The 2.3 angstrom X-ray structure of nitrite reductase from Achromobacter cycloclastes

The three-dimensional crystal structure of the copper-containing nitrite reductase (NIR) from Achromobacter cycloclastes has been determined to 2.3 angstrom (A) resolution by isomorphous replacement. The monomer has two Greek key beta-barrel domains similar to that of plastocyanin and contains two copper sites. The enzyme is a trimer both in the crystal and in solution. The two copper atoms in the monomer comprise one type I copper site (Cu-I; two His, one Cys, and one Met ligands) and one putative type II copper site (Cu-II; three His and one solvent ligands). Although ligated by adjacent amino acids Cu-I and Cu-II are approximately 12.5 A apart. Cu-II is bound with nearly perfect tetrahedral geometry by residues not within a single monomer, but from each of two monomers of the trimer. The Cu-II site is at the bottom of a 12 A deep solvent channel and is the site to which the substrate (NO2-) binds, as evidenced by difference density maps of substrate-soaked and native crystals.     

亚硝酸盐胁迫下植物乳杆菌WU14亚硝酸盐还原酶的食品级高效诱导表达及其酶学性质研究

【目的】研究亚硝酸盐胁迫下植物乳杆菌（Lactobacillus plantarum）WU14亚硝酸盐还原酶（nitrite reductase,NirS）的作用机制,为发酵食品中应用乳酸菌纯种培养技术降解亚硝酸盐奠定基础。【方法】在37℃培养条件下,测定含0.02%-0.16%NaNO₂的MRS培养液中L. plantarum WU14 24 h的生长密度、pH及NaNO₂降解量。通过PCR扩增和TA克隆得到NirS,并克隆到乳酸乳球菌食品级细胞内高效诱导表达载体pRNA48中,获得重组菌L. lactis NZ9000/pRNA48-NirS。重组菌经30 ng·mL^-1 nisin诱导后,经SDS-PAGE和盐酸萘乙二胺法分析目的蛋白的表达情况及NirS酶活。通过生物信息学软件预测分析NirS编码的蛋白质二三级结构、跨膜结构及疏水性。【结果】L. plantarum WU14能够在NaNO₂浓度小于0.12%的MRS培养基中生长并降解一部分NaNO₂,在0.10% NaNO₂培养液中发酵24 h后降解量达到最大,为56.34 μg·mL^-1,NirS酶活达2 347.5 U·mL^-1。NirS编码的蛋白质是一种以α-螺旋和无规则卷曲为主,不存在信号肽和跨膜结构的亲水蛋白。NirS可在L. lactis NZ9000中高效表达,该重组菌能够在NaNO₂浓度低于0.10%的GM17培养基中生长并降解一部分NaNO₂,在含0.04%NaNO₂的培养液中亚硝酸盐降解量达到最大,为22.21 mg·mL^-1,NirS酶活为925.41 U·mL^-1。【结论】L. plantarum WU14的NirS能够降解高浓度的亚硝酸盐,并且经食品级异源表达的NirS具有较高的酶活力。本研究为探索研究亚硝酸盐降解的机理,建立发酵食品中亚硝酸盐降解的可控发酵体系提供了参考。     

亚硝酸还原酶高产菌株的筛选及发酵条件优化

通过紫外线对巨大芽孢杆菌MPF-906进行了诱变处理,提高了产酶能力,变异株Z85酶活达到28.76 U/mL。进一步对其发酵条件进行研究,优化了培养基和培养条件。优化的培养基为：葡萄糖1.5%,牛肉膏0.2%,硫酸铵0.1%,K₂HPO₄ 0.135%,KH₂PO₄ 0.07%,NaCl 0.1%;无机盐溶液10 mL/L（即MgSO₄·7H₂O 0.04%、MnSO₄·H₂O 0.001%、CaCl₂·2H₂O 0.002%）。发酵条件为：摇床转速160 rpm,接种量4%,初始pH 6.5,30 ℃发酵20 h。在此最优化条件下,亚硝酸还原酶的酶活达到45.94 U/mL。     

Crystal structure of naphthalene dioxygenase: side-on binding of dioxygen to iron

Binding of oxygen to iron is exploited in several biological and chemical processes. Although computational and spectroscopic results have suggested side-on binding, only end-on binding of oxygen to iron has been observed in crystal structures. We have determined structures of naphthalene dioxygenase that show a molecular oxygen species bound to the mononuclear iron in a side-on fashion. In a complex with substrate and dioxygen, the dioxygen molecule is lined up for an attack on the double bond of the aromatic substrate. The structures reported here provide the basis for a reaction mechanism and for the high stereospecificity of the reaction catalyzed by naphthalene dioxygenase.     

