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。     

蓝藻Anabaena7120的固氮活力及其和光合作用的关系

蓝藻Anabaena 7120经用Ar+CO_2、空气和Ar处理后,固氮活性有明显不同。Ar+CO_2处理的活性比空气处理的高出数倍,而Ar处理的则比空气中的低很多。以上三种处理的Anabaena 7120固氮对不同生理条件反应不一样,固氮活性高者对CO和O_2的敏感程度小些、受到CO_2和N_2的抑制程度也轻。但是分子氢对三者固氮作用的支持效用相同,并且也是和氢酶活动有联系。弱光下固氮活力低的蓝藻固氮活性下降得更大些。光合抑制剂和结合态氮对固氮活力高的蓝藻固氮活性的抑制显著比固氮活力低者小。三者的放氢和放氧能力也不同,固氮活力高者放氧高而放氢量小些,低固氮活力的蓝藻正好相反。     

分子氮影响了蓝藻Anabaena 7120对氢的吸收

蓝藻经分子氮预处理后,其吸氢量和固氮活性都下降。与未经分子氮预处理的蓝藻相比,此种蓝藻对CO、O_2和C_2H_2预处理的敏感度以及受弱光、黑暗、光合抑制剂和NH_4Cl的抑制程度都小一些。在一定浓度范围内,CO_2和分子氮以及H_2和O_2的加合对蓝藻吸氢的促进作用则高一些。     

蓝藻Anabaena 7120光漂白细胞的放氢

蓝藻Anabaena 7120光漂白细胞的放氢显著地比正常细胞高,而固氮活性则低。此种放氢对CO的敏感度和对O_2抑制的忍受度都大于正常细胞。乙炔预处理后放氢下降,而分子氢预处理后则增加。CO_2、N_2、结合态氮和光合抑制剂都明显地抑制蓝藻光漂白细胞放氢。加入外源的碳水化合物可促进放氢,如同时加入抑制剂,则有益作用受到削弱,甚至消失。     

蓝藻Anabaena 7120光漂白细胞的吸氢

蓝藻光漂白细胞吸氢比其正常细胞小,对CO和O_2也很敏感。C_2H_2和分子氢预处理都导致蓝藻光漂白细胞吸氢下降。光下蓝藻光漂白细胞吸氢明显高于暗中,光强大的高于光强小的,暗中很微弱。此种吸氢也可为光合抑制剂所削弱或抑制。     

经短期高温处理的蓝藻Anabaena 7120的吸氢

经短期高温处理的蓝藻吸氢和固氮活性平行地下降,温度越高,处理时间越长,下降越大,且对氧的敏感度增高。暗处理、光合抑制剂、CO_2和N_2导致此种蓝藻吸氢下降程度加剧,CO_2和N_2以及H_2和N_2的加合对其促进程度也小一些,而H_2的支持和CO的抑制程度则与未经高温处理的蓝藻相近。     

蓝藻Anabaena 7120的固氮放氢和同化力之间的关系

分子氮和二氧化碳对蓝藻Anabaena 7120固氮的抑制作用可因反应系统中pH值的提高以及对蓝藻进行预照光处理而削弱或消除。分子氢对经预照光处理的蓝藻固氮活性不但不支持,且有削弱。预暗处理的效应恰好相反。蓝藻经低温(4℃)预处理后,分子氢对其固氮活性支持减弱,甚至抑制。蓝藻放氢对分子氢和同化力水平的反应规律在趋势上与固氮基本相同。     

螺藻旋Spirulina platensis整体细胞放氢特性的研究

螺旋藻Spirulina platensis具有氢酶。由氢酶催化的放H_2活性受到培养基中硝酸盐的抑制。这是由于氢酶与硝酸还原酶之间存在还原能力的竞争。以脲素取代硝酸盐可以部分地解除其抑制作用。放H_2活性随着暗中时间的延长而成倍加强。在氮气或氩气中比在空气中的放氢活性分别高出244％和287％。氧气抑制放H_2活性,约5％O_2达到半抑制浓度。CO对,放H_2的半抑制浓度为2％。当光照强度大于2000lx时完全抑制放H_2活性。光合放氧与放氢的矛盾可以通过光、暗交替处理,由暗中的耗氧呼吸以加协调。     

