当甚至更好,故植酸酶在饲养业及环保业展示出广阔的应用前景。本文报道耐高温植酸酶菌株的筛选及其体外去玉米、豆粕和麸皮植酸磷的效果。     

转植酸酶基因玉米的研究与安全评价

植酸酶是应用最广泛的饲料添加剂之一,它在自然界中广泛存在,能提高饲料中磷的利用率,对减轻动物高磷粪便导致的环境水域污染有着重要意义.玉米是动物饲料的主要原料,在玉米饲料中添加植酸酶易造成饲料成本升高和生产效率降低等问题.近年来随着基因工程技术的发展,已克隆出多个真菌植酸酶基因,并成功在微生物、植物系统中表达.本文主要介绍了植酸酶基因的微生物来源与相关研究成果,阐述了转基因技术的常用方法和转植酸酶基因玉米的研究进展,并详细评价了转植酸酶基因玉米的安全性.通过对转植酸酶基因玉米的深入探讨,对改善玉米的品质,降低成本及推广植酸酶在饲料工业中的应用具有重要意义.     

植酸酶最新研究进展

植酸酶是一种能广泛应用于食品、饲料和医药工业的商业酶。目前较多的研究工作是通过随机突变、定点突变和晶体结构对照来阐明植酸酶的反应机制以及重要氨基酸的贡献,并以此为基础对酶分子进行改造。其中真菌和细菌分泌的植酸酶的最适pH较低,能够应用于生物体内,因此具有很大的商业前景。     

植酸酶的多样性及其分类

植酸酶是一类催化植酸水解逐步释放磷酸基团形成低级肌醇磷酸衍生物的正磷酸单酯磷酸水解酶。植酸酶在动物营养、资源环境保护和人类健康等领域有巨大的应用潜力。目前,人们对植酸酶的多样性及其分类的认识比较模糊甚至错误,严重影响了植酸酶的研究进程和水平。首先简要概述了基于最适pH和立体专一性的植酸酶分类,然后着重论述了基于结构和催化机理的植酸酶分类及其代表酶特征的最新研究进展,最后探讨了根据不同分类标准特别是基于结构和催化机理准确理解和全面表征各种植酸酶的重要性,以期为植酸酶的研究和应用提供参考。     

原位酶谱技术在土壤酶活性研究中的应用进展

原位酶谱可方便、直观地展示土壤中酶活性的二维空间变异,近些年来通过与其他成像技术和分析方法相结合,土壤原位酶谱已发展成为分析土壤微观生态过程及土壤-根系-土壤动物相互作用界面过程的有效方法。然而,土壤原位酶谱技术尚未成熟,亟待深入分析其技术不足、完善技术方法,梳理其在不同领域中的应用现状,拓展并深化其在更多领域研究中的应用前景。基于此,综述并分析了该技术在土壤酶相关研究领域的应用现状,结合原位酶谱技术在底物载体选择与酶活定量方法的优化历程,分析了其存在的问题,发现：(1)可供研究的酶种类较少;(2)结果准确性仍有质疑;(3)在除根际研究外其他领域的研究较少、缺乏系统性,难以直接借鉴。这三者仍是阻碍原位酶谱技术在多领域中推广的最大障碍。综上所述,土壤原位酶谱技术虽仍存在缺陷,但其具有操作简便、测量结果的时空分辨率高等优势,在未来土壤酶学领域研究中仍潜力巨大,研究旨在为推进原位酶谱技术在土壤学和生态学等学科研究中的应用和发展提供理论指导。     

植酸酶的分子生物学与基因工程

植酸酶是一种新型的、可作为动物饲料添加剂的重要酶制剂,它对提高饲料中磷的利用率,提高动物的生产性能,以及减轻因动物高磷粪便所导致的环境水域的磷污染有着重要意义。本文综述了植酸酶的分子生物学及基因工程研究的最新进展,讨论了其进一步的研究发展方向。     

