在地球這個生機勃勃的生態(tài)系統(tǒng)中，存在著許多神奇的微生物，固氮魚腥藻就是其中之一。這種藻類屬于藍藻門，是一種絲狀藍藻，在全球各地的淡水環(huán)境中廣泛分布。
從外觀上看，固氮魚腥藻呈現(xiàn)出絲狀，其細胞呈球形或橢圓形，通過串聯(lián)形成絲狀體。在顯微鏡下，它們猶如微觀世界里的精美珠鏈。然而，其真正神奇之處在于它的固氮能力。氮元素是生物生長所必需的重要營養(yǎng)元素之一，在植物的生長過程中扮演著關鍵角色。但空氣中的氮氣并不能直接被大多數(shù)生物利用，而固氮魚腥藻卻擁有一種特殊的固氮酶系統(tǒng)，能夠?qū)⒖諝庵械牡獨廪D(zhuǎn)化為氨，這就相當于在自己體內(nèi)建立了一座小型的 “氮肥工廠”。這一過程不僅為自身的生長和繁殖提供了充足的氮源，當這些藻類死亡分解后，釋放出的氮元素還可以為周圍的水生生態(tài)系統(tǒng)提供豐富的養(yǎng)分，促進其他生物的生長。
二、科學研究：揭開固氮魚腥藻的神秘面紗
科學家們對固氮魚腥藻的研究已經(jīng)持續(xù)了多年，并且取得了一系列令人矚目的成果。在基因?qū)用?，研究人員已經(jīng)逐漸解析出了與固氮相關的基因序列和調(diào)控機制。這些發(fā)現(xiàn)有助于我們更深入地理解這種藻類是如何精確地控制固氮過程的，也為未來通過基因工程手段來優(yōu)化其他生物的固氮能力提供了寶貴的參考。
同時，對于固氮魚腥藻與周圍環(huán)境的相互作用研究也在不斷深入。研究發(fā)現(xiàn)，它與水中的其他微生物、浮游生物以及水生植物之間存在著復雜的共生和競爭關系。例如，在一些稻田生態(tài)系統(tǒng)中，固氮魚腥藻可以和水稻形成一種互利共生的關系。它們在稻田的水層中固氮，所產(chǎn)生的含氮化合物可以被水稻根系吸收利用，從而減少了稻田對化學氮肥的依賴，既降低了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，又減少了化學肥料對環(huán)境造成的污染。
三、應用前景：助力可持續(xù)發(fā)展的綠色力量
固氮魚腥藻在多個領域展現(xiàn)出了巨大的應用潛力，為可持續(xù)發(fā)展提供了新的途徑。
（一）農(nóng)業(yè)領域
在農(nóng)業(yè)方面，除了上述提到的與水稻共生減少氮肥使用外，科學家們正在探索將固氮魚腥藻制成生物肥料的可能性。通過特殊的培養(yǎng)和加工技術，將大量的固氮魚腥藻制成肥料產(chǎn)品，可以廣泛應用于各類農(nóng)作物的種植中。這種生物肥料不僅環(huán)保，而且可以改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤的肥力和保水能力，長期使用有助于恢復和保持土壤的生態(tài)平衡。
（二）環(huán)境修復領域
在環(huán)境修復方面，固氮魚腥藻也有著獨特的優(yōu)勢。一些被污染的水域中，氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)超標，導致水體富營養(yǎng)化。固氮魚腥藻可以在這樣的環(huán)境中生長繁殖，通過吸收水體中的過量營養(yǎng)物質(zhì)，降低水體中的營養(yǎng)鹽濃度，從而在一定程度上緩解水體富營養(yǎng)化問題。同時，在一些受到工業(yè)污染或其他人為活動破壞的濕地生態(tài)系統(tǒng)中，引入固氮魚腥藻可以幫助啟動生態(tài)恢復進程，促進濕地植被的生長和整個生態(tài)系統(tǒng)的重建。
