全 文 ：核 农 拳 报 , , ,
乃 ‘ 通价翻山甘配 万世白曰‘“ 臼众
渗透胁迫下的蓝藻固氮作用
陈 因 方大惟
中 科攀映上海位物生理研究所 上海 。。。
渗透路迫下 , 蓝簇的 圈氮活性下降 , 去楼阻抑速率减 小 , 下降程度随渗透胁迫的
增 高而 增大 。 光合作用受抑 , 和 分压增高均加剧渗透胁迫对 固氮畴活性 的抑
制 。 添加 外源蔗转 , 供应 , 同时供应 和 或 和 时 , 渗进玲边对 固氮峰活
性的抑制程度 明显减弱 。
关锐词 蓝旅 渗透胁迫 固氮阵活性 能全代谢
前 言
逆境伤害植物或徽生物生理机制的研究常集中于 检测逆境胁迫引起的细胞透性 , 渗透
势和内含物渗得率的变化 分析清除氧自由基的醉 如 等 的醉活以及膜脂过氧化有关
的物质 如丙二醛等 的形成 等 , 并以此作为衡盆逆境胁迫程度的指标 我们根据 和高
温胁迫下蓝藻固氮醉活性及其去按阻抑速率受能 和物质代谢水平制约的结果 , 曾提出合理
调控逆境胁迫下蓝藻能盘和物质代谢水平 , 可以提高其在固氮过程中抗逆能力〔‘一 ’〕 本文在此
荃础上 , 对渗透胁迫下蓝藻的固氮作用及其生理基础进行探讨
材 料 与 方 法
蓝藻 。按前文方法培养和收集 取生长 一 的藻体 , 洗涤后 以营养液悬
浮 。 分别放到 的并盛有以 川 一 无氮营养液配成的不同浓度聚 乙二醇
的血清瓶中 , 再根据实验方案加入某些物质 具体处理参见正文 , 以不加 的为对
照 盖上橡皮塞 , 抽气后注入 的 和 , 然后按前文方法 ’于光下进行反应后 , 用气相
层析仪测定乙炔还原活性 固氮去铁阻抑实验和其它指标分别参照文献【 〕和【 进行 。
结 果
一 渗透胁迫下蓝藻的固氮蔺活性
添加渗透脱水剂 于营养液中的试验结果 衷 狡明 , 在 的影响下 , 蓝藻的固氮酶
活性明显下降 , 下降程度随 浓度升高而增大 表 结果表明 , 培养液中加人 的
后 , 蓝藻固氮的去按阻抑速率变小 这显然是含有 的高渗溶液引起蓝藻细胞和外界溶液
之间渗透势不平衡 , 致使细胞受到胁迫 , 固氮醉活性减弱 。
此文于 , 年 月 日收到 。
国家 自然料学荃全资助评斧互
期 , 透肠迫下的盆钻 抓作用
襄 蔽乙二一对蓝璐困扭曲活性的形响
卯 萝 目 佩 妙 月比 加 朋
吧
, 一 ‘石访
尸。
目 川 , ‘
一
, 回一 目州
‘脚 , 幻
名。
一
。 。
一
。
一
。
。
一
。
一 苏
。
。
翻七‘吸‘仙,山
⋯
舟几蕊」‘介几,二
一
。 。
‘口弓目丹‘几口
农 派乙二醉对蓝班固扭去铁阻抑的影响
才一
舰撇胡 二
一
,
一
,
一
,‘ 一
毗 一 附 砚
。 。 。
心 。 。
。
。 。 。
十 。 口
二 能级对渗透胁迫下蓝藻固氮酶活性的制约作用
在渗透胁迫条件下 , 蓝藻固氮酶活性明显受能量及其供应水平的制约 在蓝藻光合作用受
表 光和暗下聚乙二醉对蓝藻
固氮酶活性的影响比较
胜
表 光合抑制剂存在时聚乙二醉对蓝燕固氮酶活性的影响
胡
,
鱼
沁
介
