植物植酸酶及其在饲料中的应用前景

植物植酸酶不但能分解内源植酸磷 ,对外源植酸磷同样有明显的降解作用。在饲粮中添加植酸酶活性高的植物性饲料 ,可提高猪和家禽对植酸磷的利用率 ,降低粪便中磷的排泄量 ,提高生产性能。麦类籽实中具有较高的天然植酸酶活性 ,发芽能显著提高种子中植酸酶的活性 ,因而有希望通过发芽提高麦类籽实中的植酸酶活性 ,经提纯浓缩后可达到在实际生产中应用的水平 ,从而减少在饲料中添加无机磷或价格昂贵的微生物植酸酶。     

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。     

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.     

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。     

黑曲霉N25株产植酸酶及酶促反应条件研究

从植物种子中研究筛选出高产植酸酶的黑曲霉N25,进行了最适液体培养基的筛选,研究了黑曲霉N25在玉米半合成液体培养基中所产植酸酶的最适酶促反应条件。结果表明：在四种培养基中,玉米半合成液体培养基为最适培养基,黑曲霉N25产植酸酶高峰期在96h,黑曲霉N25所产植酸酶的酶促反应最适pH为2.6和4.6,并具有很好的热稳定性,一定浓度的Ca^2 ,Mg^2 ,Mn^2 ,Cr^3 ,Li^ ,EDTA和高磷是植酸酶活性的抑制剂,1.0mmol/ml聚乙二醇1000,0.3nmol/mL Fe^2 和低磷对植酸酶活性具有激活作用。     

植酸酶高产菌株的诱变选育

无花果曲霉是一种可以产植酸酶的菌株,其代谢产物植酸酶可以将有机植酸磷降解为无机磷。以此菌株为出发菌株,确定了它的最适pH值为1.3~1.4,最适温度为55~60℃。同时,为获得高酶活的突变株,进行亚硝基胍和紫外线处理,经初筛得到99株高效突变株,再经复筛和传代试验,得到1株植酸酶活性是出发菌株2.47倍的突变株NTG-23。     

缺磷胁迫对甘蔗悬浮细胞磷素吸收特性和相关酶活性的影响

在初始磷浓度为1.25 mmol.L-1的MS培养基中,甘蔗悬浮细胞在继代后的1 d之内几乎将磷完全吸收.此后,细胞在数天内仍能继续生长.缺磷细胞对磷的吸收动力学参数Imax增加,Km减少.在培养过程中,缺磷细胞的无机磷含量变化不大,但随着培养时间的延长,细胞酸性磷酸酶活性逐渐升高,且在培养的第8天,活性增加4倍.甘蔗悬浮细胞中不仅有植酸酶的存在,且在培养的第8天,缺磷细胞植酸酶活性比不缺磷的增高2.5倍.     

高寒草地燕麦根际解植酸磷促生菌鉴定及其优势菌假单胞菌属菌株功能特性

旨为从高寒草地燕麦根际定向筛选解植酸磷微生物资源，筛选促生潜力菌株，分析植酸酶编码基因。采用国际植物研究所磷酸盐生长培养基（NBRIP）分离及筛选菌株，16S rRNA基因鉴定其分类地位，并测定菌株植酸酶活性及促生特性，结合简并PCR和高效热不对称交错PCR(hiTAIL-PCR)扩增植酸酶基因完整序列，并进行生物信息学分析及异源表达。共获得107株菌株，其中51株能在NBRIP培养基上形成清晰溶磷圈，鉴定为2门10科11属，以假单胞菌（Pseudomonas）为优势菌。14株不同种假单胞菌均检测出植酸酶活性，具有溶解有机/无机磷、分泌IAA(3-indoleacetic acid)、固氮及拮抗植物病原菌的促生活性。获得了3株菌株的植酸酶（PHY65、PHY101和PHY131）序列，预测为β-螺旋植酸酶（β-propeller phytases,BPPhy）家族蛋白，其中重组PHY65的比活性为28.2 U/mg。研究结果可为解磷生物菌剂的研发与利用提供优良菌株资源，为植酸酶的生产应用提供理论基础。     

应用毕氏酵母高效表达耐高温植酸酶

自然界很难获得大量的耐高温植酸酶。采取连续延伸PCR方法 ,按照毕氏酵母的偏爱密码 ,合成 1.3kb烟熏曲霉耐高温植酸酶基因 fphy。合成基因与野生型基因核苷酸序列同源性为 74 % ,但编码的氨基酸序列一致。将耐高温植酸酶基因fphy插入毕氏酵母高效表达载体 pPIC9中 ,与分泌信号肽序列融合 ,通过同源重组将耐高温植酸酶基因整合到酵母染色体中 ,通过SDS PAGE检测和表达产物的酶活性筛选 ,得到重组转化子 ,证明植酸酶获得有效分泌和高效表达。经过 5L小罐高密度发酵 ,蛋白质表达量为 5 .6 g/L ;每毫升发酵液中植酸酶的活力单位达 130 0 0 0u ;表达产物耐高温性很强 ,90℃处理 80min后仍有 4 0 %的活性。     

枝孢中低分子量植酸酶的提纯和性质

植酸酶可用于减少动物饲料,和人膳食中的无机植酸(肌醇六磷酸)含量,一直受到各方面的关注。植酸酶在自然界分布很广,许多微生物包括细菌,真菌,酵母中的植酸酶已经提纯,有些植酸酶的基因已经克隆和测序。枝孢(Cladosporium sp.)是常见的空气传播真菌。本研究从空气中分离和鉴定了一株能够降解植酸的枝孢菌FP-1,它的植酸酶活性(108U／ml),     

