氨同化细菌Acinetobacter sp.Z1在污泥堆肥过程中除臭保氮潜力的影响因素研究

针对污泥堆肥过程排放氨气等臭气并导致堆肥产物氮素损失的问题,对氨同化细菌Acinetobacter sp.Z1在污泥堆肥不同pH值、C/N、温度环境下基于同化作用减少氨气排放和氮储存的潜力进行了研究。在pH值为5~9、C/N为25~35、温度为20~50℃的环境范围,随着pH值、C/N、温度的升高,菌株Z1的NH4+-N去除能力增加,且pH值为9、C/N为30、温度为40℃时同化作用最强。表明菌株Z1可以适应污泥堆肥环境,且在高温氨气挥发最严重时发挥最佳效果,有利于帮助实现污泥堆肥过程氨气减排和氮素保留。

氨同化菌群对污泥堆肥氮素转化影响机制的研究进展

污泥堆肥过程中氨气(NH_(3))和氧化亚氮(N_(2)O)大量排放导致的氮素损失及环境污染是其在实际应用中未能有效解决的现实问题。含氮气体的形成与释放机理是控制堆肥氮素损失的关键。氨同化菌群可将铵态氮合成谷氨酸,将无机氮转化为有机氮并固定于污泥堆肥中,从而提高堆肥氮转化率,防止氮素损失。为提高污泥堆肥肥效,促进农业绿色可持续发展提供参考,综述氨同化菌群的基本特性、氮素转化机制、基因工程优化及其在污泥堆肥中的影响作用等方面的研究现状,从氨同化菌群的应用潜力、氨氧化抑制作用、竞争与适应性及污泥特性与氮素转化过程的系统运行与管理等方面展望其研究方向。

木本植物氨同化作用研究进展

氨同化作用是植物将无机氮转化成有机氮的一个重要过程。笔者对木本植物的氨同化进程、氨同化作用的关键酶、氨同化作用的分子机理等方面进行了综述,着重论述了几种木本植物氨同化关键酶的定位、生化特性、基因表达与调控等方面的研究进展,并就氨同化作用分子生物学机理研究对提高木本植物的氮素利用效率、促进植物生长等方面的前景进行了展望。

水分胁迫对烤烟氨同化和生物量的影响

为明确不同水分条件下烤烟氨同化和氮素代谢差异,在盆栽条件下,研究了干旱和渍水胁迫对烤烟氨同化关键酶活性和生长发育的影响。结果表明,干旱胁迫下烤烟叶片GS和GOGAT活性下降,GS/GOGAT循环受阻,而NADH-GDH活性明显上升,在氨同化中的作用加强;干旱胁迫严重影响烤烟植株正常生长发育,降低生物量,这可能是导致叶片氮素含量相对增加的重要原因。干旱胁迫后复水烤烟GS活性迅速回升,脯氨酸含量恢复到正常水平,体现了复水对烟株的补偿效应。严重的渍水胁迫导致烤烟植株生理功能紊乱,氨同化关键酶活性和氮素含量均显著下降,植株生物量降低,是烤烟生产不可忽视的逆境条件。

甜瓜子叶发育过程中蛋白质水平和氨同化酶活性变化

测定了甜瓜种子萌发和子叶发育过程中谷氨酰胺合成酶 (GS)、依赖于NADH的谷氨酸合酶 (NADH GOGAT)、依赖于NADH的谷氨酸脱氢酶 (NADH GDH)等酶的活性变化以及种子萌发时可溶性蛋白水平的变化 .在有氮或无氮下 ,在子叶刚出土时GS和NADH GOGAT活性较低 ,随着子叶的发育 ,这两种酶的活性升高 ,两者分别于第 7天和第 5天达到最高 ,其后活性逐步降低 .但是NADH GDH呈现出相反的变化 ,在子叶发育的前期阶段其活性低 ,而后逐步升高 .可溶性蛋白的含量随着子叶的发育而逐步降低 .

