全 文 ：核 农 学 报 , 峨
“ 口 刀
氯化钠胁迫下蓝藻 对
氧的敏感性和氢的保护作用
陈 因 方大惟
中国科学院上海植物生理研究所 上海
正常培养液 中 浓度增 高时 , 蓝藻固氮活性 下降 , 对氧的敏 感度增大 , 氧浓
度愈 高 , 敏感度愈大 。 分子氢可 以 削弱或消除氧对 固氮酶活性 的抑制 , 其 良好效应主
要表现在固氮反应初期 。
添加光合抑制荆 、 、 , 以及在厌氧条件下 , 氢对 胁迫 下 受氧伤 害蓝藻
固氮酶活性的保护效应低于对正常生长蓝藻的保护效应 。
关键词 鱼腥藻 胁迫 氧敏 感 氮保护 固氮作 用
前 台
众所周知 , 氧抑制而氢支持蓝藻固氮 , 氧对固氮的抑制可因氢的存在而削弱或消除
, ’〕,
并且随蓝藻本身的固氮酶活性高低以及某些生理环境优劣而异〔
·‘〕。 本文主要从生理分析着
手 , 对 胁迫下蓝藻固氮酶的氧敏感性 、 分子氢在氧伤害固氮酶活性 中的保护作用及其生
理基础作了探讨 。
材 料 与 方 法
蓝藻 八 , 乙 按前文方法培养和收集〔‘ 〕。 收集 一 天藻龄的藻体用 一 ’
、 的磷酸缓冲液悬浮 , 反复洗涤离心数次后 , 分别加到含 有不 同浓度 的营养液
中 , 以 一 营养液为对照 。 再在 和 一 ℃温度下培养 小时后 , 取 藻
液置于 左右的血清瓶中 , 反复抽气后 , 根据实验方案注入氢或氧以及各种处理所应加入
的物质 , 同时注入乙炔 , 于 ℃恒温水浴中照光震荡保温后 , 用气相层析仪测定固氮酶活性 。
结 果
一 氛化钠胁迫下蓝藻固氮酶活对氧的敏感性
此文于 年 月 日收到 。
国家 自然科学基金资助课题 。
核 农 学 报 卷
表 显示 , 胁迫下 , 蓝藻固氮酶活下降 , 对氧的敏感性比正常蓝藻大 , 氧浓度愈高 , 敏
感性愈强 。
表 氧对氯化钠胁迫蓝藻固氮酶活的影响
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二 氮化钠胁迫下分子氢对受氧伤害的蓝藻固氮酶活的保护作用
和正常条件下生长的蓝藻一样图 , 分子氢对 胁迫下受氧伤害的蓝藻固氮酶活也有
保护作用 , 但其效应 比对正常蓝藻的效应小 表 。
表 分子氢存在时氧对受氯化钠胁迫的蓝藻固氮酶活的影响
,
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一
十
在受 胁迫与否的蓝藻中 , 分子氢的保护作用所呈现的时间效应都是在反应开始时
与氧同时加入的效果最好 , 分子氢加入时间愈晚 , 效应愈差 , 但受 胁迫的蓝藻 , 其固氮酶
活受氧伤害时 , 分子氢的保护效应明显小于对正常生长的蓝藻的保护效应 表 。
期 抓化钠胁迫下蓝藻 。对氧的敏感性和氢的保护作用
表 保温后不同时间加人分子氢对在 胁迫下
蓝藻固氮酶活受氧伤害时的保护作用
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三 分子氢的保护作用和生理条件的关系
光暗中比较 光照和黑暗条件下 , 胁迫的蓝藻均受到氧的抑制 , 在黑暗中受氧抑制
更烈 。 分子氢的保护作用在光暗条件下 , 其效应相似 表 。 这显示 , 不管受 胁迫与否 , 分
子氢对受氧伤害的蓝藻 固氮酶活的保护反应本身并不需光 , 而是与呼吸链相联 系〔“
· ’“ ·‘ , , 。
表 光暗条件下分子氢对 胁迫下
蓝藻固氮酶活受氧伤害时的保护作用
, ,
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抑制剂的效应 光合抑制剂加剧氧对 胁迫下蓝藻固氮酶活的抑制 , 分子氢可减轻
氧的抑制效应 表 。
