四唑（Tetrazolium）对固氮鱼腥藻固氮和氢代谢的影响

固氮鱼腥藻(Anabaena azotica Ley)细胞能还原无色的TTC和NBT分别成为红色或蓝色的甲zan(formazan)沉淀。异形胞还原TTC的速率高于营养细胞。前异形胞及异形胞附近的营养细胞对NBT的还原作用最强。而异形胞对NBT不起还原作用。无论在异形胞形成红色甲zan或在营养细胞形成蓝色甲zan后都抑制固氮酶活性。NBT甲zan对固氮酶活性的抑制作用大于TTC甲zan,因为NBT氧化还原电位低于TTC。TTC和NBT两者都明显地抑制固氮鱼腥藻完整细胞的放氢。因鱼腥藻的放氢是由固氮酶催化的结果。四唑抑制放氢推想是由于它截取了固氮酶催化系统中的电子的缘故。固氮微生物(包括蓝色细菌和根瘤菌)对四唑还原与吸氢酶之间有无相关是一个争论的问题。一些学者认为分离豆科植物体的一些根瘤菌株培养于含有TTC的琼脂培养基,如还原,便可证明这些根瘤菌株能氧化氢;换言之,应用TTC的还原可作为一些根瘤菌的菌落具有吸氢酶的验证。相反,我们发现固氮鱼腥藻还原TTC和NBT之后,都没有影响吸氢的能力。因此,我们推想固氮鱼腥藻对四唑之还原与吸氢酶是没有直接的关系。     

四唑(Tetrazolium)对固氮鱼腥藻固氮和氢代谢的影响

固氮鱼腥藻(Anabaena azotica Ley)细胞能还原无色的TTC和NBT分别成为红色或蓝色的甲(月朁)(formazan)沉淀。异形胞还原TTC的速率高于营养细胞。前异形胞及异形胞附近的营养细胞对NBT的还原作用最强。而异形胞对NBT不起还原作用。无论在异形胞形成红色甲(月朁)或在营养细胞形成蓝色甲(月朁)后都抑制固氮酶活性。NBT甲(月朁)对固氮酶活性的抑制作用大于TTC甲(月朁),因为NBT氧化还原电位低于TTC。 TTC和NBT两者都明显地抑制固氮鱼腥藻完整细胞的放氢。因鱼腥藻的放氢是由固氮酶催化的结果。四唑抑制放氢推想是由于它截取了固氮酶催化系统中的电子的缘故。固氮微生物(包括蓝色细菌和根瘤菌)对四唑还原与吸氢酶之间有无相关是一个争论的问题。一些学者认为分离豆科植物体的一些根瘤菌株培养于含有TTC的琼脂培养基,如还原,便可证明这些根瘤菌株能氧化氢;换言之,应用TTC的还原可作为一些根瘤菌的菌落具有吸氢酶的验证。相反,我们发现固氮鱼腥藻还原TTC和NBT之后,都没有影响吸氢的能力。因此,我们推想固氮鱼腥藻对四唑之还原与吸氢酶是没有直接的关系。     

固氮鱼腥藻(Anabaena azotica Ley HB686)的固氮和放氢作用

固氮鱼腥藻(水生686)整体水平在光照下同时有释氢和放氧的现象。氢的释放量与乙炔还原活性有平行的关系。在暗期,释氢量极少。 固氮鱼腥藻在光照下具有较强的吸氢作用,这是由于氢酶有吸氢的特性。我们看到H_2和O_2的浓度对氢酶的活性有一定的影响。氢酶催化分子氢和分子氧的反应的Km值分别为1.6mM和0.5mM。 分子氢能明显地支持乙炔还原作用,当以空气为气相的反应体系中含有10％分子氢时,大大地提高乙炔还原的活性。 铵离子不仅抑制乙炔还原,而且对释氢作用也有明显的抑制。随着铵离子浓度的增加抑制作用愈为显著。当铵离子浓度达到10mM时,乙炔还原和释氢都几乎全被抑制。说明放氢与固氮酶的活性有密切的联系。 DCMU(2×10~(-5)M)对乙炔还原活性和释氢的抑制约20％,DNP(5×10~(-4)M)表现出更强烈的抑制。     

