嗜盐耐盐微生物抗盐胁迫相关离子转运蛋白研究进展

离子转运蛋白在维持细胞内pH稳态、离子动态平衡等方面发挥着重要作用。钠离子转运体和钾离子转运体在嗜盐耐盐微生物中广泛存在,其"保钾排钠"机制是微生物抗盐胁迫的两大策略之一。近年来,嗜盐耐盐微生物中许多新型钠、钾离子转运体被陆续发现,如RDD蛋白、UPF0118蛋白、DUF蛋白和KimA蛋白等;Fe³⁺、Mg²⁺等其他金属离子的转运蛋白也被证实可通过影响微生物胞内相容性溶质的合成起到渗透调节的作用。本文综述了嗜盐耐盐微生物中抗盐胁迫相关的各类离子转运蛋白,分析其分子结构和工作机理,并对这些蛋白在农业方面的应用进行了展望。继续发现新的离子转运蛋白,探究抗盐胁迫相关离子转运蛋白的结构和机理,解析各转运系统的协同作用及分子调控机制,将进一步加深对嗜盐耐盐微生物抗盐胁迫调控的认识,并为盐碱地农作物的改良等提供新的思路。     

Ce~（3＋）与G－肌动蛋白结合引起的构象变化及对聚合的影响

用Ａｅｄａｎｓ标记肌动蛋白单体Ｇ－Ａｃｔｉｎ上Ｃｙｓ３７４残基作为探针,研究了稀土离子Ｃｅ~（３＋）与Ｇ－Ａｃｔｉｎ的结合及引起的微构象变化。Ｃｅ~（３＋）在低浓度（Ｃｅ~（３＋）／Ａｃｔｉｎ摩尔比＜１）和Ｃａ~（２＋）竞争Ｇ－Ａｃｔｉｎ上二价离子的高亲合位点。Ｃｅ~（３＋）取代Ｃａ~（２＋）引起Ａｅｄａｎｓ荧光强度增强与Ｍｇ~（２＋）取代Ｃａ~（２＋）的结果相同。Ｃｅ~（３＋）／Ａｃｔｉｎ＞ｌ则导致Ａｅｄａｎｓ荧光强度下降。说明Ｃｅ~（３＋）在高低两种浓度条件下结合的位点及对Ｃｖｓ３７４的微构象的影响不同。时间分辩测得的Ａｅｄａｎｓ荧光寿命也支持这一结论。ＣＤ谱结果表明Ｃｅ~（３＋）／Ａｃｔｉｎ＜０．４,Ａｃｔｉｎ的二级结构增加,大于０．４又导致其失去。Ｃｅ~（３＋）－Ａｃｔｉｎ在有／无游离ＡＴＰ时用聚合液诱导的聚合结果表明,无游离ＡＴＰ时,极低浓度Ｃｅ~（３＋）促进聚合,高浓度虽有促进但有所减弱;有游离ＡＴＰ时,Ｃｅ~（３＋）／Ａｃｔｉｎ在实验范围内促进聚合。     

一株台湾红酵母(Rhodotorula taiwanensis)的鉴定及其除Mn(Ⅱ)性能研究

【目的】探究一株红酵母对Mn(Ⅱ)的去除效率及其作用机制。【方法】从酸性矿山废水中分离出一株耐酸酵母菌,通过形态和26S rRNA基因测序对菌种进行鉴定,研究不同pH和Mn(Ⅱ)浓度对该菌除Mn(Ⅱ)效果的影响。采用扫描电镜、X射线衍射分析和X射线光电子能谱仪进行产物表征。【结果】分离得到的酵母菌经鉴定为台湾红酵母(Rhodotorula taiwanensis),其在pH 2.0、2 000 mg/L Mn(Ⅱ)条件下仍能生长较好。在初始pH 6.0、Mn(Ⅱ) 300 mg/L条件下培养144 h后,对Mn(Ⅱ)的去除率能达到98.52%;然而较高浓度的Mn(Ⅱ) (≥500 mg/L)会对细胞产生毒性,从而降低去除效果。R. taiwanensis MF4在去除Mn(Ⅱ)的过程中可以将Mn(Ⅱ)氧化成锰氧化物(主要为无定型的MnO₂、Mn₂O₃、MnO),形成层状物质在细胞表面积累,而且能产生碱度,提升环境pH值,最高可达8.4 [初始pH 7.0,Mn(II) 100 mg/L,144 h]。【结论】R. taiwanensis MF4具有耐受低pH和高浓度Mn(II)、有效去除Mn(II)以及产碱的作用,研究结果对酸性矿山废水修复与治理的末端工艺设计具有参考价值。     