（三）能源領域
此外，固氮魚腥藻在能源領域也受到了關注。作為一種光合生物，它可以利用光能將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化為有機物質(zhì)，同時進行固氮作用。科學家們正在研究如何更高效地利用固氮魚腥藻來生產(chǎn)生物燃料，例如通過發(fā)酵等技術將其轉(zhuǎn)化為生物乙醇等可再生能源，為解決能源短缺和減少對化石燃料的依賴提供一種新的選擇。
固氮魚腥藻，這個曾經(jīng)被忽視的微小生物，如今正逐漸成為科學界和社會關注的焦點。隨著研究的不斷深入和應用技術的逐步完善，它有望在未來為人類的可持續(xù)發(fā)展發(fā)揮更加重要的作用，成為我們建設綠色家園的有力幫手。
The post 神奇的固氮魚腥藻：從科普到廣泛應用的新征程 first appeared on 上海光語生物科技有限公司.]]>應用方面：
生物肥料原料：微囊藻水華具有生物量大和蛋白質(zhì)含量高的特點，如果能在安全消除藻類毒素的前提下，可將其作為生產(chǎn)生物肥料的原料。其豐富的營養(yǎng)成分經(jīng)過處理后可以為農(nóng)作物提供養(yǎng)分，有助于提高土壤肥力和農(nóng)作物產(chǎn)量。
吸附劑：水華微囊藻可以用作重金屬吸附劑。研究發(fā)現(xiàn)，水華微囊藻對重金屬離子如 Cu2+、Cd2 + 和 Ni2 + 等具有一定的吸附能力，能夠有效地去除水中的重金屬污染物。這為重金屬污水處理提供了一種潛在的生物處理方法。
生物活性成分提取：水華微囊藻中可能含有一些具有生物活性的成分，如多糖、多肽等，這些成分在醫(yī)藥、保健品等領域具有潛在的應用價值。未來可以通過進一步的研究和開發(fā)，提取和利用這些生物活性成分。
水華微囊藻與其他藍藻相比，具有以下獨特的特點：
競爭優(yōu)勢：在與其他藻類競爭資源方面，水華微囊藻具有較強的競爭力。它能夠利用水體中的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)快速生長繁殖，并且在光照、溫度等條件適宜時，能夠迅速占據(jù)生態(tài)位，成為水華的優(yōu)勢種。其他藍藻在資源競爭能力上可能相對較弱，或者在競爭中處于劣勢地位。
生態(tài)習性方面：
生境偏好：水華微囊藻廣泛分布于各種淡水水體中，對環(huán)境的適應性較強，在富營養(yǎng)化的水體中尤其容易大量繁殖形成水華。而其他藍藻的生境偏好有所不同，例如螺旋藻多生長在堿性鹽湖中；顫藻在冷水管中也能滋生。
溫度適應性：水華微囊藻在溫度較高的環(huán)境中生長優(yōu)勢明顯，適宜生長溫度一般在 28 – 32℃，當夏季水溫上升時，其生長速度加快，容易形成優(yōu)勢種群。其他藍藻對溫度的適應范圍和最適生長溫度可能與水華微囊藻不同，例如一些藍藻在溫度較低的環(huán)境中也能生存。
生理特性方面：
競爭優(yōu)勢：在與其他藻類競爭資源方面，水華微囊藻具有較強的競爭力。它能夠利用水體中的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)快速生長繁殖，并且在光照、溫度等條件適宜時，能夠迅速占據(jù)生態(tài)位，成為水華的優(yōu)勢種。其他藍藻在資源競爭能力上可能相對較弱，或者在競爭中處于劣勢地位。
形態(tài)結(jié)構(gòu)方面：
