全 文 ：© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
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短时间高温对蓝藻人旦些丝些
固氮酶活性的影响
陈 因 方大惟
中国科学院上海植物生理研究所 上海 。。。 艺
蓝藻 ‘ 经短时间高温处理后 , 其固 氮酶活性
、
吸氮和放乳活性均
下降 , 固氮晦活性对衷和川裘化的敏感性增 大
, 受众子 氮 支持和一羲化破抑制 的
程度增 高 。 光合抑制 剂或弱光加剧短时间高温处理时蓝藻固氮晦活性的抑制程度
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蓝藻一 固氮璐活性 高混
前 言
蓝藻生长和固氮所适温度较宽 , 〔“ 认为蓝藻固氮 适 应温度为 一 ℃ , 最高
达“ ℃ 黎尚豪 “ 认为鱼腥藻适宜生长温 度 为 一貂 ℃ , 最适温度为 七 , 高于 ℃藻体
发白死亡 。 高温对蓝藻固氮的影响 , 。皿 等 , 认为是阻抑细胞合成固抓醉及某些固氮
基因产物 , 从而提出除饭和氨之外 , 温度是控制固氮基因表达的第“个因子 · 然而敞和明的关系不能局限于这‘点 , 例如在分离纯化固氮酶时 , 一将半纯化酶制剂于 ℃处理 。。 , 则
所得固氮酶制品 , 不仅纯度增高 , 而且活性也增强 表明高温对固氮的影响和调节机制是复
、
杂的 。 因此 , 研究蓝藻固氮对高温的敏感性及其与其他因子的关系 , 将会对蓝藻以至其他生
物固氮过程的调节机制有更深人的字醉
二
本文研究短期高温对蓝攀固氮酶活性的影响 ‘
材 料 与 方 法
蓝藻 姆 按前文友佳垮养‘, ’
, 藻龄为 一 天 实验前 天收集藻体卜并 以营
养液悬浮 , 再放到原来的光温条稗卞继续强化培养 小时后
,
夯别置不同高温水浴中处理
,
处理时间视实验要求而定 以不作高温处理的同一批藻体为对照 固氮酶活性
、
藻体生长和
其他指标均技前文的方法测定 名 。
结 果
一 姐期离洛处理盆蕊的固狱睡活性
蓝藻经短时间高温处理后 , 其固氮酶活性明显下降 温度越高
, 处理时间越长 , 活性下
此文于 年 月 日收到
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些乏 核 农 学 报 卷
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降越大 。 超过 ℃时 , 活性完全丧失 图
。 从这些结果 中我们 可 以看到 , 高温影响固氮
酶活性 , 而且与持续时间长短有关
。 因此 , 蓝藻用作水稻肥源时 , 应考虑盛夏高温对固氮效
·
率的影响 , 并设法加以防止
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不同温度对蓝藻固氮酶活性的影响
二 姐翔离通形晌蓝蕊固抓目活性的生理特点
蓝藻固氮酶活性对短期高温的敏感性与某些生理条件密切相关 。
。
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对 和 的反应 短期高温处理的蓝藻 , 其固氮酶活性与正常细胞 一 样 , 均为 氧 所
但两者对氧的敏感程度有异 。 在相对低的氧浓度下 , 高温处理的细胞 , 受抑程度 比正
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图 氢和氧加合对高温处理蓝藻固氮酶活性的影响
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图 氧对高温处理蓝藻固氮酶活性的影响
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期 短时间高温对蓝藻 。。 , 固盆酶活性的影响
常细胞严重 图 , 这和主业勤等的报道相似 〔’丁
。
氢存在时可 恢 复固氮酶活性 图 ,
这可能是高温影响蓝藻的同化能力 , 干扰 电子和能 量 的 正 常供应 , 使较多的氢作为固氮的
电子供休 ,
·
这与我们前文中电子和能量匾乏时 , 氢支持固氮效应增强的结果一致 ,
对 和 的反应 在测定固氮酶活性的反应系统中加入 和 , 朋 显地抑制高
温处理和正常蓝藻细胞的 乙炔还原活性 , 两者在受抑程度上彼此之间差异不大 表 ‘
,
对 匀的反应 一般情况下 , 消耗于还原 分子的 电子和质子受包括 在内的多种因
素的制约七们
。 图 显示 , 短期高温处理的蓝藻在高 条件下 , 其固氮酶活性受抑程度小于低
值条件下的受抑程度
