全 文 ：核 农 学 报 一。 。, 一
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花生根瘤菌 一 菌株氢酶活性
的表达及化能自养生长
吕荣富 许 良树 曾 定
醒门大学生物系 厦 门
本文研 完 了花生根瘤菌 。一 菌株氮酶活性 的诱导
、 表达 。 在吸氮培 养基
中 , 氮瞬衣达 的最佳 浓度是 , 诱导氮酶活性 的最佳 浓 度 也是 ,
浓度继 续增 大刘 时 , 氮酶活性基本保持恒 定 , 对氮酶活性 没有影响 在
无机盐 维生素培养基和
、 、 及 的混合 气体条 件下 ,
花生根瘤菌能进行化能 自养生 长
。 生长 天后 , 培养液中的菌体光密度 、 细菌数
、
菌体蛋 白质合量及有机碳含量明显提 高 , 氮酶活性比异养液体 培养 时高 倍 ,
比 针面 培养高 倍
。 用 分别代替混合 气休中的 或 , 菌体则 不 能 生
长 , 尤密度
、 细 菌数
、 蛋 白质含量 及吸氮活性 没有变化
。
关键词 花生根瘤菌 化能 自养生长 氮酶活性
引 言
根瘤菌体内的固氮晦 , 在将电子传递给 并将 还原成 的同时 , 至少将 的电
子用于质子 千 的还原 , 最终以 的形式释放到大气中 〔 , ’“ ’, 这是一种能量 的 浪 费
缪 然而在某些根瘤菌体内存在吸氢酶体系
, 能将固氮酶放出的 重新利用 , 从而提高了 固 氮
效率及植物的产量‘“
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在自生条件下 , 根瘤菌吸氢酶活性的表达受多种因子调控 。 能够诱导慢生型 大 豆 根
瘤菌氢酶的形成 吞 〕 高浓度的氧及有机碳抑制大豆根瘤菌的吸氢活性 〔“ ’ 镍明显地提高
了花生根瘤菌 。一 。菌株“ 及大豆根瘤菌 〔。 」的吸氢活性 最近 , 等 〔’。 报道加。 扭
的硒到培养基 中 , 自养生长的慢生型大豆根瘤菌的氢酶诱导速率提高 以上 。
本文对花生根瘤菌 。一 菌株在自生条件下 , 获得较高氢酶活性的气相条件进 行了研究 ,
同时对花生根瘤菌 。一 菌株化能白养生长的特性进行了初步研究 。
材 料 与 方 法
菌株与培养基 花生根瘤菌 。一 。菌株由中国科学院沈阳应用生态所赠送
吸氢培养基 菜用 等 〔“ ’报道的方法
。 化能自养生长 采用 等 ‘“ ’
此文于 年 月“ 日收到 。 国家自然科学基金资助项 目
核 农 学 报 卷
的培养基 , 二者均另加 协 的镍 〔‘ 。
培养条件 花生根瘤菌于 ℃
、 上生长 小时 , 每 菌液分装到 的疫苗瓶
中 , 根据需要向瓶内加入不同浓度 的混合气体 , 塞紧瓶 口 , 诱导氢酶 , 然后取样测定吸氢活性 。
化能自养生长 花生根瘤菌在装有无机盐 维生素培养基的疫苗瓶中培养 , 气相组 成 为
吓 、 、 和 。 缺 或缺 的试验 , 在混合气体 中 分 别 用 代
替 。 每天检测并调节各气体的浓度 , 每隔 天取样测定光密度
、 细菌数
、
蛋 白质 含 量
、
总有
机碳含量及氢酶活性
复阵活性测定 在 的血清瓶中按许 良树等 〔’“ 〕报道的方法测定 小时内的吸 量 。
菌体蛋白含且的洲定 离心收集菌体 , 用 溶解 , 并于沸水浴 中消 化 ,
冷却至室温 , 按 , 仁“ 丁的双缩脉法测定菌体蛋白含量 , 以牛血清白蛋 自为标 准蛋 白
总有机碳的洲定 菌体按上述方法消化后 , 用 型儿素分析 仪 美国 公司生产
测定有机碳含量 。
结 果
一 异养生长条件下氮醉表达的条件
对氢酶活性的影 响 测定结果表明 , ‘ 浓度是花生根瘤菌氛酶活性表达的
址适浓度 浓度低于或高于 均不利于氢酶活性的表达 , 但 浓度达 时 , 仍可测出
氢酶活性 , 约为 浓度时活性的 图 , 这个结果 与文献 〔“ 〕报道结果有所不同 。
对氢酶活性的影响 测定结果表明 , 没有 存在时 , 氢酶活性非 常 低 , 当 有
存在时 , 氢酶活性显著提高 。 浓度达 时 , 氢酉酬西胜达到最 高值 。 再 提 高 浓 度
至 , 氢酶活性基本上保持恒定 见图 。
对氢酶活性的影响 表 表明在异养条件下 , 对氛酶活性没 有形 响
。
二 花生根油菌 。一 菌株的化能 自养生长
花生根瘤菌 一 菌株在无机盐 维生素培养基和 含有
、 、 及
的混合气体中生长 天后 , 总有机碳含量从 。 件 增加到 卜 , 细菌数从
个 增加到 “个 , 其光密度
、
蛋 自含量及吸氢活性都有明显增加 图 。
