2019年11月26日，由RUDN大學(xué)發(fā)布

RUDN大學(xué)的生物學(xué)家們研究了微藻在缺磷一段時(shí)間后是如何吸收磷的，細(xì)胞分裂的速率以及以聚磷酸鹽顆粒形式存在的磷的“內(nèi)部?jī)?chǔ)備”的產(chǎn)生是如何變化的。研究結(jié)果有助于開發(fā)生物技術(shù)處理磷肥廢水的方法。這項(xiàng)研究發(fā)表在《藻類研究》雜志上。

許多可以儲(chǔ)存磷的微藻可以用作肥料——它們可以從肥料和污水中提取營(yíng)養(yǎng)，將它們重新引入循環(huán)。因此，它們被認(rèn)為是一種很有前途的生物污染處理系統(tǒng)的藥劑，目前主要用于細(xì)菌。然而，藻類中磷的同化過(guò)程至今研究較少。

RUDN大學(xué)農(nóng)業(yè)生物技術(shù)系實(shí)驗(yàn)室主任Alexei Solovchenko研究了三種藻類:小球藻(藻株CCALA 256和IPPAS C-1)和凱氏擬小球藻(藻株CCALA 251)細(xì)胞中磷的積累情況。

在實(shí)驗(yàn)的第一階段，生物學(xué)家研究了藻類受磷缺乏的影響。他們?cè)诓缓椎沫h(huán)境中培養(yǎng)藻類。饑餓的主要標(biāo)志是細(xì)胞分裂的終止。此外，利用核磁共振波譜，研究人員監(jiān)測(cè)了細(xì)胞中磷化合物和聚磷酸鹽顆粒的減少。

在第二階段，生物學(xué)家將無(wú)機(jī)磷(Pi)添加到“饑餓”培養(yǎng)基中，并固定其吸收速率。測(cè)量表明，有兩個(gè)階段的吸收:快(1到2小時(shí))和慢(2到4小時(shí))。在第一階段，細(xì)胞分裂尚未恢復(fù)，但磷含量已增加到細(xì)胞生物量的5%。當(dāng)磷被引入培養(yǎng)基后，多聚磷酸鹽顆粒的含量立即開始增長(zhǎng)，并在6小時(shí)后達(dá)到峰值。

在快速階段結(jié)束時(shí)，細(xì)胞繼續(xù)分裂，但磷的吸收速率降低了約10倍。多聚磷酸鹽顆粒在這一階段的含量保持不變，但當(dāng)細(xì)胞分裂減慢并達(dá)到穩(wěn)定期時(shí)開始增長(zhǎng)，即細(xì)胞分裂率近似穩(wěn)定。因此，密集的顆粒形成發(fā)生在“饑餓”停止后，當(dāng)細(xì)胞創(chuàng)造了它們的儲(chǔ)備，當(dāng)細(xì)胞分裂重新開始時(shí)幾乎停止，因?yàn)榱妆挥糜凇敖ㄔO(shè)”。

生物學(xué)家利用x射線光譜和核磁共振分析了這些顆粒的結(jié)構(gòu)。結(jié)果證明，它就像一根由聚磷酸鹽組成的鋼纜，一層一層地堆疊在一起。

以前，人們知道VTC蛋白負(fù)責(zé)在酵母中“產(chǎn)”聚磷酸鹽顆粒。Alexei Solovchenko和他的同事研究了微藻基因的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)其中一個(gè)基因的表達(dá)增加，與VTC蛋白的基因類似，是在藻類細(xì)胞中密集合成聚磷酸鹽顆粒時(shí)觀察到的。這意味著類似VTC的蛋白質(zhì)也參與了綠藻顆粒的生物合成。

研究人員關(guān)于磷吸收的數(shù)據(jù)將有助于創(chuàng)造生物工程藻類藻株，用于處理磷污染廢水或生產(chǎn)化肥。

本文轉(zhuǎn)自：藻類生態(tài)鏈