收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

典型生物及其碳酸酐酶在岩溶生态系统中的作用

李为  
【摘要】:国家虽然已将推进“西南岩溶地区石漠化综合治理”列为重要目标,但目前对石 漠化形成以及良性生态恢复的机理研究滞后于国家目标。本文选择代表西南不同类 型岩溶生态系统的重庆金佛山、六盘水米苏嘎、广西弄拉、桂林岩溶试验场等四个 岩溶区,研究比较土壤微生物和酶活性特征,探讨其与岩溶环境的相关性及生态作 用,同时研究碳酸酐酶在岩溶生态环境中的分布,探明其稳定性,并探索微生物碳 酸酐酶活性表达的环境条件以及微生物碳酸酐酶与岩溶生态系统元素迁移之间的关 系。本文研究成果将为揭示土壤微生物和土壤酶在岩溶生态系统中的作用,以及碳 酸酐酶在自然界风化作用中的地位及其岩溶生态效应提供科学依据,并为岩溶石漠 化综合治理提供科学支撑。 首先研究比较西南不同类型岩溶生态系统土壤微生物的数量、分布和组成,结 果表明其与具有不同地形和植被条件的岩溶生态系统的特性高度相关。在考察的几 种岩溶生态系统中, 代表石漠化生态环境的六盘水米苏嘎的微生物数量最低。以岩溶 试验场为例,研究不同地貌部位的微生物生理群数量分布和土壤酶活性的时空特征 及其与土壤肥力因子的关系,结果表明洼地和垭口土壤水解酶类活性较高,与这两 个地貌部位微生物生理群数量较多的结果相对应,同时,土壤微生物数量和土壤水 解酶类活性一般与不同地貌部位的土壤有机质、全氮、有效氮、速效磷之间呈显著 或极显著正相关, 这既说明土壤微生物数量或土壤酶活性可作为评价岩溶土壤肥力 水平的重要指标之一,而且也为不同地貌部位的土地利用方式提供了一定的理论依 据。 对能加速石灰岩溶解的碳酸酐酶的来源及分布进行了研究,发现碳酸酐酶不仅 广泛存在于西南岩溶区的植物(包括植物新鲜叶片和枯落叶)和微生物中,而且广 泛存在于自然岩溶土壤环境中。根据土壤碳酸酐酶活性呈现明显的垂直分布和季节 变化以及植物根际附近土壤碳酸酐酶活性较高的结果,认为植物根系及土壤微生物 是土壤碳酸酐酶的主要来源。通过监测不同季节典型岩溶生态系统土壤中的碳酸酐 酶活性,探明了碳酸酐酶在岩溶土壤环境中的相对稳定,为进一步深入研究碳酸酐 ★ 国家自然科学基金重大研究计划项目(No.90202016),国家自然科学基金面上项目 (No.40152002),国家自然科学基金青年基金项目(No.40302034)及国土资源部岩溶动力学开放研 究实验室资助项目 I WP=4 酶与岩溶生态系统脆弱程度的相关性奠定了基础。 通过室内模拟实验研究了植物碳酸酐酶以及微生物胞外碳酸酐酶的稳定性,结 果表明,植物碳酸酐酶和微生物胞外碳酸酐酶均具有良好的热稳定性,钙、镁、锌、 钴等岩溶环境主要金属离子和SO4 、H2PO4 、NO3 、NO2 、Cl-、Br-、I-等几种阴离 2- - - - 子分别对碳酸酐酶活性有一定的影响,但在一定离子浓度范围内酶活性基本稳定。 同时,以从西南岩溶生态系统土壤中分离出的细菌GLRT102Ca为代表,研究了微生 物胞外碳酸酐酶活性表达的环境条件,结果表明岩溶环境中的土壤微生物能够表达 胞外碳酸酐酶活性,活性高低则因岩溶环境条件(如温度、pH以及金属离子和阴离 子的种类和浓度等)的不同而不同。 不同微生物和不同温度处理条件下的土柱模拟试验表明,有微生物作用的土柱 的Ca2+和Mg2+的总淋失量都大于对照(P0.01),说明微生物对岩溶系统的Ca、Mg元 素迁移具有较大促进作用,同时温度的影响也比较大,较高的温度环境有利于Ca、 Mg元素的迁移。扫描电镜显示埋入经微生物处理土柱的试片表面较对照(未埋入土 柱和埋入灭菌土柱的试片)有明显侵蚀现象。另一方面,各处理的淋出液中均检测 出不同程度的碳酸酐酶活性,说明土柱中的微生物产生了胞外碳酸酐酶并被淋出。 相关分析表明淋出液中碳酸酐酶活性与Ca2+总淋失量关系密切,呈显著正相关,说明 碳酸酐酶是影响Ca2+淋失的主要因素之一。此外通过微生物离体模拟溶蚀试验,进一 步证明了微生物胞外碳酸酐酶对石灰岩溶蚀的显著驱动作用,碳酸酐酶粗酶液体系 对石灰岩溶解释放的Ca2+量分别是碳酸酐酶活性受抑制体系的2.4倍和双蒸水体系的 11.73倍。 综上所述,土壤微生物数量和土壤酶活性可作为西南岩溶生态系统脆弱程度的 评价指标。本文弄清了能加速灰岩溶解速率的碳酸酐酶的来源与分布,探明了碳酸 酐酶在岩溶生态环境中的稳定性,以及岩溶土壤典型微生物表达胞外碳酸酐酶活性 的环境条件,为研究碳酸酐酶的岩溶作用机理奠定了基础,同时,也为进一步从碳 酸酐酶的分子多态性角度探索岩溶地质环境的演变提供了新思路。室内模拟试验发 现微生物胞外碳酸酐酶是岩溶动力系统的重要驱动力,这对于阐明微生物碳酸酐酶 在岩溶作用及元素迁移中的地位具有重要意义。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 刘云娜,谈夫;一价阴离子对碳酸酐酶热致构象变化的影响[J];化学通报;1997年06期