离子平衡及其相关信号传导在细胞耐盐中的作用

盐胁迫所造成的毒害作用皆源自细胞中水平衡和离子平衡的破坏,因此可以推断对耐盐起关键作用的基因能恢复细胞内水和离子平衡。鉴于调渗物质的积累对提高细胞耐盐性所起作用有很大差异,其中一些在某些情况下甚至与耐盐无关,本文集中讨论与恢复细胞内离子平衡相关的基因调控及其信号级联系统。盐胁迫时,这些基因产物在相关信号级联系统的协调下,通过有效地降低细胞内Ｎａ＾＋的浓度,增加Ｋ＾＋的吸收,恢复Ｎａ＾＋／Ｋ＾＋比,     

磷对海水胁迫下芦荟幼苗离子分布的影响

研究了磷对海水胁迫下库拉索芦荟(A loe vera)幼苗干物质积累、植株含水量、在器官和组织水平上离子分布的影响。增磷显著缓解海水胁迫对芦荟生长的抑制,明显提高海水胁迫下芦荟幼苗的干物质积累和含水量。器官离子含量和X射线微区分析结果都表明,30%浓度海水胁迫下,外源磷水平的提高能显著降低芦荟幼苗根系N a 、C l-的吸收,增强K 、C a2 向地上部的运输和分配,从而维持叶片较高的K /N a 、C a2 /N a 比率,而这很可能是增磷提高芦荟对海水胁迫抗性的主要原因之一。     

尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)诱导矿化回收稀土离子La(Ⅲ)

[目的] 从罗源湾红树林浅滩土壤中筛选出产脲酶真菌,研究其对镧La（Ⅲ）的最大耐受浓度,利用其吸附和产脲酶作用诱导矿化回收稀土离子La（Ⅲ）,以期为稀土离子La（Ⅲ）的资源回收提供菌种资源和应用技术指导。[方法] 从罗源湾红树林浅滩土壤中分离、筛选、纯化出可产脲酶及耐La（Ⅲ）真菌,通过ITS rDNA基因序列分析对其进行鉴定;同时,利用XRD、SEM-Mapping及FT-IR分析探讨菌株回收La（Ⅲ）的机理。[结果] 经分离、纯化得到一株可产脲酶及耐受高浓度La（Ⅲ）的真菌FZU-07,鉴定为尖孢镰刀菌（Fusarium oxysporum）,其具有较强诱导矿化回收La（Ⅲ）的能力,对La（Ⅲ）的最大耐受浓度为400 mg/L。菌株FZU-07单独对La（Ⅲ）吸附回收效率为46.19%;在诱导矿化条件下回收效率可提高到99.16%。FT-IR和SEM-Mapping分析表明,尖孢镰刀菌吸附La（Ⅲ）与菌丝体表面的氨基、羟基、羰基和磷酸基团相关;XRD和SEM-Mapping结果表明诱导矿化是通过该菌的产脲酶特性,使尿素分解产生碳酸,并与钙离子结合生成球霰石晶型的碳酸钙,La（Ⅲ）被捕获在球霰石晶格中,形成La（Ⅲ）和碳酸钙的混合固相,以共沉淀的形式被回收。[结论] 菌株FZU-07,是一株具有产脲酶特性的尖孢镰刀菌（Fusarium oxysporum）,且具有较强的诱导矿化回收La（Ⅲ）能力。表明微生物诱导碳酸钙沉淀是一种可行且生态友好的回收稀土离子的方法。     

苦荞胰蛋白酶抑制剂的纯化及特性研究

利用固相胰蛋白酶亲和色谱及离子交换色谱,从苦荞种子中分离纯化了三个具有抑制胰蛋白酶活力的组份(BTI-Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ)。经聚丙稀酰胺凝胶等电聚焦测定,三种抑制剂的等电点为6.87,6.7,5.14。根据Sephadex G-75凝胶过滤,SDS-PAGE测定,以及由当量抑制比值和氨基酸组份的推算,它们的分子量范围分别为5200-5700(Ⅰ),5500—6000(Ⅱ),5000—5600(III)。三者对胰蛋白酶的抑制常数分别为2.12×10~(-8),4.78×10~(-9),1.22×10~(-8)。氨基酸分析结果表明,它们均含有很高的极性氨基酸。在酸性条件下,它们均具有很高的热稳定性。化学修饰的结果表明,它们活性中心的氨基酸残基为Lys。