固氮施氏假单胞菌（Pseudomonas stutzeri）A1501同化硝酸盐代谢基因簇分布及调控研究

固氮施氏假单胞菌（Pseudomonas stutzeri）A1501在有氧条件下能够利用硝酸盐/亚硝酸盐为唯一氮源生长,表明该菌除了具有固氮和反硝化等氮循环系统外还有同化硝酸盐/亚硝酸盐系统。为进一步阐明该菌同化硝酸盐的代谢机制,利用生物信息学手段分析了硝酸盐同化相关基因的组成及分布情况,并初步研究了同化硝酸盐途径特异性调控关系。结果表明, P. stutzeri A1501中存在两个硝酸盐同化基因簇nasST-nasA-nirBDnasBcobA和nasR-nasFED,分布于基因组不同部位。第一个基因簇中nasS-nasT编码二元抗转录终止因子,nasA编码NarK/NasA家族硝酸盐转运蛋白,nirBD编码亚硝酸盐还原酶,nasB编码同化硝酸盐还原酶,cobA编码参与西罗血红素合成的尿卟啉-Ⅲ C-甲基转移酶;第二个基因簇中nasR编码单一组分抗转录终止因子,nasFED编码ABC型（ATP依赖）硝酸盐/亚硝酸盐转运蛋白。NasS-NasT双组分蛋白调控硝酸盐/亚硝酸盐还原酶基因的转录,NasR调控硝酸盐/亚硝酸盐转运蛋白基因的转录。     

VC对土壤亚硝酸还原酶动力学参数的影响

采用грисс试剂比色法,研究了VC对灰棕紫泥土亚硝酸还原酶动力学参数的影响。结果表明,VC的加入降低了V0、Km和Vmax值,表明VC对土壤亚硝酸还原酶的作用类型表现为反竞争性抑制作用,但低浓度VC会减弱亚硝酸还原酶与底物亲和力,而加快产物与酶的分离。由于VC具有抗氧化作用,对土壤具有良好作用,作为安全、有效的反硝化抑制剂使用。     

玉米不同类型愈伤组织分化中硝态氮代谢的差异分析

以玉米自交系齐319幼胚产生的Ⅰ型和Ⅱ型愈伤组织为材料,对其分化过程中的硝酸盐、亚硝酸盐含量及硝酸还原酶(NR)、亚硝酸还原酶(NiR)活性进行了测定,并对2种类型的愈伤组织在硝态氮代谢方面的异同进行了比较。结果表明,2种愈伤组织刚转入分化培养基时NR活性显著增强,之后逐渐下降;在分化过程中,Ⅱ型愈伤组织的NiR活性始终高于Ⅰ型;2种愈伤组织的硝酸盐含量在分化中没有明显差别;从分化第6天到第19天,Ⅱ型愈伤组织的亚硝酸盐含量一直低于Ⅰ型。分析可知,Ⅱ型愈伤组织的幼苗分化率高于Ⅰ型,与愈伤组织的硝酸盐含量关系不大,主要与亚硝酸盐含量有关,而亚硝酸盐含量的高低直接决定于NiR的活性,因此,NiR的活性对玉米愈伤组织分化具有重要的影响。     

开放式大气CO2浓度增高对水稻土反硝化活性的影响

利用江都市小记镇的稻-麦轮作FACE平台,研究大气CO2浓度增高对农田反硝化活性的影响.在2005年水稻生长季研究不同施肥(施常规氮量和低氮量)、不同秸秆还田(秸秆半还田、秸秆不还田)处理土壤中的反硝化细菌数量、硝酸还原酶和亚硝酸还原酶活性在大气CO2浓度升高(FACE)条件下随时间的变化情况,并且在拔节期测定对照及FACE土壤的反硝化潜势.结果表明:CO2浓度增高对水稻生长各时期的土壤反硝化细菌数量具有一定的抑制作用,这种抑制作用在常规氮肥施用及秸秆不还田情形下最为显著(P＜0.01).FACE对硝酸还原酶和亚硝酸还原酶活性几乎没有影响.对反硝化潜势的研究发现,在低氮与常氮施用条件下,FACE土壤的反硝化潜势分别为对照土壤的84.21%和97.46%.通过与土壤理化性质的相关性研究,认为主要是因为FACE促进植物生长和土壤中的微生物活性,反硝化微生物在竞争中受到抑制,使得反硝化活性降低.     