氮磷钾对甜菜氨同化关键酶的影响

以甜菜品种KWS0143为材料,采用"3414"设计方案,探讨肥料对酶活性的影响及酶活性与甜菜产量的关系。结果表明,在甜菜生育期间,随着施氮水平的升高,谷氨酰胺合成酶和谷氨酸合成酶活性增强,磷肥与酶活性在生育前期呈显著或极显著正相关关系;在8月初(块根增长初期)可以通过增施相应肥料来调节氨同化途径的强度;谷氨酰胺合成酶活性在甜菜生育中后期与产量、产糖量表现显著或极显著正相关关系,谷氨酸合成酶活性在各取样时期与产量、产糖量正相关关系达到极显著水平。酶活性与含糖率则一直保持着负相关关系。

南瓜种子萌发及子叶发育时谷氨酰胺合成酶和其它氨同化酶的变化

The change of glutamine synthetase (GS) isoform was determined by Native PAGE and the activity staining as well as Western blotting. The activity changes of GS, NADH dependent glutamate synthase (NADH GOGAT), and NADH dependent glutamate dehydrogenase (NADH GDH) were also analyzed by enzyme assay. The results indicateded that only one form of GS isozyme was detected during the germination of cushaw seed and the different development stages of the cotyledon grown in light or in darkness. GS activity was increaseed with the germination of the seed untill the cotyledon to begin green and then was reduced gradually. The tendency of the activity change of NADH GOGAT was similar to GS. The activity change of NADH GDH was contrary to that of GS and NADH GOGAT. The results suggested that the expression of GS isoform was not effected by the treatments of light and darkness in the experiment conditions. GS/GOGAT cycle may play a main role for assimilating ammonium during the germination of the seeds and the initial stage of the cotyledon development, and the cycle was weaken and GDH pathway was strengthened after the green of the cotyledon by comparing these enzyme activities.

反刍动物瘤胃微生物氨同化作用研究进展

反刍动物瘤胃微生物利用氨合成微生物蛋白质(microbial protein,MCP)主要通过谷氨酸脱氢酶(gluta-mate dehydrogenase,GDH)路径和谷氨酰胺合成酶-谷氨酸合成酶复合酶系(glutamine synthetase-gluta mate syn-thase,GS-GOGAT)路径。氨同化作用过程中的关键酶有GDH、丙氨酸脱氢酶(alanine dehydrogenase,ADH)、谷氨酰胺合成酶(GS)和谷氨酸合成酶(glutamate synthase,GOGAT)等,其活性主要受到氨浓度的影响。本文主要综述了瘤胃微生物氨同化作用过程及其关键酶。

高等植物中氨同化酶及其同工酶研究

介绍了高等植物中谷氨酰胺合成酶及其同工酶的分布及亚细胞定位、生理功能及其基因的研究进展 ;同时还简要介绍了谷氨酸脱氢酶。

超结瘤大豆和东引3号固氮酶、氨同化酶及根瘤亚显微结构比较

比较了超结瘤大豆和东引3号大豆的形态特征、固氮酶、氨同化酶及根瘤亚显微结构的差异,采用乙炔还原法测定固氮酶活性,参照DavidRMurray法测定氨同化酶活性,电镜观察根瘤亚显微结构。试验结果表明,在盛花期,东引3号的酶活性较超结瘤大豆的高。在结荚成熟期,两品种酶活性均大幅下降,但东引3号酶活性比超结瘤大豆的下降快;超结瘤大豆有类似无效瘤的异常现象,而东引3号无此现象,但富含造粉质体。

甜菜氨同化途径的研究

不同供氮水平各生育时期甜菜叶片与根体氨同化酶谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸合酶(GOGAT)和谷氨酸脱氢酶(GDH)活性测定结果表明,甜菜体内存在GSGOGAT和GDH途径,但GS、GOGAT活性明显高于GDH,且两者变化趋势一致,说明GSGOGAT在甜菜体内氨同化中起重要作用,两者协同作用进行氨的同化。氨同化途径因供氮水平、生育时期及植株部位不同而异。高氮促进叶片GS、GOGAT活性提高,GDH活性降低,低氮GS,GOGAT活性较低,而刺激GDH活性。叶片氨同化酶活性高于根体,氨同化代谢旺盛。生育前期(137前)氨同化酶活性明显大于生育后期(258后),表明生育前期同化活跃,但GDH所起作用较小,而后期氮同化较弱,GDH发挥作用相对增大。

浑球红假单胞菌氨同化途径的研究

本文测定了浑球红假单胞菌(Rhodobacter sphaeroides)菌株601谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸合酶(GOGAT)、谷氨酸脱氢酶(GDH)和丙氨酸脱氢酶(ADH)的活性。低氨时,GS/GOGAT活力高,GDH活力低,高氨时,GS/GOGAT活力低,GDH活力高。在以分子氮或低浓度氨为氮源的培养条件下,加入GS抑制刑MSX(L—methionine—DL—sulphoximine),细菌生长受到抑制。但是,生长在以谷氨酸为氮源的细菌则不受影响。上述结果表明,浑球红假单胞菌菌株601氨同化是通过GS/GOGAT途径和GDH途径。

