Pseudomonas putida Y-9在好氧条件下的氮转化途径及其影响因素
发布时间：2021-08-13 15:10
作为土壤和废水中常见的两种氮素形态,铵态氮（NH4+）和硝态氮（NO3-）分别占据自然界中最低价态氮和最高价态氮的位置。微生物可通过氮循环途径将这两种不同价态的氮素进行转化,但由于自然界中的微生物群落复杂多样,导致其参与的氮循环过程错综复杂,目前仍有新的氮循环途径被持续报道。此外,微生物转化氮素过程受到众多环境因素（如常见因素（温度、盐度和氮素浓度等）以及近几年才开始关注的金属离子和金属氧化物纳米颗粒等）的影响,不同微生物对不同环境因素的响应机制不同。课题组前期从贵州省长期淹水田中分离纯化得到一株好氧耐冷菌株Pseudomonas putida Y-9,并通过研究发现菌株Y-9好氧氨氧化过程无中间产物羟胺（NH2OH）积累、好氧还原NO3-过程伴随有NH4+的生成,这与微生物好氧氨氧化过程一定经过NH2OH、微生物只在厌氧条件下进行异化硝态氮还原成铵（DNRA）的已有研...
【文章来源】：西南大学重庆市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：134 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
微生物参与的氮循环过程（修改自Francisetal.,2007）
西南大学博士学位论文21.1.1微生物氧化铵态氮1.1.1.1氨氧化途径已有研究发现，微生物可通过14个离散型的氧化还原反应转换-3到+5价态之间的含氮化合物（如图1-2）。其中，NH4+作为最低价态的氮，在自然界中很容易被微生物氧化。微生物可在厌氧条件或好氧条件下氧化NH4+，且其氧化NH4+的途径复杂多样。微生物在厌氧条件下氧化NH4+的途径为厌氧氨氧化（anammox,NH4++NO2-=2H2O+N2）（Harrisetal.,2015）；在好氧条件下氧化NH4+的途径包括短程硝化反硝化（short-cutnitrificationanddenitrification，NH4+→NH2OH→NO2-→N2）（Xieetal.,2016）、硝化（nitrification，NH4+→NH2OH→NO2-→NO3-）以及同步硝化反硝化（simultaneousnitrificationdenitrification，SND）（Lietal.,2017）。SND存在两条氮代谢途径，一条是NH4+→NH2OH→NO2-→NO3-→NO2-→NO→N2O→N2（ChenandNi,2012），这与自养硝化作用和厌氧反硝化作用的氮代谢途径类似；另一条是NH4+→NH2OH→N2O→N2（Jooetal.,2005；Zhaoetal.,2012），其过程不会产生NO2-（如图1-3）。图1-2微生物的氮转化途径（修改自Kuypersetal.,2018）Fig.1-2Microbialtransformationpathwayofnitrogencompounds
西南大学博士学位论文4图1-3微生物参与的好氧氨氧化途径Fig.1-3Theammoniumoxidationpathwayconductedbymicroorganismunderaerobicconditions1.1.2微生物还原硝态氮1.1.2.1硝态氮还原途径硝态氮作为最高价态的氮，在自然界中很容易被微生物还原。微生物还原NO3-的途径包括同化作用以及异化作用（Sparacino-Watkinsetal.,2014）。关于自然界条件下和纯培养条件下NO3-的还原途径目前均已被大量研究，采用的技术从宏观逐渐深入到微观，直至分子水平（Stiefetal.,2010；Yoonetal.,2015；JiangandJiao,2016；Shanetal.,2016）。NO3-同化还原是指微生物将外界NO3-吸收进入其体内，并在硝酸盐同化还原酶（Nas）作用下将NO3-还原为NO2-，生成的NO2-再在亚硝酸盐还原酶作用下被还原为可用于合成生物大分子化合物的NH4+（Shaoetal.,2011），该过程不仅可快速去除环境中多余的NO3-，具有保氮功能，且不会对环境造成负面影响（程谊等，2017）。科学家通过已有技术证实水体以及土壤环境中存在微生物NO3-同化作用，并初步研究不同外界条件对同化效率的影响，已有研究结果表明农田土壤中加入特定碳源可刺激NO3-同化（Recousetal.,1990；Romeroetal.,2015），但在该过程中起作用的微生物群落结构和多样性目前尚不清楚。此外，研究学者还从基因层次明确了不同微生物体内编码催化NO3-同化过程相关酶活的基因序列及其排序方式（Luque-Almagroetal.,2011；Shietal.,2014；JiangandJiao,2016）。值得注意的是，关于微生物同化过程在降低水体和土壤中NO3-浓度的作用目前尚未得到重视。NO3-的异化还原包括反硝化作用（denitrification）以及异化还原成铵作用（dissimilatorynitratereductiontoammonium，DNRA）（Suetal.,2012）。反硝化作用也称脱氮作用，是由反硝?