2 许丽丽,马志章,周双林;碳酸酐酶与临床医学[J];生命的化学;2003年02期
3 余龙江,吴云,李为,曾宪东,付春华;微生物碳酸酐酶对石灰岩的溶蚀驱动作用研究[J];中国岩溶;2004年03期
4 吴红艳;;钝顶螺旋藻的无机碳吸收及其碳酸酐酶作用[J];自然科学进展;2006年05期
5 刘云娜,韩布兴,谈夫;碳酸酐酶构象变化的热力学研究[J];科学通报;1998年15期
6 吴沿友;李西腾;郝建朝;李萍萍;王宝利;;不同植物的碳酸酐酶活力差异研究[J];广西植物;2006年04期
7 吕玉民,姜国忠,牛向丽,谢华,张贵星,薛乐勋;杜氏盐藻2种碳酸酐酶基因5’上游的克隆与序列分析[J];郑州大学学报(医学版);2004年01期
8 余龙江,吴云,李为,曾宪东;西南岩溶区土壤细菌胞外碳酸酐酶的稳定性研究[J];生命科学研究;2004年04期
9 黄瑾;夏建荣;邹定辉;;微藻碳酸酐酶的特性及其环境调控[J];植物生理学通讯;2010年07期
10 吴沿友;;植物碳酸酐酶对稳定碳同位素分馏作用的影响[J];矿物岩石地球化学通报;2008年02期
11 李广君,钟慈声;肾小管碳酸酐酶的细胞化学定位及方法的改良[J];上海铁道大学学报;1998年11期
12 刘晨临;黄晓航;LEE Yookyung;LEE Hungkum;李光友;;日本凋毛藻碳酸酐酶基因及其编码的蛋白特征[J];海洋学报(中文版);2006年03期
13 高伟芳;肖翔;张朝晖;;碳酸酐酶在硅藻土上的固定化及其性质研究[J];材料导报;2010年S1期
14 张小菊;杨娟;李横江;;微生物碳酸酐酶在矿化沉积中的研究进展[J];化学与生物工程;2011年03期
15 吕玉民,姜国忠,牛向丽,谢华,薛乐勋;杜氏盐藻2种碳酸酐酶基因跨内含子DNA序列的克隆和鉴定[J];郑州大学学报(医学版);2004年01期
16 周雪莹;杜叶;连宾;;不同培养条件对胶质芽孢杆菌诱导碳酸钙晶体形成的影响[J];微生物学报;2010年07期
17 贺华君,朱元保,范秋领,黄金明,曹祉祥,何双娥;磁场对碳酸酐酶的影响[J];吉首大学学报(自然科学版);1999年02期
18 邓秋红;栗茂腾;向福;余龙江;;甘蓝型油菜β碳酸酐酶的结构预测[J];生物技术通报;2010年01期
19 李强;;碳酸酐酶及多肽类生物大分子与岩溶动力学理论的思考[J];中国岩溶;2010年03期
20 傅亚珍;溶剂极性及盐酸胍对碳酸酐酶构象的影响[J];生物物理学报;1995年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 夏建荣;高坤山;;CO_2浓度变化对淡水绿藻碳酸酐酶和硝酸还原酶活性的影响[A];中国藻类学会第十一次学术讨论会论文摘要集[C];2001年
2 王琴梅;张涤华;张静夏;;采用SFAD将酶偶联在无活性官能团聚合物表面的新方法[A];2007年全国高分子学术论文报告会论文摘要集(下册)[C];2007年
3 夏建荣;田其然;高坤山;;红毛菜光合无机碳利用机制与原位光合作用日变化[A];中国海洋湖沼学会藻类学分会第七届会员大会暨第十四次学术讨论会论文摘要集[C];2007年
4 魏香;李杰;周海梦;;几种渗压剂对碳酸酐酶折叠过程的影响[A];第九届全国酶学学术讨论会暨邹承鲁诞辰85周年纪念会论文摘要集[C];2008年
5 王铭;李爱芬;张成武;;雨生红球藻(Haematococcus pluvialis)碳酸酐酶活性在不同理化因子条件下的响应[A];庆祝中国藻类学会成立30周年暨第十五次学术讨论会摘要集[C];2009年
6 丁丽君;连宾;;几种微生物碳酸酐酶测定及其对碳酸盐岩的风化作用[A];中国矿物岩石地球化学学会第12届学术年会论文集[C];2009年