渗透胁迫下不同抗旱性小麦幼苗氨同化差异

在渗透胁迫下,测定了不同抗旱性小麦(抗旱性强的品种洛旱6号和抗旱性弱的品种周麦18)幼苗氨同化酶及相关参数的变化.结果表明:小麦生物量在渗透胁迫下明显降低,且抗旱性弱的周麦18降幅较大.铵态氮含量随胁迫程度的增加而增加,且周麦18增加较明显;谷氨酰胺合成酶(GS)活性在不同抗旱性品种间表现不同,抗旱性强的洛旱6号在低渗透胁迫下显著增加,在高渗透胁迫下明显降低,而周麦18随胁迫程度的增加逐渐降低;依赖还原型辅酶Ⅰ的谷氨酸脱氢酶(NADH-GDH)活性随胁迫程度的增加逐渐加大,低渗透胁迫下周麦18增加较明显,高渗透胁迫下洛旱6号增幅较大;依赖氧化型辅酶Ⅰ的谷氨酸脱氢酶(NAD+-GDH)和依赖氧化型辅酶Ⅱ的异柠檬酸脱氢酶(NADP-ICDH)活性均随胁迫程度的增加而增加,周麦18的NAD+-GDH活性、洛旱6号的NADP-ICDH活性增幅较大.表明小麦抗旱性的提高与铵态氮同化的增强有关,低渗透和高渗透胁迫下分别依赖GS和NADH-GDH活性的增加.

不同类型大豆根瘤氨同化关键酶活性比较

为了明确不同类型的大豆根瘤氨同化的差异,本研究以半野生、半栽培及栽培大豆为材料,于开花期(R2)、结荚盛期(R4)、鼓粒盛期(R6)以及成熟期(R8)测定其根瘤的数量、根瘤的重量和根瘤中谷氨酸脱氢酶(GDH)及谷氨酰胺合成酶(GS)活性,并进行统计分析。结果表明:半野生、半栽培以及栽培大豆根瘤数及根瘤重在R2~R6期呈较快的上升趋势变化,随后呈下降趋势变化,且除根瘤重在R2期三种类型之间无明显差异外,其它时期根瘤重及根瘤数量差异均显著。在整个生育时期,三种类型大豆根瘤GDH活性均呈下降趋势,R6期大豆根瘤GDH活性高低为:半野生>栽培>半栽培;而在R8期栽培最高,半野生最低。在R2期,三种类型大豆根瘤GS活性均最高,随后至R6期下降较快,R8期又逐渐上升;半野生大豆根瘤GS活性于R2与R4期为最高,与另两种类型间有明显的差异;在R8期栽培最高、半野生最低,栽培大豆与其它两种类型间有显著差异。本研究结果可为大豆进化规律和育种提供重要的参考依据,且对研发新品种的生理育种,提高品种选育的目标具有重要意义。

低温低碳氮比条件下菌株Acinetobacter albensis X1氨氮去除性能研究

针对低温污水氨氮去除困难的问题,对耐低温菌Acinetobacter albensis X1的氨氮去除特性进行研究。菌株X1的氨氮代谢途径以同化作用为主,占比85.96%,同时少量氮通过异养硝化-好氧反硝化过程转化为气态氮。低温条件下菌株X1可以利用多种有机酸盐为碳源,在m(COD)/m(N)≥2.5时具有较好的NH4+-N去除性能。

耐高温酵母菌高氨氮同化率菌株的筛选和发酵条件研究

通过比较测定酵母菌发酵上清液中残存的氨氮含量的方法,从假丝酵母(Candida)、酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)、马克斯克鲁维酵母(Kluyveromyces marxianus)和东方伊萨酵母(Issatchenkia orientalis)4个属共56株耐高温酵母菌中筛选得到6株氨氮同化率为70%以上的酵母菌株,其中酿酒酵母1株,假丝酵母属5株;通过进一步复筛,获得1株氨氮同化率高达81.1%的产朊假丝酵母(C.utilis)SG607。不同属的酵母菌以及同种酵母菌不同菌株之间对氨氮的同化率均有明显差异。发酵实验结果表明,在培养基碳/氮比为15:1,发酵时间为24h时,产朊假丝酵母对氨氮的同化率最高。

烟草氨基酸代谢及其调控机制

综述了植物氨同化以及烟草中苯丙氨酸代谢、脯氨酸代谢、美拉德反应及其与烟叶风味和品质关系的研究进展,并分析了环境因素对烟草氨基酸代谢的影响,为深入研究氨基酸对烟叶品质和风味影响的机制奠定了基础。