【参考文献】：
期刊论文
[1]异养硝化细菌Pseudomonas putida YH的脱氮特性及降解动力学[J]. 汪旭晖,杨垒,任勇翔,陈宁,肖倩,崔珅,郦丹. 环境科学. 2019(04)
[2]钾肥及与秸秆配施对紫色土作物产量和微生物群落结构的影响[J]. 黄雪娇,王菲,谷守宽,袁婷,金珂旭,樊驰,李振轮,王正银. 生态学报. 2018(16)
[3]土壤pH值和含水量对土壤硝化抑制剂效果的影响（英文）[J]. 顾艳,吴良欢,胡兆平. 农业工程学报. 2018(08)
[4]好/厌氧条件下反硝化细菌脱氮特性与功能基因[J]. 康鹏亮,陈胜男,黄廷林,张海涵,商潘路,钊珍芳,王跃,谭欣林. 环境科学. 2018(08)
[5]耐冷嗜碱蒙氏假单胞菌H97的鉴定及其好氧反硝化特性[J]. 蔡茜,何腾霞,冶青,李振轮. 环境科学. 2018(07)
[6]应重视硝态氮同化过程在降低土壤硝酸盐浓度中的作用[J]. 程谊,黄蓉,余云飞,王慎强. 土壤学报. 2017(06)
[7]游离亚硝酸（FNA）对A2O污泥菌群结构的影响[J]. 马琳娜,刘文龙,张琼,彭永臻. 中国环境科学. 2017(07)
[8]Nitrate assimilation by marine heterotrophic bacteria[J]. JIANG Xue Xia,JIAO Nian Zhi. Science China（Earth Sciences）. 2016(03)
[9]硝态氮异化还原机制及其主导因素研究进展[J]. 杨杉,吴胜军,蔡延江,周文佐,朱同彬,王雨,黄平. 生态学报. 2016(05)
[10]耐冷亚硝酸盐型反硝化菌Pseudomonas tolaasii Y-11的鉴定及其脱氮特性[J]. 何腾霞,徐义,李振轮. 微生物学报. 2015(08)
博士论文
[1]淹水土壤中硝态氮异化还原成铵过程的研究[D]. 殷士学.南京农业大学 2000
本文编号：3340653
【文章来源】：西南大学重庆市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：134 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
微生物参与的氮循环过程（修改自Francisetal.,2007）
西南大学博士学位论文21.1.1微生物氧化铵态氮1.1.1.1氨氧化途径已有研究发现，微生物可通过14个离散型的氧化还原反应转换-3到+5价态之间的含氮化合物（如图1-2）。其中，NH4+作为最低价态的氮，在自然界中很容易被微生物氧化。微生物可在厌氧条件或好氧条件下氧化NH4+，且其氧化NH4+的途径复杂多样。微生物在厌氧条件下氧化NH4+的途径为厌氧氨氧化（anammox,NH4++NO2-=2H2O+N2）（Harrisetal.,2015）；在好氧条件下氧化NH4+的途径包括短程硝化反硝化（short-cutnitrificationanddenitrification，NH4+→NH2OH→NO2-→N2）（Xieetal.,2016）、硝化（nitrification，NH4+→NH2OH→NO2-→NO3-）以及同步硝化反硝化（simultaneousnitrificationdenitrification，SND）（Lietal.,2017）。SND存在两条氮代谢途径，一条是NH4+→NH2OH→NO2-→NO3-→NO2-→NO→N2O→N2（ChenandNi,2012），这与自养硝化作用和厌氧反硝化作用的氮代谢途径类似；另一条是NH4+→NH2OH→N2O→N2（Jooetal.,2005；Zhaoetal.,2012），其过程不会产生NO2-（如图1-3）。图1-2微生物的氮转化途径（修改自Kuypersetal.,2018）Fig.1-2Microbialtransformationpathwayofnitrogencompounds