通气的影响 厌氧下受 胁迫的蓝藻固氮酶活对氧的敏感性明显增大 , 分子氢的保 夕
护效应也小 表 。
核 农 学 报 卷
表 光合抑制剂存在时分子氢对氯化钠胁迫下
蓝藻固氮酶活受氧伤害的保护作用
十
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二硝基苯酚 。
丫 一 一 狡基氰化物 一 间一抓苯腺 。
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表 ‘ 通气和厌氧中分子氢对氯化钠胁迫下的
蓝藻固氮酶活受氧伤害时的保护作用
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和 的作用 有氧情况下 , 正常生长和 胁迫下的蓝藻固氮酶活均受 抑制
而 为 所促进 , 在 下分子氢的促进作用更 明显 表 。 这和 一 , 观察到 的
下蓝藻氮酶活性最大的结果是一致的 。
讨 论
固氮生物包括蓝藻和高等植物一样 , 完全生长在适宜的环境中是不多见的 。 作为蓝藻重要
生理功能的固氮作用也常受种种逆境因素所制约 。氯化钠胁迫作为一种逆境因素 , 既影响蓝藻
固氮酶活性 , 又影响固氮酶的特性 。 当 浓度提高时 固氮酶活性下降 , 而且其对氧的敏感
性也增大 。 从这些现象中 , 我们可以得到两点启迪 研究蓝藻固氮的氧效应时 , 既要着眼于
固氮的氧效应本身机制的揭示 , 也应结合其和生理条件 包括逆境因素 的关系进行探讨 。 幻
研究提高逆境下的固氮效率时 , 不能仅限于对固氮酶活性高低的检测 , 还应注意 固氮酶生理生
期 氛化钠胁迫下蓝藻 对氧的敏感性和氢的保护作用
表 氯化钠胁迫下分子氢对分别经 , 和 , 十
预保温的固氮酶活受氧伤害时的保护作用
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化特性变化的追究 。
蓝藻固氮效率的高低 , 除了受外界条件制约外 , 固氮酶本身活性的强弱也是一个起决定性
作用的内在因素 。 研究 对棕色固氮菌固氮的抑制时曾发现 , 固氮酶活高者受
的抑制程度小些 , 反之则大 〔‘’〕。 我们还 曾观察到 , 固氮酶活性高的 山 , , 其固
氮 放氢 和 吸氢也是 一样 受到 一 系列 不 利 于 固氮 的 生理 因 素的抑 制 比 固氮酶 活性 低 者
小〔, 一 〕。 本文结果又表明 , 在 胁迫下 , 蓝藻固氮酶活下降 , 其抵抗氧伤害的能力也明显减
弱 , 分子氢的保护作用亦不如在正常生长的细胞 中大 。 这表明 , 探讨逆境条件下 如高温 、 盐渍
等 蓝藻固氮的护氧机制时 , 必须考虑 固氮酶本身的活力水平 。
从本文结果来看 , 在筛选或运用遗传操作技术培育耐盐而 固氮效率又高的微生物工程株
时 , 应该把提高固氮酶活力及其对不 良环境的适应能力结合起来综 合进行考虑 。 这样 , 即使在
逆境条件下 , 也能收到较好的效益 。
参 考 文 献
陈 因 , 方大惟 蓝藻 八 。。 固氮的光调节 植物生理学报 , ,
陈 因 , 方大惟 分子氢在鱼腥藻 。固氮活性受氧损伤中保护作用 植物生理学报 , ,
陈 因 , 方大惟 蓝藻 二 的固氮活力及其和光合作用的关系 植物生理学报 , , 一
陈 因 , 方大惟 不 同固氮能力蓝藻放氢的研究 植物生理学通讯 , ,
陈 因 , 方大惟 蓝藻 。的吸氢及其和 固氮活力的关系 植物生理学通讯 , ,
陈 因 , 方大惟 氯化钠影响下蓝藻 八 云 。 的固氮活性和去钱阻抑 核农学报 , ,
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