群體形態(tài)及膠被特征：水華微囊藻通常形成肉眼可見的群體，群體形態(tài)多樣，可為球形、長圓形、不規(guī)則形等，并且具有柔軟且具有溶解性的無色膠被。這種膠被相對其他一些藍藻來說，質(zhì)地較為特殊，使得水華微囊藻群體在水中具有一定的穩(wěn)定性和獨特的形態(tài)特征。而其他藍藻的群體形態(tài)和膠被特征可能各有不同，例如色球藻屬的群體膠被較為明顯且有分層現(xiàn)象，顫藻屬則是絲狀形態(tài)，沒有類似的明顯膠被結(jié)構(gòu)包裹群體。
細胞形狀及排列：水華微囊藻的細胞呈球形或長圓形，多數(shù)排列緊密。細胞個體相對較小，直徑一般在 3 – 7 μm。相比之下，念珠藻屬的細胞為球形、橢圓形、圓柱形等多種形狀，但它們通常以多細胞的絲狀體形式存在，細胞之間的排列方式與水華微囊藻的緊密排列有所不同。
假空泡特征：水華微囊藻細胞內(nèi)往往有氣泡（即假空泡），這是其較為突出的結(jié)構(gòu)特點之一。假空泡的存在可以調(diào)節(jié)細胞的浮力，使水華微囊藻能夠在水體中自由漂浮，更好地獲取光照和營養(yǎng)物質(zhì)。其他藍藻中也有部分具有假空泡，但在數(shù)量、分布以及對細胞浮力的調(diào)節(jié)作用上可能與水華微囊藻存在差異。
The post 解讀水華微囊藻：科普價值與應用前景的深度剖析 first appeared on 上海光語生物科技有限公司.]]>- 形態(tài)特征：銅綠微囊藻的細胞呈球形或近球形，群體中細胞分布均勻，肉眼可見。其植物團塊大，呈橄欖綠色或污綠色，幼時呈球形、橢圓形，中實；成熟后為中空的囊狀體，隨著群體的不斷增長，膠被的某些區(qū)域破裂或穿孔，使群體成窗格狀的囊狀體或不規(guī)則的裂片狀的網(wǎng)狀體；群體最后破裂成不規(guī)則的、大小不一的裂片；此裂片又可成長為一個窗格狀群體；群體膠被質(zhì)地均勻，無層理，透明無色，明顯，但邊緣部高度水化。
- 生長環(huán)境：多生長在湖泊、池塘等有機質(zhì)豐富的水體中，營浮游生活。其生長的適宜 pH 值為 8-9.5，溫暖季節(jié)水溫在 28-32℃時繁殖快，生長旺盛，使水體呈灰綠色，形成水華，肉眼可見，其浮膜似銅綠色油漆，有臭味。人們通常把微囊藻水華統(tǒng)稱為 “湖靛”。
- 分布范圍：銅綠微囊藻分布廣泛，在中國，其分布范圍包括河北、內(nèi)蒙古、吉林、黑龍江、江蘇、浙江、安徽、江西、山東、湖北、湖南、廣東、海南、廣西、四川、云南、新疆等地。在全球范圍內(nèi)，銅綠微囊藻水華已在至少 108 個國家出現(xiàn)，至少 79 個國家發(fā)現(xiàn)了微囊藻毒素的產(chǎn)生，包括印度、斯里蘭卡、德國、俄羅斯、大洋洲、北美洲、中美洲等地。
- 危害：銅綠微囊藻在生長繁殖過程中會產(chǎn)生大量的藻類有機物和分泌具有肝毒性、神經(jīng)毒性、皮膚刺激性和腎毒性的微囊藻毒素。這些藻類有機物和毒素對水生態(tài)環(huán)境和人體健康造成了巨大威脅。銅綠微囊藻還會消耗水中的氧氣，導致魚類等水生生物缺氧死亡。此外，銅綠微囊藻水華還會影響水體的景觀和生態(tài)功能。
- 防治方法：目前，對于銅綠微囊藻的防治方法主要包括物理方法、化學方法和生物方法。物理方法包括打撈、過濾等；化學方法包括使用殺藻劑等；生物方法包括利用藻類的天敵如浮游動物、魚類等進行控制，以及利用微生物如細菌、真菌等進行控制。