分子氢支持蓝藻Anabaena7120固氮的生理基础研究

1.在一般条件下供给分子氢,蓝藻的乙炔还原活性相对增长百分率不如加入光合及代谢抑制剂那样显著。弱光和暗处理条件下,分子氢对蓝藻的增益作用较明显。2.分子氢对年轻蓝藻固氮作用的促进比对年老的大。3.在氨和尿素等结合氮影响下,蓝藻固氮活性受到抑制,同时加入分子氢,则其活性便有所提高。4.用氮气、二氧化碳和二氧化碳+氮气处理蓝藻,其固氮活性受到削弱,同时供给分子氢,则蓝藻的乙炔还原活性便得到明显的促进。5.经以乙炔预先处理过的蓝藻,无论添加光合和代谢抑制剂与否,其固氮活性均下降。加分子氢与不加分子氢的乙炔还原活性相近,分子氢对固氮的增益作用显著被削弱以至消失,加和不加抑制剂的氢耗也都下降,不加抑制剂的氢耗相对下降百分率更大。这表明分子氢支持蓝藻固氮和氢酶活动有联系。     

缺钼培养的蓝藻吸氢

培养液中缺钼时,蓝藻(Anabaena 7120)吸氢量显著下降,补加钼时吸氢量恢复到有钼培养的蓝藻水平。缺钼培养的蓝藻吸氢对氧和CO都敏感,暗中经乙炔或光下以分子氢预处理后,吸氢量减少。光下缺钼培养的蓝藻吸氢比暗中高,光合抑制剂和结合态氮明显地抑制此种蓝藻吸氢。     

蓝藻Anabaena 7120光漂白细胞固氮的研究

蓝藻Anabaena 7120经光漂白后固氮活性明显下降,转入正常光照下又恢复活性。此种经光漂白的蓝藻细胞,其固氮活性对氧敏感度小,受分子氢的促进大些,而忍受CO_2和N_2抑制的浓度相对高些。其固氮活性为弱光和光合抑制剂减弱,而加入外源的碳水化合物则能提高它的固氮活性。当碳水化合物和光合抑制剂一起加入反应系统时,蓝藻光漂白细胞的固氮活性并不能受到促进。     

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。     

鱼腥藻类囊体膜及其性质的研究

研究了鱼腥藻(Anabaena azollae Strasb.)的光合膜及其性质,结果如下:(1)以培养液为反应介质,测出鱼腥藻细胞的光合放氧,这种放氧受电子传递抑制剂DCMU的抑制。1mmol/L的NH_4Cl既延迟光合放氧的诱导期又抑制光合放氧速率。(2)在700～300nm波长范围,鱼腥藻出现4个吸收高峰,分别位于680、625、480和440nm处。其中625nm的吸收峰应属蓝绿藻的特有吸收峰。(3)通过高压氮气破碎法,并结合超声波处理,可以破碎鱼腥藻细胞壁,并从中分离出鱼腥藻类囊体膜制剂。测定表明,这种膜制剂具有进行光合磷酸化的能力,同时亦有膜上ATP酶水解ATP的能力。(4)利用此膜制剂,分离并部分纯化出ATP酶,在SDS-PAGE图谱上,此酶的两种小亚基(δ和ε亚基)的分子量分别低于菠菜叶绿体ATP酶的δ和ε亚基,但两种酶的α和β两种大亚基的分子量相近。以上结果提示,鱼腥藻具有进行光合作用的内在机构,这种机构在组分及其性质上与其它种类光合膜的异同是值得深入研究的课题。     