固氮蓝藻干藻种制备及其在稻田中的应用效果

固氮鱼腥藻“水生1042”在室内培养条件下的对数生长期为5天,在此期间栗制的藻种复苏能力最强,固氮活性也高,通过复苏培养4天的蓝藻固氮力为 217．7n mol C2H4／mg于藻／小 时。     

硫酸铜强化固氮蓝藻生长的研究

培养基中添加0.005—0.03ppm 铜能强化固氮蓝藻生长。混合藻种(鱼腥藻属混合藻种)、固氮鱼腥藻 Anabaena azotica(水生686)和多变鱼腥藻 Anabaena variabslis(水生1058)最佳铜浓度分别为0.01ppm 和0.03ppm。池底铺土进行培养固氮蓝藻,铜浓度的范围略宽。     

几种固氮蓝藻的固氮酶活性及其某些特性

对三种固氮蓝藻:固氮鱼腥藻(水生686)、柱孢鱼腥藻和鱼腥藻7120的整细胞及无细胞抽提液的固氮酶活性,进行了比较研究。水生686的整细胞酶活虽然不低(51.9毫米乙烯峰高/光密度/30分),仅次于柱孢鱼腥藻,但其无细胞抽提液的酶活却最低。这可能与它含有大量藻胶有关。研究了Mn++、Fe++对蓝藻固氮酶的作用,以及测定其在不同酶浓度下的反应动力学表明:柱孢鱼腥藻中不存在象深红螺菌中所看到的那种激活因子。用甲苯-乙醇溶液处理藻细胞,对固氮酶作原位测定,探索了它的氧损伤及氧保护机理。       

几种固氮蓝藻的固氮酶活性及其某些特性

对三种固氮蓝藻：固氮鱼腥藻(水生686)、柱孢鱼腥藻和鱼腥藻7120的整细胞及无细胞抽提液的固氮酶活性,进行了比较研究。水生686的整细胞酶活虽然不低(51．9毫米乙烯峰高／光密度／30分),仅次于柱孢鱼腥藻,但其无细胞抽提液的酶活却最低。这可能与它含有大量藻胶有关。研究了Mn^ 、Fe^ 对蓝藻固氮酶的作用,以及测定其在不同酶浓度下的反应动力学表明：柱孢鱼腥藻中不存在象深红螺菌中所看到的那种激活因子。用甲苯-乙醇溶液处理藻细胞,对固氮酶作原位测定,探索了它的氧损伤及氧保护机理。     

水稻田中固氮蓝藻固氮活力的昼夜变化

蓝藻的固氮和光合作用密切联系,为了解固氮蓝藻在田间固氮活力的变化,我们对田间的蓝藻在不同生境下的固氮活力和昼夜变化进行现场(in situ)测定发现: 1.在不同生境中生长的各种固氮蓝藻的固氮活力的昼夜变化节律不尽相同,一般为一天出现一个活力高峰,在薄膜复盖培养池中高峰出现在中午(13∶00),而露田则在9∶00—12∶00之间;个别还出现两峰现象。2.不同种类的固氮蓝藻在田间的固氮活力有明显差别,混合藻种的酶活力最高,类颤鱼腥藻次之。3.不同生长期的类颤鱼腥藻的酶活力有明显不同。生长旺盛的活力高,衰老的活力低。4.稻田中不同小生境对蓝藻固氧酶活力有显著的影响,在水底生长的类颤鱼腥藻移至水面,其活力明显降低。根据蓝藻在田间的固氮活力的昼夜交化以及生境改变和生长状态对活力的影响,依估算生长良好的蓝藻在水田的固氮量最高可达285克氮/天/1000斤藓藻,最低51克氮,平均163克氮。假如在田间生长连续10天,即可固定1630克氮,相当于16.3斤的硫酸铵。但和测定的较高固氮活力(=258克氮/天相当于25.8斤硫铵)相比,固氮活力的潜力是相当大的。如能提高固氮蓝藻在田间的产量, 则其固氮量可大大增加。     