某些酵母菌对植酸盐的利用

植酸盐（肌醇六磷酸盐）是丰富的植物组分,占坚果、谷物、豆类、油籽、孢子、花粉干重的1％～3％,占种子全部磷物质的60％～90％。单胃动物缺乏植酸酶（肌醇六磷酸水解酶）,不能代谢植酸中有机键合的磷酸盐。这是由于植酸盐与某些矿物质结合,使之不能被机体利用。这一点是从营养学角度考虑的。植酸酶将植酸盐水解成其无机磷酸盐,将肌醇单磷酸盐水解成五价磷酸盐。植酸酶存在于植物、微生物和某些动物组织中。小麦和其它作物以及真菌的植酸酶已被广泛研究,对于酵母的植酸酶几乎无人研究。本文报导有关植酸盐水解活性的概况。1材料与方…     

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。     

饲用植酸酶热稳定性的研究*

植酸酶是一种能将植物性饲料中植酸(盐)降解为肌醇和无机磷酸盐的酶类。其作为单胃动物的饲料添加剂,对提高畜禽业生产效益及降低植酸磷对环境的污染有重要意义。针对目前饲用植酸酶存在的热稳定性不高的问题,介绍了国内外近年来的研究进展,并提出了解决的方法。     

转基因植物表达植酸酶研究进展

植酸是植物体内磷的主要存在形式,其绝大部分不能被单胃动物消化吸收,而随粪便排出体外造成环境污染;同时,植酸又是一种抗营养因子,它通过络合植物体内的一些营养成分而降低植物的营养价值。通过植物转基因方法使植物自身表达足量的植酸酶,以减小植酸带来的不利影响,是提高植物性饲料营养价值和控制环境磷污染的一种经济有效的措施。就转基因植物植酸酶的优势、研究现状、存在的问题及其发展前景进行了综述。     

植酸酶作用机理的初探

电喷雾电离－质谱联用仪分析结果表明,植酸酶水解植酸是以分步方式进行的,植酸酶能将植酸水解成植酸五磷酸酯至植酸一磷酸酯不同的中间产物。但最终产物主要为二磷酸肌醇,与一些同时形成的无机磷分子能与未水解的植酸以“－Ｏ－Ｏ”或“－Ｏ－”键形成多磷酸肌醇的更复杂的分子形式。     

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 。     

枯草芽孢杆菌中怀植酸酶的纯化和酶学性质

从土壤中分离到了产中性植酸酶的枯草芽孢杆菌菌株并对所产植酸酶进行了分离纯化,此中性植酸酶的反应最适pH为7．5,最适温度为55度,在37度下以植酸钠为底物的Km值为0．19mmol/L,植酸酶活性依赖Ca^2 的存在,酶蛋白的分子量大小约为45kD,纯酶蛋白N端序列为Lys-His-Lys-Leu-Ser-Asp-Pro-Tyr-His-Phe-Thr。     

pEGFP-植酸酶基因质粒重组构建及其在COS7细胞中表达分析

采用PCR技术扩增细菌酸性植酸aPPA2基因ORF序列,其DNA分子为1 299 bp,编码432氨基酸,蛋白质分子量约为48 kD a。此植酸酶基因被克隆到pEGFP-N3表达载体的BamH1和Pst1克隆区域,重组的pEG-FP-aPPA2重组质粒经转化到哺乳类培养细胞COS7中。重组的pEGFP-N3-aPPA2在COS7细胞中正常表达并检测出高的植酸酶活性。本研究提出的pEGFP-N3-aPPA2重组质粒构建和在哺乳类COS7细胞表达体系为植酸酶生产提供了新的技术线路。     

枯草芽孢杆菌中性植酸酶的纯化和酶学性质

从土壤中分离到了产中性植酸酶的枯草芽孢杆菌菌株并对所产植酸酶进行了分离纯化。此中性植酸酶的反应最适 pH为 7 5,最适温度为 55℃ ,在 37℃下以植酸钠为底物的Km值为 0 1 9mmol/L ,植酸酶活性依赖Ca2 +的存在。酶蛋白的分子量大小约为 45kD ,纯酶蛋白N端序列为Lys His Lys Leu Ser Asp Pro Tyr His Phe Thr。     

两个基因型水稻利用有机磷的差异及其与根系分泌酸性磷酸酶活性的关系

以低磷条件下根系分泌酸性磷酸酶活性有显著差异的两个基因型水稻中部51和Azucena为材料,通过琼脂培养试验研究它们在无菌条件下利用植酸钠（IHP）的情况以及接种土壤微生物对水稻利用植酸钠能力的影响.结果表明：以植酸钠为磷源生长的中部51和Azucena的植株地上部干物质量、吸磷量和磷浓度均显著低于以无机磷为磷源生长的植株,植酸钠处理的水稻植株地上部吸磷量和磷浓度也均显著高于无磷处理植株,表明无菌培养条件下水稻能部分利用植酸钠.低磷条件下两个基因型水稻根系分泌酸性磷酸酶活性显著高于正常供磷处理,且低磷条件下中部51根系分泌的酸性磷酸酶活性较高,这可能是无菌条件下中部51利用植酸钠的能力高于Azucena的机理之一.高水平植酸钠处理（0.96 mmol P·L^-1）下两个基因型水稻植株地上部干物质量、磷含量及磷浓度均显著高于低水平植酸钠处理（0.16 mmol P·L^-1）,表明底物有效性可能是影响水稻利用植酸钠能力的限制因素之一.在低水平和高水平植酸钠处理下,接种土壤微生物对两个基因型水稻植株的地上部干物质量、磷含量及磷浓度均没有显著影响,表明在本试验中接种土壤微生物并不能显著提高水稻利用植酸钠的能力.