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     

分子氢和氧对受高温胁迫蓝藻固氮活性的影响

Ａｎａｂａｅｎａ７１２０经高温处理后,固氮活性下降,对氧的敏感度增大,增大程度随氧浓度增高而递增。高温胁迫下,分子氢与对正常条件下生长的蓝藻一样可以削弱或消除氧对固氮的伤害,氢的此种行为在光照下和黑暗中表现相似,其良好作用比正常生长蓝藻显著,添加光合抑制剂。ＣＯ２或Ｎ２时亦如何。有外源蔗糖时,氢的良好作用不表现。经ＣＯ或Ｃ２Ｈ２处理的蓝藻,氢在其固氮活性受氧伤害时的良好作用消失。     

水稻根际兼性厌氧催娩克氏杆菌和阴沟肠杆菌的固氮与氢代谢

兼性厌氧细菌Enterobacter cloacae菌株E-26和Klebsiella oxytoca菌株NG-13的氢酶与固氮酶同时形成。固氮的最佳碳源为蔗糖、葡萄糖和丙酮酸,此外延胡索酸和苹果酸也能支持固氮。支持固氮的碳源也支持放氢,两者动力学基本一致。40％乙炔预处理后,吸氢活性下跌,放氢量未增加;NH_4~ 抑制固氮酶,但未导致放氢量降低;可能E-26菌株的放氢主要依赖于氢酶。菌株E-26和NG-13的吸氢反应,既能以O_2为电子受体,也能以延胡索酸、硝酸、MB为电子受体。但仅延胡索酸为电子受体时,E-26菌的固氮活性被分子H_2促进,它的氢吸收利用与固氮相偶联;而在CO_2和NH_4~ 代谢与H_2利用之间并无明显相关性,吸氢活性不被CO_2和NH_4~ 促进。     

Glycogen content and nitrogenase activity in Anabaena variabilis

Nitrogenase (=acetylene-reducing activity) was followed during photoautotrophic growth of Anabaena variabilis (ATCC 29413). When cell density increased during growth, (1) inhibition of light-dependent activity by DCMU, an inhibitor of photosynthesis, increased, and (2) nitrogenase activity in the dark decreased. Addition of fructose stabilized dark activity and alleviated the DCMU effect in cultures of high cell density.The resistance of nitrogenase towards oxygen inactivation decreased after transfer of autotrophically grown cells into the dark at subsequent stages of increasing culture density. The inactivation was prevented by addition of fructose. Recovery of acetylene-reducing activity in the light, and in the dark with fructose present, was suppressed by ammonia or chloramphenicol. In the light, also DCMU abolished recovery.To prove whether the observed effects were related to a lack of photosynthetic storage products, glycogen of filaments was extracted and assayed enzymatically. The glycogen content of cells was highest 10 h after inoculation, while light-dependent nitrogenase activity was at its maximum about 24 h after inoculation. Glycogen decreased markedly as growth proceeded and dropped sharply when the cells were transferred to darkness. Thus, when C-supply (by photosynthesis or added fructose) was not effective, the glycogen content of filaments determined the activity of nitrogenase and its stability against oxygen. In cells lacking glycogen, nitrogenase activity recovered only when carbohydrates were supplied by exogenously added fructose or by photosynthesis.Abbreviations Chl chlorophyll a - DCMU 3-(3,4-dichlorophenyl)-1,1-dimethylurea     

C_3植物光合效率的日变化

多种田间C_3植物在晴天的光合效率常有明显的日变化,中午前后光合效率降低。C_3植物大豆叶片光合效率中午降低的主要原因,不是空气CO_2浓度和气孔导度及光呼吸的变化,而可能是光抑制。因为:1.在饱和CO_2中测定仍可观测到这种中午降低;2.光合作用的饱和光强远低于晴天中午的太阳光强;3.用纱布预遮阴可以提高叶片的光合效率;4.阴天时叶片光合效率不发生中午降低。