蓝藻固氮对人工湿地颗粒物有机氮的贡献

固氮蓝藻能为水生态系统输入新氮,生物固氮对水体氮的贡献观点不一。人工湿地中固氮蓝藻输入的新氮对除氮效率的影响仍不明晰。本研究通过连续监测,比较了北京野生动物救护中心水禽栖息的人工湖和净化其水质的人工湿地中的浮游植物组成、颗粒物有机氮(PON)和水体固氮速率(Rn),分析固氮蓝藻鱼腥藻属(Anabaena)和非固氮蓝藻微囊藻属(Microcystis)藻细胞密度的季节变化,及其与水体PON和Rn相关性。通过IsoSource软件分析15N自然丰度,计算了各个来源(大气N_2、鸟粪、沉积物和水体硝酸盐)对人工湖和人工湿地中PON的贡献率。结果显示,人工湖中鱼腥藻和微囊藻交替爆发,Rn与PON和鱼腥藻细胞密度均呈正相关(P0.05),说明鱼腥藻输入的新氮可能被微囊藻利用转化为PON。大气N_2对生长季人工湖和人工湿地PON贡献率分别为0.5%~82.0%和50.0%~86.0%,9月水体固氮速率达到最高时大气N_2对PON贡献率可达80%以上。本研究表明,人工湖中的鱼腥藻固氮能为微囊藻提供可利用氮,可能是人工湖夏季微囊藻水华的原因之一。由于浮游植物在表流人工湿地较难沉淀和吸附,浮游植物增多使人工湿地去除PON的能力降低,因此鱼腥藻固氮可能间接降低人工湿地除氮能力。     

单细胞水平解析土壤固氮鱼腥藻的碳氮固存过程研究进展

固氮鱼腥藻作为光能自养型微生物,具备良好的碳氮固存能力。施加固氮鱼腥藻能够提升土壤肥力并减少化肥施用量。然而,解析固氮鱼腥藻在土壤中的碳氮固存机制以及不同菌株固存效率差异仍有待深入研究。因此,从单细胞水平对土壤固氮鱼腥藻菌株进行筛选和碳氮固存过程的研究至关重要。针对固氮鱼腥藻在单细胞水平上发生的复杂而动态的元素变化过程,本研究综述了土壤固氮鱼腥藻碳氮固存过程,并探讨了利用纳米二次离子质谱法与稳定同位素标记结合(nano-secondary ion mass spectrometry-stable isotopic probing, NanoSIMS-SIP)技术和拉曼光谱成像与稳定同位素标记结合(Raman spectroscopy imaging-stable isotopic probing, Raman-SIP)技术解析单细胞水平上的碳氮元素的时空分布的原理、进展与难点。重点关注了单细胞稳定同位素技术定量可视化固氮鱼腥藻碳氮固存的最新技术发展与应用。同时,对该类可视化技术的未来研究进行了展望。本研究对于理解固氮鱼腥藻在土壤中的碳氮固存机制和固氮效率差异具有重要的科学意义,为农业生产中减少化肥使用、提高土壤肥力提供理论依据。     

盐胁迫对柱胞鱼腥藻细胞结构和固氮作用的影响

在含KCl的条件下培养,柱胞鱼腥藻细胞膨大,球形化,色素质靠向细胞一侧,另一侧变成无色透明区。电镜检查,无色透明区形成液泡。此种结构改变是可逆的,CaCl2可抵消KCl的这种作用。在含KCl的无氮培养基中培养,柱胞鱼腥藻生长迟缓,细胞黄化,乙炔还原法测定固氮活性下降95％。     

柄杆菌对固氮蓝藻生物量及色素的影响

柄杆菌对固氮蓝藻生物量和色素的影响研究结果表明:多态柄杆菌(Caulobacter polymorphus)017-41或新月柄杆菌(Caulobacter creseentus)CB_2的活菌、死菌及破碎细胞悬液分别与鱼腥藻(Anabaena)、念珠藻(Nostoc)不同藻珠混合培养时,试验组生长量均优于对照组;对衰老黄化的藻培养物的生长刺激作用尤为显著;试验组藻培养物的藻蓝或藻红素含量亦明显高于对照组。其作用机理尚待进一步阐明。     