氨氮降解菌Paraburkholderia fungorum Gan-35的基因组分析

为揭示赣南稀土矿山废弃地氨氮降解菌Gan-35的遗传背景,采用Illumina测序技术和生物信息学方法对Gan-35的基因组进行分析。获得了Gan-35的基因组草图序列。序列组装后得到49个scaffold,包含两条质粒序列,基因组大小为8.35 Mbp,GC含量为62.0%。Gan-35含有7519个基因,这些基因在GO注释中主要富集于“binding”“catalytic”等。KEGG注释显示,“ABC transporters”富集的基因最多。在Gan-35基因组中预测出457条串联重复序列、8个rRNA基因和54个tRNA基因,包括与硒代半胱氨酸对应的tRNA基因。Gan-35与Paraburkholderia fungorum BAA-463具有良好的基因组共线性关系。Gan-35基因组与其他基因组比较,有少量COG分类富集的基因数目出现显著差异。基于分析结果,将Gan-35的物种名称重新确定为Paraburkholderia fungorum Gan-35。从Gan-35基因组中鉴定出反硝化脱氮途径的硝酸盐还原酶基因和亚硝酸盐还原酶基因,并进行了验证。此外,还鉴定出氨同化作用的关键酶基因,但未找到硝化途径的主要酶基因。对Gan-35基因组的全面分析有助于后续深入研究氨氮降解机制和解决水产养殖中的氨氮污染问题。

一株高效同化氨氮霉菌的筛选及其代谢组分析

【目的】本试验旨在通过筛选出一株可以高效同化氨氮的霉菌,揭示其在不同培养基中的代谢组差异和其发酵饲料的氨基酸含量变化,明确霉菌氨同化代谢机制。【方法】用(NH4)2SO4为唯一氮源的培养基分别培养7株木霉(Trichoderma spp.)、7株黑曲霉(Aspergillus niger)和9株米曲霉(Aspergillus oryzae),筛选氨氮利用率和谷氨酰胺合成酶(glutamine synthetase,GS)活性都较高的霉菌为供试菌株,再利用非靶向代谢组学比较供试菌株在马铃薯葡萄糖琼脂(potato dextrose agar,PDA)培养基和无机氮培养基中的代谢差异,测定发酵饲料的粗蛋白质和有机氮含量,利用氨基酸靶向代谢组学解析供试菌株发酵饲料提取液中氨基酸含量变化。【结果】结果表明,筛选到的米曲霉MQ28氨氮利用率为54.46%,GS活性为0.61μmol/(h·g),均显著高于其他菌株(P<0.05)。基于比较代谢组学分析,确定MQ28在氨同化过程中与多种氨基酸代谢密切相关。MQ28发酵使饲料粗蛋白质含量提高22.25%(P<0.05),有机氮含量提高35.83%(P<0.05),饲料提取液中的总氨基酸含量从31.86 mmol/100 g提高到57.69 mmol/100 g(P<0.05),苏氨酸、赖氨酸和精氨酸等14种氨基酸含量均显著提高(P<0.05),其中谷氨酸和谷氨酰胺含量分别提高3.46倍和99倍。【结论】综上所述,米曲霉MQ28具有较高的氨氮利用能力,可能是通过合成谷氨酰胺调节氨基酸代谢途径来调控氨同化过程,可以作为生产单细胞蛋白的优良菌株。

喹诺酮类抗生素对氢氧化细菌脱氮性能的影响途径与机理研究

针对一株氢氧化细菌Ideonellasp.TH17进行污水生物脱氨氮研究,并应用分子生物学技术解析两种典型喹诺酮类抗生素及其混合物对TH17氨同化的影响途径和机理。结果表明,低浓度(5µg/L)喹诺酮类抗生素对TH17脱氮性能具有促进作用,浓度升高则出现抑制作用,混合抗生素削弱了高浓度抗生素对TH17脱氮性能的抑制作用。在5µg/L喹诺酮类抗生素胁迫下,TH17氨同化基因表达上调,氨同化酶和抗氧化系统酶活性提升。同时,TH17抗性基因表达上调,增加了细胞的抗生素耐受性。进一步地,TH17胞内氨基酸、嘌呤和生物素代谢等通路显著上调,为氮代谢提供能量、底物和辅酶,最终提升了氨同化性能。研究结果从基因、酶和代谢物分子水平上揭示了低浓度喹诺酮类抗生素对TH17脱氮性能的影响途径与机理,可为污水生物脱氮新技术的开发和应用提供理论支撑。