西南大学博士学位论文4图1-3微生物参与的好氧氨氧化途径Fig.1-3Theammoniumoxidationpathwayconductedbymicroorganismunderaerobicconditions1.1.2微生物还原硝态氮1.1.2.1硝态氮还原途径硝态氮作为最高价态的氮，在自然界中很容易被微生物还原。微生物还原NO3-的途径包括同化作用以及异化作用（Sparacino-Watkinsetal.,2014）。关于自然界条件下和纯培养条件下NO3-的还原途径目前均已被大量研究，采用的技术从宏观逐渐深入到微观，直至分子水平（Stiefetal.,2010；Yoonetal.,2015；JiangandJiao,2016；Shanetal.,2016）。NO3-同化还原是指微生物将外界NO3-吸收进入其体内，并在硝酸盐同化还原酶（Nas）作用下将NO3-还原为NO2-，生成的NO2-再在亚硝酸盐还原酶作用下被还原为可用于合成生物大分子化合物的NH4+（Shaoetal.,2011），该过程不仅可快速去除环境中多余的NO3-，具有保氮功能，且不会对环境造成负面影响（程谊等，2017）。科学家通过已有技术证实水体以及土壤环境中存在微生物NO3-同化作用，并初步研究不同外界条件对同化效率的影响，已有研究结果表明农田土壤中加入特定碳源可刺激NO3-同化（Recousetal.,1990；Romeroetal.,2015），但在该过程中起作用的微生物群落结构和多样性目前尚不清楚。此外，研究学者还从基因层次明确了不同微生物体内编码催化NO3-同化过程相关酶活的基因序列及其排序方式（Luque-Almagroetal.,2011；Shietal.,2014；JiangandJiao,2016）。值得注意的是，关于微生物同化过程在降低水体和土壤中NO3-浓度的作用目前尚未得到重视。NO3-的异化还原包括反硝化作用（denitrification）以及异化还原成铵作用（dissimilatorynitratereductiontoammonium，DNRA）（Suetal.,2012）。反硝化作用也称脱氮作用，是由反硝?
【参考文献】：
期刊论文
[1]异养硝化细菌Pseudomonas putida YH的脱氮特性及降解动力学[J]. 汪旭晖,杨垒,任勇翔,陈宁,肖倩,崔珅,郦丹. 环境科学. 2019(04)
[2]钾肥及与秸秆配施对紫色土作物产量和微生物群落结构的影响[J]. 黄雪娇,王菲,谷守宽,袁婷,金珂旭,樊驰,李振轮,王正银. 生态学报. 2018(16)
[3]土壤pH值和含水量对土壤硝化抑制剂效果的影响（英文）[J]. 顾艳,吴良欢,胡兆平. 农业工程学报. 2018(08)
[4]好/厌氧条件下反硝化细菌脱氮特性与功能基因[J]. 康鹏亮,陈胜男,黄廷林,张海涵,商潘路,钊珍芳,王跃,谭欣林. 环境科学. 2018(08)
[5]耐冷嗜碱蒙氏假单胞菌H97的鉴定及其好氧反硝化特性[J]. 蔡茜,何腾霞,冶青,李振轮. 环境科学. 2018(07)
[6]应重视硝态氮同化过程在降低土壤硝酸盐浓度中的作用[J]. 程谊,黄蓉,余云飞,王慎强. 土壤学报. 2017(06)
[7]游离亚硝酸（FNA）对A2O污泥菌群结构的影响[J]. 马琳娜,刘文龙,张琼,彭永臻. 中国环境科学. 2017(07)
[8]Nitrate assimilation by marine heterotrophic bacteria[J]. JIANG Xue Xia,JIAO Nian Zhi. Science China（Earth Sciences）. 2016(03)
[9]硝态氮异化还原机制及其主导因素研究进展[J]. 杨杉,吴胜军,蔡延江,周文佐,朱同彬,王雨,黄平. 生态学报. 2016(05)
[10]耐冷亚硝酸盐型反硝化菌Pseudomonas tolaasii Y-11的鉴定及其脱氮特性[J]. 何腾霞,徐义,李振轮. 微生物学报. 2015(08)
博士论文
[1]淹水土壤中硝态氮异化还原成铵过程的研究[D]. 殷士学.南京农业大学 2000
本文编号：3340653
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