光呼吸与硝酸还原关系研究——光呼吸抑制剂与代谢物对黄化小麦硝酸还原酶光诱导的影响

 用黄化小麦为材料研究了多种光呼吸抑制剂与光呼吸代谢物对硝酸还原酶光诱导及叶片亚硝酸盐含量的影响。结果表明,光呼吸抑制剂NaHSO3、INH、HPMS与光呼吸代谢物乙醇酸、乙醛酸对硝酸还原酶光诱导有显著的抑制作用,而乙醇酸和乙醛酸处理可以提高叶片的亚硝酸盐含量,说明光呼吸与氮代谢有密切的关系,光呼吸的正常进行有利于硝态氮的还原。乙醇酸和乙醛酸对硝酸还原酶的抑制可能与亚硝酸盐在叶片中的积累有关。     

降解亚硝酸盐肠膜明串珠菌的^60 Co γ射线诱变选育

[目的]选育亚硝酸盐降解能力增强的肠膜明串珠菌并探讨其降解机理.[方法]通过^60Co γ射线和出发菌的代谢特性筛选肠膜明串珠菌突变株,分析突变株的生长特性及亚硝酸盐还原酶活力变化,探讨其降解机理.[结果]剂量为800 Gy的^60Coγ射线处理后获得1株遗传稳定好的肠膜明串珠菌突变株LM-S-3,它的亚硝酸盐降解率是出发菌的2.93倍;它的强降解亚硝酸盐能力可能与其耐酸性和高活性亚硝酸盐还原酶有关.[结论]^60C0 γ射线诱变选育的肠膜明串珠菌突变株具有较强的亚硝酸盐降解能力,可作为发酵剂辅助降解泡菜中的亚硝酸盐.     

烘烤过程中烟叶蛋白质与硝态氮代谢规律研究

对烘烤过程中烤烟烟叶蛋白质与硝酸盐代谢规律的研究表明,蛋白质含量随烘烤进程发展逐渐减少,氨基酸含量逐渐增加,且均在变黄中期和定色其有一定个快速变化阶段,烤后烟叶中氨基酸和可溶性蛋白与鲜叶中可溶性蛋白的呈呈高度正相关;蛋白酶活性在烤烤开始后２４ｈ有一个高峰,硝酸的酶活性从烘烤开始就逐渐升高,２４ｈ达到最大值,之后迅速失活,ＮＯ３和ＮＯ２的含量均在烘烤上升,变黄期达到 最大值,在定色阶段快速下降,但烤     

烟叶在烘烤过程中氮代谢的研究

研究了烤烟烟叶在烘烤过程中氮代谢规律。结果表明,蛋白质含量随烘烤进程发展逐渐减少,氨基酸含量逐渐增加,且均在变黄中期和定色期有一个快速变化阶段;烤后烟叶中氨基酸和可溶性蛋白含量与鲜叶中可溶性蛋白含量成高度正相关;蛋白酶活性在烘烤开始后24h和60h分别有一个高峰。鲜叶中NO#+-#-3含量与其硝酸还原酶活性显著相关,但不是唯一影响因素;硝酸还原酶活性从烘烤开始就逐渐升高,24h达到最大值,之后迅速失活。NO#+-#-3和NO#+-#-2含量在烘烤初期迅速上升,变黄末达到最大值,在定色阶段快速下降,但烤后含量仍比鲜叶高得多。     

膨润土对铜污染土壤酶活性的影响

为了研究膨润土对铜污染土壤的修复机理,通过油菜盆栽试验研究了粘土矿物膨润土对铜污染土壤酶活性的影响。结果表明：随着铜污染程度的增加,土壤脲酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶、硝酸还原酶的活性都受到不同程度的抑制。膨润土的施加能显著提高铜污染的土壤酶活性,土壤脲酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶、硝酸还原酶的活性分别提高了6.4%~15.4%、4.0%~19.3%、1.26%~1.85%和4.6%~10.9%,且对4种酶活性的增加幅度为：碱性磷酸酶>脲酶>硝酸还原酶>过氧化氢酶,并表现出在高污染下对土壤脲酶和碱性磷酸酶的增幅大于低浓度污染,在低浓度污染下对土壤过氧化氢酶和硝酸还原酶的增幅大于高浓度铜污染。说明膨润土对铜污染的土壤有一定的修复能力。     

人工湿地氧化还原特征及其与微生物活性相关性

在水力负荷为800 mm/d的运行条件下,研究了复合垂直流人工湿地中试系统不同功能层面的氧化还原特征、好氧微生物数量、基质的耗氧速率及氧化还原酶类活性的分布特点。结果表明:各功能层面的氧化还原电位、好氧微生物数量、耗氧速率表层最高,并且随着基质深度的增加逐渐降低。除过氧化物酶外,氧化酶活性表现为表层高于中下层;而硝酸盐还原酶、亚硝酸盐还原酶等活性变化趋势则相反。同时,氧化还原电位与基质中细菌、真菌、放线菌的数量、耗氧速率等存在显著正相关关系;氧化还原电位与多酚氧化酶、过氧化氢酶、脱氢酶等氧化酶活性也存在显著正相关,而与下行流池的硝酸盐还原酶、亚硝酸盐还原酶等还原酶类存在显著负相关关系。     