黑曲霉WY-6植酸酶的表达、纯化及性质研究

目的:表达黑曲霉WY-6植酸酶基因及研究重组酶的性质。方法:通过PCR方法从黑曲霉WY-6基因组中扩增出植酸酶基因,并将该基因表达在毕赤酵母中,再利用蛋白质分离纯化技术对重组酶进行纯化,并测定其性质。结果:黑曲霉WY-6植酸酶基因成功表达在毕赤酵母中,重组植酸酶经饱和硫酸铵分级沉淀、超滤和阴离子交换层析步骤后得以纯化,纯化后的植酸酶比活力为147U/mg,分子量为67kDa,两个最适pH分别为3.0和5.5,最适温度为55℃,与胃蛋白酶以0.01的比率(胃蛋白酶/植酸酶,wt/wt)混合作用2h后仍保留70.9%残余活力。结论:获得了具有商业应用潜能的基因工程植酸酶。     

中性植酸酶的研究与前景

植酸酶在饲料工业中已经得到了广泛的重视和应用,但在我国占据重要地位的水产养殖业中应用传统的酸性植酸酶则具有较多的局限性,文章着重介绍中性的伊折叠桶植酸酶的研究现状,其在自然界磷循环中的重要作用及其在水产养殖和环境治理中的潜在作用和研发趋势。     

微生物植酸酶研究进展

植酸酶作为一种新型酶制剂,引起了国内外专家的广泛关注,对植酸酶进行了大量的研究工作。综述了近年来微生物胞内和胞外植酸酶分类、酶性质、酶活测定方法、酶作用机理、基因工程、酶的应用等方面的研究进展。     

泡盛曲霉植酸酶的酶学性质研究

泡盛曲霉植酸酶作为动物饲料添加剂具有广泛的应用前景。以半固体发酵方式培养泡盛曲霉AS3.324(Aspergillus awamori),并得到纯化的植酸酶。对其酶学性质研究表明:其反应最适温度为50～55℃,最适pH为5.5,在37℃下以植酸钠为底物的Km值为1.05nmol/L,Vmax为2.16μmol/(L.min)。EDTA基本不影响植酸酶活性;Ca2 、Mg2 、Mn2 对植酸酶活性有轻微的抑制作用;Fe2 、Zn2 对酶促反应有显著的抑制作用。对该酶的耐热性研究表明,在较高温度条件处理后,仍有较高残余酶活性,与当今商品化的植酸酶相比,有较强的耐热性。     

饲料中添加植酸酶可减少磷的排泄

协和发酵公司发现向broiler(鸡)的饲料中添加可分离谷类中含量高的植酸中的磷酸的酶植酸酶,就可使排泄物中的磷量减少3成左右。该公司与日本科学饲料协会经过4年左右共同研究,确认了植酸酶的效果,并在94年秋和95年春的日本家禽学会上发表了其成果。该组发现植酸酶对猪也有同样的效果,但没有发表。协和发酵公司按饲料添加物的新型指定最近向农林水产省申请将植酸酶作为新的饲料添加物。经农     

植酸酶及其热稳定性研究进展

植酸酶能降解植物性饲料中的植酸盐类,释放出无机磷酸,对于提高饲料中磷的利用率,减轻畜禽高磷排泄物对环境的污染以及促进单胃动物对饲料中矿质营养的吸收利用有重要作用,因此植酸酶的研究有重要的科学和实用价值。获得高活性高热稳定性的植酸酶是近年来植酸酶工业的研究热点和难点,综述了植酸酶及其热稳定性研究的现状和提高植酸酶热稳定性方法的最新进展 。     

微板法在植酸酶活测定过程中的应用

在丙酮法测磷的基础上,在醇活测定时引入微板法。微板法是源于酶联免疫测定的一种新方法,用其进行植酸酶活测定时,可以大大提高工作效率,降低实验成本。并右减少测定过程中的人为误差。