- 用途：銅綠微囊藻是研究天然生產(chǎn)叔丁基羥基甲苯（BHT）的對象，這是一種抗氧化劑、食品添加劑和工業(yè)化學品。從銅綠微囊藻中可以分離出一種名為氧環(huán)肽的生物活性肽。
需要注意的是，銅綠微囊藻的生長和繁殖受到多種因素的影響，如水溫、光照、營養(yǎng)鹽等。在防治銅綠微囊藻時，需要綜合考慮這些因素，并采取相應的措施。同時，也需要加強對銅綠微囊藻的監(jiān)測和研究，以便更好地了解其生態(tài)特征和危害，為防治工作提供科學依據(jù)。
銅綠微囊藻的應用主要有以下幾個方面：
- 廢水凈化：
- 氮、磷吸收：銅綠微囊藻可以利用自身的代謝系統(tǒng)吸收廢水中的氮、磷等營養(yǎng)元素，對于富營養(yǎng)化的水體有一定的凈化作用。例如在一些畜禽養(yǎng)殖廢水處理中，利用銅綠微囊藻固定化技術，能有效地吸附和分解水體中的磷、氮等營養(yǎng)物質(zhì)，降低廢水的污染程度，達到凈化水質(zhì)的效果。
- 重金屬吸附：它還能夠吸附廢水中的重金屬離子，通過藻細胞表面的結(jié)構(gòu)與重金屬發(fā)生相互作用，將重金屬離子固定在細胞表面或內(nèi)部，從而減少廢水中重金屬的含量。
- 科學研究：
- 產(chǎn)毒機制研究：銅綠微囊藻會產(chǎn)生微囊藻毒素，對其產(chǎn)毒機制的研究具有重要意義。通過研究銅綠微囊藻的生理特性、基因表達等方面，可以深入了解微囊藻毒素的產(chǎn)生條件、合成途徑以及影響因素等，為防治微囊藻毒素污染提供理論依據(jù)。
- 生態(tài)系統(tǒng)研究：作為一種常見的淡水藍藻，銅綠微囊藻在水生態(tài)系統(tǒng)中具有重要的地位。研究其生長、繁殖、競爭等生態(tài)行為，有助于理解水生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，以及藻類在生態(tài)系統(tǒng)中的作用和影響。
- 生物活性物質(zhì)開發(fā)：
- 抗氧化劑來源：銅綠微囊藻是研究天然生產(chǎn)叔丁基羥基甲苯（BHT）的對象，BHT 是一種抗氧化劑，可用于食品、化妝品、醫(yī)藥等行業(yè)，能夠防止產(chǎn)品中的油脂等成分被氧化，延長產(chǎn)品的保質(zhì)期。
- 生物活性肽獲取：從銅綠微囊藻中可以分離出氧環(huán)肽等生物活性肽，這些生物活性肽可能具有多種生物功能，如抗菌、抗病毒、抗腫瘤等，具有潛在的藥用價值。
藻，看似平凡無奇，卻有著屬于自己的精彩世界。我們總是容易忽略那些影響藻成長的關鍵因素，而酸堿度，正是藻成長背后的那個神秘“幕后推手”。
當水質(zhì)的酸堿度適宜時，藻仿佛被注入了活力源泉，它們能夠盡情地伸展、繁衍。在偏酸性或偏堿性的環(huán)境中，藻會展現(xiàn)出不同的生長狀態(tài)和特征。合適的酸堿度就如同為藻搭建了一個理想的舞臺，讓它們能夠自由起舞，釋放出生命的光彩。
但如果我們忽視了酸堿度的重要性，就可能導致藻的生長出現(xiàn)異常。或是生長緩慢，或是難以存活。我們不能將這些問題簡單地歸結(jié)為藻本身的“缺陷”，而應意識到是我們沒有為它們提供合適的環(huán)境條件。
深入探究藻與酸堿度的關系，我們會發(fā)現(xiàn)一個豐富多彩的生態(tài)世界。我們可以看到藻如何在酸堿度的微妙變化中適應、調(diào)整，如何與周圍的環(huán)境相互作用。
所以，讓我們別再誤解藻，從重視酸堿度對它們成長的影響開始。只有當我們真正理解了藻的需求，才能更好地與它們和諧共處，才能讓水域中的藻繼續(xù)為我們的生態(tài)系統(tǒng)貢獻獨特的價值。去感受藻的神奇，去領悟酸堿度這一幕后推手的奧秘吧，我們將會對自然世界有更深刻的認識和敬畏。