7 王占黎;睢天林;秦文斌;;几种爬行类血红蛋白与人血红蛋白之间相互作用的研究[A];中国生物化学与分子生物学会第八届会员代表大会暨全国学术会议论文摘要集[C];2001年
8 马兵;李学军;;碳酸酐酶抑制剂对AQP1水通道和肿瘤转移的影响[A];2002全国青年药理学英文学术会议论文汇编[C];2002年
9 刘娣;刘爱红;王衍安;;低锌胁迫下有机酸对平邑甜茶根系锌亚细胞分布的影响[A];第六届中国植物逆境生理学与分子生物学学术研讨会论文摘要汇编[C];2010年
10 张沈裔;孟姜姜;黄瑾;李洪林;朱唯平;徐玉芳;;碳酐酶系不同同工酶选择性识别荧光探针设计及应用[A];中国化学会第28届学术年会第3分会场摘要集[C];2012年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李为;典型生物及其碳酸酐酶在岩溶生态系统中的作用[D];华中科技大学;2004年
2 吕玉民;杜氏盐藻(Dunaliella salina)两种碳酸酐酶基因的克隆和启动子功能研究[D];郑州大学;2003年
3 孙颖颖;环境因子对球等鞭金藻生长的影响[D];大连理工大学;2007年
4 张沈裔;基于体内生物应用的多功能荧光探针设计、合成及应用[D];华东理工大学;2013年
5 岳国峰;海带配子体和幼孢子体无机碳素营养的比较研究[D];中国科学院海洋研究所;2000年
6 向福;基于CA等的分子进化及对接技术在药物筛选中的应用[D];华中科技大学;2007年
7 马磊;托吡酯引起泌汗障碍的流行病学分析及其发生机制的研究[D];第四军医大学;2007年
8 姜耀东;人肾癌相关抗原G250的克隆、表达、单抗制备和放射免疫显像的初步研究[D];第一军医大学;2007年
9 范立海;膜法细胞光合固定和催化转化去除CO_2的研究[D];浙江大学;2010年
10 张亚涛;纳米复合凝胶固定化酶膜反应器去除低浓度CO_2的研究[D];浙江大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李强;水生藻类碳酸酐酶(CA)对碳酸钙沉积速率控制的试验研究[D];广西师范大学;2004年
2 曾宪东;植物碳酸酐酶对石灰岩岩溶的驱动作用研究[D];华中科技大学;2004年
3 王辉兵;胆脂瘤型中耳炎碳酸酐酶和Ⅳ型胶原酶的研究[D];广西医科大学;2003年
4 刘洪霞;环境因子对球等鞭金藻胞外碳酸酐酶活性的影响[D];烟台大学;2007年
5 姜耀东;肾癌相关抗原G250/MN/CAⅨ的基因克隆、表达及相关研究[D];第一军医大学;2004年
6 阚彬彬;水稻(Oryza sativa L.)碳酸酐酶基因5’端启动子不同区域对基因表达影响的研究[D];东北林业大学;2005年
7 钱婷婷;小黑杨碳酸酐酶家庭基因的研究[D];东北林业大学;2012年
8 黄瑾;小新月菱形藻的无机碳利用机制及其碳酸酐酶的环境调控[D];汕头大学;2008年
9 田其然;经济红藻红毛菜的生物学特性研究[D];汕头大学;2007年
10 于耸;水稻(Oryza Sativa L.)碳酸酐酶基因在逆境胁迫下的功能解析[D];东北林业大学;2006年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 白冰 编译;碳酸酐酶研究催化新药开发[N];中国医药报;2008年
2 本报记者 姚敏;微量元素,多了少了都不行[N];中国消费者报;2003年
3 程书权;乙酰唑胺的新用途[N];中国医药报;2002年
4 张仲一;中西药错误联用的药理学类析[N];中国中医药报;2004年
5 河北远征药业股份有限公司 魏占永;磺胺类药的应用[N];中国畜牧报;2004年
6 挑战集团技术部 刘建平;蛋壳质量影响因素及改善措施[N];中国畜牧报;2004年
7 斌子;OTC胃肠解痉药:与哪些药物有过节?[N];医药经济报;2002年
8 阿文;味觉异常 疾病的“信号灯”[N];保健时报;2004年
9 陈训忠;口味异常识隐疾[N];人民政协报;2002年
10 麦国荣;碳酸酐酶抑制剂研究进展[N];中国医药报;2002年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978