然而 , 在混合气体中不存在 或 时 , 生长 天后 , 其光密度
、 细菌数 、 蛋 白含量及
吸氢活性均没有增加 表 。 说明花生根瘤菌需要有 和 同时存在才能自养生长 。
讨 论
根瘤菌氢酶活性的表达需要 , 但是 , 氢酶表达 的故适 浓度 , 以及在 苗浓度 时是
否表现出氢酶活性 , 则囚根瘤菌种类而不同
。
大豆根瘤菌在 浓度下诱导出最高的 氢
酶活性 〔 , 而紫云英根瘤菌则需要 的 浓度 〔‘“ 」
。
我们发现 , 在 浓度时花生 根
瘤菌的氢酶活性最高 图
。 〔” ’报道 , 慢生型大豆根瘤菌在 浓度与大气中的浓
度相近时 , 没有氢酶蛋白的合成 , 亦即没有氢酶活性
。 与此不同 , 紫云英根瘤菌 〔‘ ” 」及花生
根瘤菌在 浓度中 , 仍有一定的氛酶活性 。 即使当 浓度达到 时 , 花生根瘤 茵 氢
酶活性的表达也不完全被抑制
。
曾提出 , 对大豆根瘤菌氢酶表达阻遏作用的两种假说 可能专一性
常
期 花生根瘤菌 一 菌株氢酶活性的表达及化能自养生长
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君 图 氧对花生根瘤菌氢酶活性的影响 图 氢对花生根瘤菌氢酶活性的影响
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表 二叙化谈对花生根盛菌复醉活性的形晌
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图 花生根瘤菌自养生长过程中光密度 , 蛋白
含量及氢酶活性的变化
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一 氢酶活性 三 ‘
一 光密度 ‘ ⋯
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地阻遏氢酶蛋白合成 即 直接作用于氢酶基因 也可能作用于氢酶基 因 以 外
的某个因子 , 从而阻遏微需 的代谢进行 。 鉴于花生根瘤菌在较高 浓度下 仍 能 表 达 氢
、
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表 二氧化碳和氢对花生根瘤菌化能 自养生长的影响
、
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测定项 目 培 养 前
培 养 天 后
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酶活性 , 在花生根瘤菌内可能存在一套不同于大豆根瘤菌的 调控系统 。
氢酶表达需依赖于 的存在
。 用兑疫分析法证实 诱导氢酶蛋 的 合成
。 孙
金华等 〔“ 」在紫云英根瘤菌中也发现氢酶的表达与蛋 自的重新合成有关 , 而不是 。激 活 预
先形成的氢酶前体 。 同样 , 花生根瘤菌氢酶的表达 , 也需要 的诱导
。 但不同的是 , 花生根
瘤菌在较低的 浓度时就可诱导 出较高的氢酶活性
。
不影响异养生 长的花生根瘤菌氢酶的表达
。
与慢生型人豆根瘸菌的 情况相似 仁“
花生根瘤菌在无机盐 维生素培养基上 , 能利用 作为能派 , 作为碳源进行化能自
养生
一
长。 说明花生根瘤菌除 了能进行共生生 长外 , 还能在 自生条件下营异养和自养生长 。 自
养型花生根岁如立比异荟祝卫花生根痛菌有更高的吸氛活性
。 在自养条件下 , 花生根瘤菌的吸氢
活性比 液体培养汗如岛 倍 , 比 斜面培养时高 倍 , 这与大豆根瘤菌的情况相似 。
等 〔‘ 。 」认为 , 这是 由于二磷酸核荆 活次化梅的协同调控所致
。 异养生 长时 , 二磷 酸 核
酮愉胶化酶的表达交到阻遏 , 从而导致 式酶表达部分交阻 。 自养生 旧付有较 司的氢晦活性 ,
这就为提纯氢酶并进一步研允 自养型氢海的特性提供 了有利条件 。
参 考 文 献
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〔 〕许 良树等 花生根瘤菌某些菌株在自生条件下的吸氢活力 厦门大学学报 自然科 学 版 , , 一
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〔 〕孙金华等 紫云英根瘤菌 菌株氢酶诱导表达 。 植物生理学报 , 比 , 一 。
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