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注：本文圖片來源于 老蝦農(nóng)”小球藻怎么擴培！“
The post 別再誤解“藻”！為您揭秘成長背后的幕后推手 first appeared on 上海光語生物科技有限公司.]]>光照，是影響微藻生長的最重要環(huán)境因子之一。它對微藻的生長、繁殖、藻體顏色、細胞形態(tài)及胞外多糖積聚都有著重要的影響。
在這場無聲的對話中，光照就像是微藻的“指揮家”，引導著它們的生命節(jié)奏。當光照充足時，微藻會充分吸收陽光中的能量，進行光合作用，將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)和氧氣。在這個過程中，微藻會合成各種蛋白質(zhì)、脂肪和碳水化合物，為自身的生長和繁殖提供所需的營養(yǎng)。
然而，光照并不是越多越好。當光照強度過高時，微藻可能會受到光抑制，導致光合作用效率下降，甚至會對其生長和生存造成不利影響。此外，光照時間和光照周期也會對微藻的生長和代謝產(chǎn)生影響。不同的微藻對光照的需求和適應能力也有所不同，有些微藻喜歡強光環(huán)境，而有些微藻則更適應弱光環(huán)境。
除了光照，溫度、營養(yǎng)物質(zhì)和其他環(huán)境因素也會對微藻的生長和代謝產(chǎn)生影響。因此，在培養(yǎng)微藻時，需要綜合考慮這些因素，為微藻提供適宜的生長環(huán)境。
總之，微藻與光照之間的關系是微妙而復雜的。了解光照對微藻的影響，對于我們更好地利用微藻資源、保護環(huán)境、開發(fā)新的生物技術等方面都具有重要的意義。讓我們不再誤解“藻”，而是通過深入研究和探索，更好地與它們進行這場無聲的對話。
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但我們不能忽視的是，大自然的奇妙之處就在于其無盡的多樣性。在廣闊的天地間，存在著各種特殊環(huán)境下的藻。有些藻能夠在溫度遠超 30 度的炎熱水域中倔強生長，它們以頑強的生命力對抗著高溫的挑戰(zhàn)，發(fā)展出獨特的生存策略；而在寒冷的極地或者高海拔地區(qū)，也有藻的身影，它們適應著接近甚至低于 0 度的低溫，在冰天雪地中悄然綻放生命的色彩。
我們應該以更開放的視角和更深入的探索去認識藻。不要被固有觀念所束縛，要知道每一種藻都有著自己獨特的溫度適應區(qū)間，都在各自的環(huán)境中演繹著屬于它們的精彩故事。
我們對藻的理解不應局限于那看似約定俗成的 20-30 度，而應去探尋它們在各種極端溫度下的秘密與奇跡。只有這樣，我們才能真正領略到藻世界的廣袤與神奇，才能更加全面地認識和珍惜這些大自然賦予我們的奇妙生物。讓我們打破思維的藩籬，去重新審視那被我們誤解的藻與溫度的關系吧。
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抗氧化作用更是微藻的一大亮點。在這個充滿自由基威脅的環(huán)境中，微藻宛如一位忠誠的衛(wèi)士，挺身而出與自由基對抗，有效減少它們對皮膚的傷害，從而延緩皮膚衰老的進程，使肌膚保持年輕態(tài)，細紋和皺紋的出現(xiàn)也得以減緩。
當我們的皮膚受到外界刺激時，微藻又能發(fā)揮其舒緩作用。它可以安撫肌膚的不適，減輕炎癥反應，讓肌膚迅速恢復平靜與舒適。