叫 , 妞 杭
械 卜
“
加
弓
。
卜
丈 叩 二硝基笨阶
记 、一卜 姗 碳荃佩化物
一间
抓笨腺
核 农 学 报
抑或不能进行的分件 下 , 例如暗必理蓝藻或添协光台抑别剂 和 尹。受渗旋胁迫蓝藻的
固截酶活性下降程度加剧 , 其加剧程度也陇 浓及的增高而增大 表 , 表 。 显示光合作用
形成的能童物质是决定蓝藻固氮酶抗渗透胁迫的基础 。
在一定的生理条件下 , 以氢作为电子供体和氧为末端电子受体 , 并和 形成相偶联向
蓝藻固氮提供额外能量的轻化反应 , 对其固氮过程中的抗渗透胁迫能力也
有影响 。 表 揭示 , 在渗透胁追下 , 单加氧时 , 蓝藻固氮酶活性下降 , 而氢氧加合时 , 固氮漪活性
受抑程度变小 , 说明其抗渗透能力有了提高 。
表 与 兔和氧加合时形乙二醉对蓝鉴固氮酶活性的影响
,
”
叱
人 记
一
纬
一
卯 石甲
诫 比 尽 , ,
“ 忆
一 一
, 启
十
一 一
一
三 渗透胁迫下蓝藻固氮酶活性与分子氮及碳源的关系
已经确认 , 和蔗糖一类碳源经蓝藻同化后 , 除了通过还原剂库制约 固氮之外 , 还与氮
同化产物一起参与氮代谢和酶蛋白合成 , 起碳架作用 , 从而有利于固氮的正常进行 在渗透胁
迫条件下亦是如此 , 这体现在
在添加蔗糖的营养液中生长 的蓝藻 , 在渗透胁迫下 , 其固氮酶活性明显高于未加蔗
糖的处理 , 甚至 比未经胁迫处理的对照还高 表
表‘ 币加外滚龙抽时策乙二醉 农 , 滚乙二醉对经
对蓝玻固扭蔺活性的影响 祖处理蓝蕊固红曲活性的形响
朋 。加 八 , 加加
劝 司 沙
一 讨
记 记 一 , 抽 ‘
一吧 耐 它 二
伪 南 司 峨
讨
加 一创曰 一 初 坛川 山 ‘
十
一 , , 甲 目
一 弓弓 名
。
。
十
肠
三‘叹口含,
期 渗透胁迫下的蓝藻 固氮作用
经 预处理 , 导致固氮酶活性成倍增长的蓝藻 , ’, 在固氮过程中 , 抗渗透胁迫能力
明显增大 表 , 。
分子氮抑制蓝藻固氮酶活性 , 渗透胁迫下抑制程度更烈 , 但同时供给 和 时 , 蓝藻
固氮酶活性受到 抑制的程度有所缓和 , 渗透胁迫程度低者 , 其固氮酶活性甚至 比未经胁迫
处理的还高 表 。
表 和 同时存在时聚乙二醉对蓝藻固氮酶活性的影响
一 了一
,
一 一
讨 论
蓝藻固氮功能受种种逆境因素的制约 。 前文 〔‘一 ‘〕和本文都揭示 , 在高温 , 高浓度 和渗
透胁迫下 , 蓝藻的固氮酶活性和去按阻抑速率均下降 , 而且 种逆境因素对固氮胁迫的生理基
础相似 , 都受能量 、碳架和合成固氮酶蛋白物质的左右 。 这些不仅从固氮功能上进一步佐证了
等 〕比较分析热激 、 和渗透胁迫下 , 在 固氮鱼腥藻中可以诱导合成专一胁迫
每一逆境因素所特有 和共性胁迫 各种逆境因素所共有 的两种蛋白 , 而且还说明 , 包括固氮
在 内的生理功能总是与生物体的结构相适应 。所以研究逆境胁迫下蓝藻 其它固氮生物也是如
此 固氮作用时 , 应该注意探讨 固氮功能和结构的协调性 , 比较分析不同逆境因素胁迫机制的