土壤杆菌固氮生理特性研究

对根癌土壤杆菌C58/pGV3850菌株的固氮生理特性研究结果表明,该菌具有自生固氮活性,其固氮活性的最适pH为8.0,温度为30℃.固氮活性在对数生长后期(14h)最高,延缓期和静止期乙炔还原活性较低.该菌株好氧,通过氧呼吸和吸氢酶的作用达到避氧固氮.当通入氧气超过呼吸耗氧时,对固氮活性产生抑制作用.在培养过程中增加NH_4~+浓度,固氮活性会降低,当达到15mmol/L时完全丧失固氮活性,表现NH_4~+阻遏固氮酶蛋白合成.在乙炔还原测定系统中加入NH_4~+并不影响乙炔还原反应,说明没有NH_4~+关闭现象.培养过程中加入MSX(2.5mg/ml)能解除10mmol/L NH_4~+对固氮酶合成的阻遏作用.固定的游离氮不能以NH_4~+形式分泌于胞外.固氮过程中放出大量氢气,培养16小时产氢量达65μmol H_2/mg蛋白.在限碳条件下(0.2%蔗糖)其吸氢酶活力可达520nmol H_2·ml~(-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。     

在光、暗及高温下氧与鱼腥藻7120固氮的关系

鱼腥藻7120从光转暗不同时间后，照光检测固氮活性的损失速度与氧量直接相关。在黑暗12小时后，复光时的活性恢复被氧霉素、氯化铵或38—40℃空气氧所阻遏，黑暗中生成的酶易被氧失活。在光下和黑暗中短时暴露于不同氧压时，黑暗中氧引起固氮活性的下降比光下快得多。抗坏血酸大大减少高氧引起的失活，高温可能增加固氮酶活性对氧的敏感性。在光下100％O2处理120分钟，活性没有进一步下降，也没有活性的恢复，没有观察到构型保护。讨论了环境条件与氧保护的关系。     

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。     

盐胁迫对柱胞鱼腥藻细胞结构和固氮作用的影响

在含ＫＣｌ的条件下培养,柱胞鱼腥藻细胞膨大,球形化,色素质靠向细胞一侧,另一侧变成无色透明区。电镜检查,无色透明区形成液泡。此种结构改变是可逆的,ＣａＣｌ２可抵消ＫＣｌ的这种作用。在含ＫＣｌ的无氮培养基中培养,柱胞鱼腥藻生长迟缓,细胞黄化,乙炔还原法测定固氮活性下降９５％。     

六种固氮蓝藻提取液对玉米的促长作用和提取液成分比较

本文用六种固氮蓝藻的提取液处理玉米种子,同时对其提取液氨基酸组成和碳水化合物与维生素Ｂ１２的含量进行了分析。结果表明固氮鱼腥藻ＨＢ６８６（ＡｎａｂａｅｎａａｚｏｔｉｃａＨＢ６８６）、球孢鱼腥藻ＨＢ１０１７（Ａ．ｓｐｈａｅｒｉｃａＨＢ１０１７）、多变鱼腥藻ＨＢ１０５８（Ａ．ｖａｒｉａｂｉｌｉｓＨＢ１０５８）和小单歧藻ＨＢＴＴ（ＴｏｌｙｐｏｔｈｒｉｘｔｅｎｕｉｓＨＢＴＴ）的提取液中氨基酸、碳水化合物和维生素Ｂ１２的含量高于鱼腥藻ＳＰ．ＨＢ１０４２（Ａｎａｂａｅｎａｓｐ．ＨＢ１０４２）和繁育管链藻ＨＢ３８（ＡｕｌｏｓｉｒａｆｅｒｔｉｌｉｓｓｉｍａＨＢ３８）。同时,促进玉米种子萌发和幼苗生长的效果前四种藻较好,后两种则较差。     

高固氮酶活性的多变鱼腥藻异形胞的分离

多变鱼腥藻(Anabaena variabilis)是具有异形胞的固氮蓝藻。异形胞是由营养细胞分化而来,异形胞一般为营养细胞的5—10%。在有氮培养中营养细胞不分化为异     

预照光对柱胞鱼腥藻在黑暗中的固氮量和呼吸量的影响

柱胞鱼腥藻(Anabaena cylindrica)在暗处的固氮活性(用乙炔还原法测定)和呼吸量的增大,与预照光的照度成正比。照度为一万勒克斯时即达饱和。如果以饱和照度进行预照射,在暗处的固氮量及固氮时间都与预照光时间的长度成正比;但是,在暗处的呼吸量却急剧降低。当呼吸吸氧量为250—550毫摩尔/蛋白质。