Djurleite (Cu1.94S) and Low Chalcocite (Cu2S): New Crystal Structure Studies

Additional x-ray structure studies on low chalcocite generally confirm the previously reported structure but show that either disorder is present or the true space group is not P2(1)/c but Pc, four of the 96 copper atoms in the monoclinic unit cell taking on twofold (linear) coordination. The crystal structure of djurleite has been solved in space group P2(1)/n, the monoclinic cell having parameters a = 26.897, b = 15.745, and c = 13.565 angstroms; beta = 90.13 degrees ; and a content of 248 copper and 128 sulfur atoms. Of the 62 different copper atoms in the structure, 52 are in threefold, triangular coordination with sulfur, nine in tetrahedral, and one in linear coordination.     

氮肥对小白菜生长及硝酸盐积累的影响

[目的]研究氮肥对小白菜（Brassica rapa L.）生长及硝酸盐积累的影响。[方法]通过盆栽试验分析了不同氮肥施用量对小白菜生物量、硝酸盐和亚硝酸盐含量以及硝酸还原酶活性的影响。[结果]小白菜的生物量随着氮肥施用量的增加而增加,但当氮肥施用量达0.20 g/盆后,再增加用量增产效果已不明显;小白菜中硝酸盐含量随着施氮量的增加呈直线上升,而对照的硝酸盐含量随生育期的延长而降低;小白菜中硝酸还原酶活性与硝酸盐含量变化趋势一致;小白菜中亚硝酸盐含量随着施氮量的增加缓慢上升,但各处理亚硝酸盐含量均未超标。[结论]该研究可为小白菜种植时合理施肥提供理论依据。     

UV-B辐射增强对稻田土壤氮转化的影响

本文旨在探讨UV-B辐射增强对稻田土壤氮转化的影响。在元阳梯田原位种植当地传统水稻品种——白脚老粳,研究UV-B辐射增强(0、2.5、5.0 k J·m~(-2)和7.5 k J·m~(-2))对水稻生长期稻田土壤氮转化相关酶活性、无机氮含量及N_2O排放量的影响。结果表明:5.0 kJ·m~(-2)UV-B辐射增强处理导致水稻分蘖期和孕穗期土壤亚硝酸还原酶、脲酶活性显著降低;孕穗期时所有处理亚硝酸还原酶活性显著高于其他时期,分蘖期时所有处理脲酶活性显著高于其他时期;与对照相比,3个UV-B辐射增强处理导致成熟期硝酸还原酶、蛋白酶活性显著增加;孕穗期时2.5、5.0、7.5 k J·m~(-2)UV-B辐射增强处理硝酸还原酶活性显著高于其他时期,分蘖期时所有处理蛋白酶活性显著高于其他时期的相同处理。2.5 k J·m~(-2)UV-B辐射增强处理在水稻整个生育期中,除拔节期外NH_4~+-N含量均显著降低,5.0 kJ·m~(-2)UV-B辐射增强处理导致稻田土壤NO_3~--N含量在整个水稻生育期显著升高。UV-B辐射增强显著降低拔节期和孕穗期N_2O排放通量,成熟期则显著增加。相关分析发现,稻田土壤N_2O排放通量与NH_4~+-N含量呈极显著正相关,而NH_4~+-N含量与NO_3~--N含量及脲酶活性呈极显著正相关(P0.01)。从水稻生长的生育期来看,UV-B辐射提高了土壤硝酸还原酶、蛋白酶活性,抑制了亚硝酸还原酶、脲酶活性,促进了NH_4~+-N向NO_3~--N的转化,从而抑制了拔节期、孕穗期N_2O的排放。     

大白菜不同品种硝酸盐含量累积因素的探讨

对黑龙江省１２个主栽大白菜品种及内、外叶的硝酸盐、亚硝酸盐含量进行了分析。结果 表明,各品种内叶中硝酸盐、亚硝酸盐含量较低,品质好,可溶性固形物含量高,结球紧实的矮 桩白菜硝酸盐、亚硝酸盐含量低。这时因为品质好的新生叶含水量低,且含有较多的全磷、全钾, 加之硝酸还原酶活性强,因此加速了碳水化合物、蛋白质和磷脂,特别是维生素的合成过程,加 速了硝酸盐的还原转化,积累较少。     

一种测定土壤反硝化酶的改进方法

介绍了一种新的测定土壤反硝化酶的装置,使土壤反硝化酶(硝酸还原酶、亚硝酸还原酶)的测定更加简便、灵敏、准确。对3种不同质地的土壤从影响土壤反硝化酶活性的3种关键因素:培养时间、称样量和真空度方面进行了研究。结果表明,土壤反硝化酶的最佳培养时间为24—27h,称样量与真空度因酶而异。