异同 , 这样才能对 固氮作用及其调节机制有更深入的了解 。
前面 已经提及 , 逆境因素伤害植物或微生物的研究 , 往往多从环境与生物体之间渗透势不
平衡去考虑 , 在方法上则多侧重于细胞透性 、渗透势
、
电解质渗漏率和某些物质的形成 , 以及有
关的酶活的检测 , 而从能量供应进行分析的不多 。 本文与前文中高温和 胁迫影响蓝藻固
氮酶活性的结果一样 ’一‘〕, 在渗透胁迫下 , 蓝藻固氮酶活性的强弱和去按阻抑速率的大小 , 也
都受能量和还原物质供应的制约 。 能量供应水平高 , 受逆境胁迫的程度较小 , 反之则大 。 这显
示结合能量供应水平研究逆境因素胁迫下蓝藻的固氮机理是重要的 。
渗透调节与外界调节物质进入与生物体合成渗透调节物质的积累有关 。 渗透调节物质不
仅影响本身进入细胞和在细胞间的合成与运输 , 而且还影响这些过程的基 因及其表达 。 我们在
前文中报道 , 抗渗压剂外源脯氨酸能增强高温和 胁迫下蓝藻的固氮酶活性 吕〕。 本文结果
和前文结果一样 ’一 , , 和分子氮同时供给时 , 蓝藻固氮酶活性受到渗透胁迫的程度明显减
轻 。 这除了由于 和 固定后形成的产物一起参与合成固氮酶蛋 白之外 , 是否也与光合固
核 农 学 报 一 , ,
洲巨栩 盯心‘自盯配 万碗‘‘‘ 加众口
氮产物参与渗透调节物质的形成 , 以致固氮过程中抗逆境胁迫能力增强有关 值得研究 。
据黎尚豪报道 , 作为水稻肥源的蓝藻 , 可采用风干 、晒干或以 ℃烘干等方法保存藻种
从本文结果来看 , 这几种方法都会导致细胞中水分的骤然减少 , 从而影响蓝藻的固氮效率 。 但
是 , 我们认为 , 如果在干的藻种放殖以后注意改善蓝藻生长和 固氮所需的生理环境 , 其固氮效
率和肥效依然可以得到维持和提高
参 考 文 献
陈 因 , 方大惟 蓝蕊 月月月加翻 固氮的光调节 植物生理学报 , ,
珠 因 , 方大惟 蓝班 月山创知曰 的固抓活力及其和光合作用的关系 植物生理学报 , ” ,
陈 因 , 方大惟 分于氮形响下的蓝蕊 彻 ‘“月 。 乙块还原 植物生理学报 , , , ,
陈 因 , 方大惟 短时间高沮对蓝藻 彻 加。 固抓醉活的影晌 核农学报
,
陈 因 , 方大惟 短期高沮伤害蓝藻 的固氮活性恢复与生理条件的关系 植物生理学报 , ,
陈 因 , 方大惟 抓化钠影响下蓝燕 的固抓和去钱阻抑 核农学报 , , , 一
陈 因 , 方大惟 外撅甘氛胶对受 胁迫的蓝藻固氮活性的形响 植物生理学通讯 , , , “
吕 陈 因 , 方大惟 外探脑氛酸对受高沮伤害的蓝藻固氮活性的影响 南京农业大学学报 , , ,
黎 尚紊 固盆蓝城作为晚稻肥渡的研究 水生生物学集刊 , , ,
, 吧 冶功件 卜 , 卜
一 通凡创知
· 一 , , ,
一
而 川忿众 坛对 勿 讨曳理 , 洲比“ 七加白 二如 , 丙 ,
走 才一 泛
肋
五
泣派 , ,
退 如 泛
, 二 泣
五 三 连 , 亩
诬
百 几
, , , ,