同時，微藻還能助力皮膚細胞的修復與再生，使受損的肌膚能夠更快地恢復健康與活力。而且，它在提亮膚色方面也有著不凡的表現(xiàn)，能逐漸改善暗沉，讓肌膚煥發(fā)出自然的光彩。
隨著對微藻研究的不斷深入，我們越發(fā)認識到它對皮膚的重要性。它就像是大自然賦予我們的一份珍貴禮物，為我們的肌膚護理帶來新的希望和可能。讓我們盡情享受微藻帶來的護膚益處，讓肌膚綻放出更加美麗動人的光彩吧！
相信在未來，微藻在護膚界的地位將越發(fā)重要，為人們帶來更多的驚喜與改變。
The post “藻”知道：舞動在美容行業(yè)的神奇精靈 first appeared on 上海光語生物科技有限公司.]]>微藻富含多種營養(yǎng)成分，一些種類的微藻可作為營養(yǎng)補充劑。其所含的蛋白質(zhì)、維生素、礦物質(zhì)等，能夠為人體提供必要的營養(yǎng)支持，有助于維持身體健康和促進康復。
在藥物研發(fā)方面，微藻也有著重要的角色。研究人員發(fā)現(xiàn)，某些微藻中含有具有生物活性的物質(zhì)，這些物質(zhì)可能具有抗菌、抗病毒、抗腫瘤等特性。通過深入研究和開發(fā)，有望從中提取出新型藥物，為治療各種疾病提供新的途徑。
此外，微藻在醫(yī)學檢測中也能發(fā)揮作用。利用微藻對特定環(huán)境或物質(zhì)的敏感性，可以設計出靈敏的生物傳感器，用于疾病的早期診斷和監(jiān)測。
不僅如此，微藻在再生醫(yī)學領域也展現(xiàn)出一定的潛力。例如，在組織工程中，微藻及其提取物可能有助于促進細胞生長和組織修復。
當然，微藻在醫(yī)學領域的應用仍處于不斷探索和發(fā)展的階段。但不可否認的是，它們?yōu)獒t(yī)學的進步帶來了新的希望和可能性。隨著科學技術的不斷進步和對微藻研究的深入，相信未來微藻將在醫(yī)學領域中發(fā)揮更加重要的作用，為人類的健康事業(yè)做出更大的貢獻。
讓我們持續(xù)關注“藻知道”，期待微藻在醫(yī)學舞臺上綻放更加絢爛的光彩。
The post “藻”知道：微藻在醫(yī)學領域中的應用 first appeared on 上海光語生物科技有限公司.]]>首先，絲狀藻可以增加土壤的肥力。它們能夠固定空氣中的氮元素，并將其轉(zhuǎn)化為可供植物吸收的形式，從而提高土壤的氮含量。這對于農(nóng)作物的生長和發(fā)育非常重要。
其次，絲狀藻還可以改善土壤的結(jié)構(gòu)。它們的絲狀結(jié)構(gòu)能夠增加土壤的通氣性和保水性，有助于根系的健康生長，同時還能減少土壤侵蝕。
此外，絲狀藻還具有一定的生態(tài)平衡作用。它們?yōu)橥寥乐械奈⑸锾峁┝藯⒑头敝车沫h(huán)境，促進了土壤生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定。
然而，需要注意的是，絲狀藻的生長也需要適當?shù)墓芾?。過度生長的絲狀藻可能會對農(nóng)作物產(chǎn)生競爭，影響其生長。因此，合理控制絲狀藻的數(shù)量和分布是至關重要的。
總之，絲狀藻在農(nóng)業(yè)用地中具有多種好處。了解并合理利用它們，可以為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來可持續(xù)的發(fā)展。