。
对 的反应 由图 可见 , 短期高温处理蓝藻后 , 受 抑制的程度 增大 。 说 明处碑
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蓝藻的固氮酶活性 , 对 的反应更敏感
三 短期高沮处理蓝班的固组醉活性和光合作用的关系
光照强度的影响 从表 可见 , 低光强下 , 短期高温处理蓝藻 , 固 氮 酶活性受到抑制的
程度 比高光强下严重 。 弱光下光合同化能力小 , 从而导致高温抑制固氮酶活性的程度加剧
。
光合抑制剂的影响 蓝藻经高温处理后 , 其固氮酶活性受抑制剂抑制的程度大于未经
高温的处理 表 。 表明高温钝化蓝藻固氮酶活性的效应取决于光合作用的强度 。
和氢代谢的关系 表 表明 , 高温影响蓝藻固氮的同时 , 也 影 响其氢代谢 , 放氮和吸
氯量均下降 , 这是执行催化放氢的固氧酶功能减弱和催化吸氢的氢酶对高温也很敏感所致 ,
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核 农 学 报 卷
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图 不同 条件下短期高温处理蓝革的固氮酶活性
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对短期高温处理蓝藻固氮酶活性的影响
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蓝藻适应的温度较宽 , 能在 一 ℃的温度下生长 , 但过高过低温度都抑制固氮活性 ,
抑制的后果往往比对呼吸作用和光合作用的影响还大 , 也就是说 , 在固氧作用已受抑制的温
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短时间高温对蓝藻刁月 口 。固氮阵活性的影响
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度下 , 光合作用仍能进行 ‘ 。 本实验表明 , 短期高温处理蓝藻后 , 固 氮 酶活性下降 , 低照
度下或添加光合抑制剂时 , 下降程度更大 表明蓝藻固氮酶活性受光 合作用强度的制约 , 光
合作用在提供固氮需要的能量中起主导作用
本文结果还表明 , 短期高温处理蓝藻 , 除影响固氮酶活性外 , 并导致一 系 列 特 异性变
,
化 。 固氮酶活性对氧和高 环境的敏感性增加 , 氢支持固氮和 抑制固氮的程度增大 , 表 、
明短期高温处理也可通过影响其他生理生化过程而间接影响固氮活性 , 这从研究固氮调节机
制和提高固氮效率角度来看 , 颇值得考虑
。
此外 , 高温对蓝藻固氮酶活性的影响 , 除取决于温度高低之外 , 处理 时 间 长 短也很重
要 ,
·
,即使相对低的温度 , 如果处理时伺长 , 固氮酶活性受抑制的程度甚至 比短时间高温处理
的效应还大 , 表现出一种积温效应
‘
这种现象从研 究 固 氮 酶对高温的防御机制来说是重要
的 , 因此必须对与积温有联系的时间效应给予充分注意
蓝藻多用作晚稻的肥源 , 在生长发育过程中 , 大半时间正值高温闷湿季节 , 高温影响蓝
藻的圈氛效率 , 以致降低肥效 。 因此 , 为了提高蓝藻用作水稻肥源的效果 , 认理论和实践方
面探明蓝藻固氮与高温的关系 , 无疑是 , 个重要而应该考虑的问题
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〔日 王业劫 , 何家莞 , 章德萍 , 黎尚豪 在光暗及高温下暇与鱼握藻 固氮的关 系 。 水 生 生 物 学 报 , 以
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〕陈 因 , 方大淮
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蓝藻 ” 汕 固氮的光调节 。 植物生理学报 , , ‘
分子氢支持蓝裸 帕 时 ”。 礼 固氮 的生 理 基
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础 研 究 植物生理学报 , 。
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〔幻 曾 定 固氮生物学 耳门大学出版社 , 。
〔 〕攀尚紊 固抓蓝藻作为晚梢肥稼的研究 水生生物学集刊 , , 一
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