微藻砷代謝的氮磷營養調控機理研究

《微藻砷代謝的氮磷營養調控機理研究》是葛瀅為項目負責人，南京農業大學為依託單位的面上項目。

基本介紹

• 中文名：微藻砷代謝的氮磷營養調控機理研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：葛瀅
• 依託單位：南京農業大學

項目摘要

微藻在新型保健品開發和砷污染水體淨化上具有良好的套用前景，其產品質量和修復效果受到藻細胞中砷的代謝途徑和產物的影響。大量研究表明，不同微藻或者同種微藻在不同條件下對砷的吸收和代謝規律具有明顯差異，然而造成這些不同結果的原因尚不清楚。本項目在課題組針對海藻砷賦存形態開展的前期工作基礎上，提出“外源氮磷養分條件制約著微藻生長和代謝過程，由此帶來藻細胞內砷含量和賦存形態的差異”。為驗證這個假設，本項目將採用不同類型微藻，設定外源氮、磷養分的豐缺、形態、比例等條件，運用先進的色譜—質譜聯用技術，結合砷毒理學實驗，分析微藻中砷的賦存形態及其動態變化，解析砷代謝與巰基以及脂類代謝的關係，以期揭示微藻砷代謝的氮磷營養調控機制。本研究結果對於保障微藻產品的品質安全、實現水體砷污染的生物修復、降低砷對生態環境和人體健康的風險具有十分重要的意義。

結題摘要

微生物砷代謝的途徑和產物受到周圍環境條件的影響。針對微藻砷富集和代謝結果多樣、規律不清的問題，本項目採用不同微藻，研究了微藻對砷（砷酸鹽和亞砷酸鹽）的耐性、富集和代謝規律及氮磷的影響機制。結果表明： （1）氮對微藻生長影響遠大於磷的影響。微藻對砷的吸附、吸收和轉化受到磷酸鹽的顯著影響，磷酸鹽缺乏促進微藻砷酸鹽和亞砷酸鹽的吸收、砷酸鹽的還原和甲基化的數量和速度，反之，磷酸鹽充足時微藻砷酸鹽吸收降低，還原受到抑制（Wang et al. Environmental Science: Processes & Impacts 2016；Wang et al. Environmental Science and Pollution Research 2017；王淑等2015；劉聰等2016）。 （2）砷酸鹽還原酶的表達和活性顯著影響萊茵衣藻對砷和磷的吸收，敲除該酶的萊茵衣藻突變體對砷的富集顯著低於對照，而磷的含量則顯著高於對照。突變體的砷酸鹽還原速率顯著降低（鄭燕恆2017）。 （3）微藻胞內巰基物質含量與砷、磷處理關係密切，磷酸鹽增加減少了微藻對砷的吸收，也降低了巰基物質的合成（Wang et al. Ecotoxicology and Environmental Safety 2017）。 （4）砷酸鹽脅迫下微藻通過增加磷酸鹽的吸收、強化能量代謝、細胞防禦、磷酸鹽跨膜運輸、蛋白摺疊及合成等途徑解除砷的毒性效應（Ge et al. Chemosphere 2016）。 以上結果深化了我們對微藻砷富集和代謝規律的認識，對揭示微藻砷解毒的機制、推進微藻在砷污染水體的修複方面都具有重要意義。