The post 絲狀藻與農(nóng)業(yè)用地的秘密 first appeared on 上海光語生物科技有限公司.]]>藍藻模式物種Synechocystis sp. PCC 6803含有一個雙向NiFe氫化酶，HoxEFUYH。它既可以催化在黑暗的條件中產(chǎn)生氫氣（發(fā)酵產(chǎn)氫模式），也可以催化細胞由黑暗向光照轉(zhuǎn)換時產(chǎn)生氫氣（光合產(chǎn)氫模式）（Gutekunst et al. 2014）。后者持續(xù)時間較短，隨后光合作用積累產(chǎn)生的氫氣會被HoxEFUYH氧化吸收，產(chǎn)生的電子很大可能會經(jīng)質(zhì)體醌PQ傳遞到光合電子傳遞鏈。一旦光合作用產(chǎn)生的氧氣富集，細胞就既不能產(chǎn)生氫氣也不能氧化吸收氫氣了。目前的研究模型認為氧氣會在NiFe氫化酶的活性位點通過形成一個羥基（OH-）連接Ni離子和Fe離子進而阻斷氫氣的循環(huán) (Caserta et al.2020)。由于它的易于失活，氫化酶被認為是厭氧的。需要注意的是，這種氫化酶廣泛存在于藍藻中（Barz M, et al. 2010），而自然界的藍藻主要生活在有氧的條件中。此外人們還發(fā)現(xiàn)有氧條件下，氫化酶在藍藻Synechocystis中會持續(xù)表達，體內(nèi)實驗也可以檢測到除完整氫化酶五聚體HoxEFUYH之外的其他子復合物。然而，至今未知這些子復合體是否履行某些功能。
本研究發(fā)現(xiàn)氫化酶大亞基中HoxH的缺失會使藍藻細胞不能在含有葡萄糖和精氨酸的有氧光照條件下生長。這個發(fā)現(xiàn)是令人驚訝的，因為氫化酶過去被是一種厭氧酶。在此條件下，野生型細胞中的完整的類囊體膜大部分消失，藻青素富集，PQ庫被高度還原，然而ΔhoxH突變體細胞會進入一種類似休眠的狀態(tài)，它不會像野生型細胞一樣有效地代謝有機碳源和氮源（葡萄糖和精氨酸）。而此時有氧的條件下，野生型細胞中也沒有檢測到氫氣產(chǎn)生。經(jīng)檢測，氫化酶并沒有精氨酸和葡萄糖氧化酶的功能，但對有氧條件下光合復合物的氧化還原狀態(tài)有影響。它可能短期作為一種電子閥來對葡萄糖和精氨酸的供應快速響應，也可能長期擔負著將精氨酸和葡萄糖氧化產(chǎn)生的電子，經(jīng)NDH-1復合物，傳輸?shù)焦夂想娮觽鬟f鏈中的功能。但后者結(jié)論需要更多研究證據(jù)。此外，最近有體外研究發(fā)現(xiàn)氫化酶的一個獨特的特點是可以在NADP(H)、NAD(H)、ferredoxin和flavodoxin之間穿梭電子轉(zhuǎn)換。綜上，該研究結(jié)果顯示藍藻細胞在有氧條件下，需要依靠氫化酶維持代謝有機碳源和氮源的平衡，這個發(fā)現(xiàn)可能也解釋了自然界中“厭氧酶”氫化酶在有氧藍藻中廣泛存在的原因。
該研究由德國基爾大學（University of Kiel）和卡塞爾大學（University of Kassel）的Kirstin Gutekunst團隊完成。Heinrich Burgstaller博士作為論文第一作者。此外，美國國家可再生能源實驗室（NREL）的Paul W. King教授也參與了本研究。本研究是該團隊發(fā)現(xiàn)的第二例“厭氧酶”在有氧條件下仍發(fā)揮重要生理功能的現(xiàn)象，此前發(fā)現(xiàn)的參與丙酮酸脫羧反應的PFOR酶在兼養(yǎng)生長時的重要功能機制發(fā)表于eLife （Wang Y, et al. 2022）。
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