氮源水平對微藻深度脫氮除磷耦合生物大分子累積的影響及其細(xì)胞響應(yīng)

氮源水平對微藻深度脫氮除磷耦合生物大分子累積的影響及其細(xì)胞響應(yīng)氮源水平對微藻深度脫氮除磷耦合生物大分子累積的影響及其細(xì)胞響應(yīng)

摘要：深度脫氮除磷技術(shù)是解決水體富營養(yǎng)化問題的重要手段之一。本研究通過研究不同氮源濃度對微藻深度脫氮除磷耦合生物大分子累積的影響及其細(xì)胞響應(yīng)，揭示了氮源水平對微藻脫氮除磷能力和生物大分子積累的影響機(jī)制，為高效利用微藻脫氮除磷提供了理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：氮源水平；微藻；深度脫氮除磷；生物大分子累積；細(xì)胞響應(yīng)

引言

水體富營養(yǎng)化對生態(tài)環(huán)境構(gòu)成了嚴(yán)重威脅，如何有效治理富營養(yǎng)化已成為當(dāng)前環(huán)境保護(hù)中的重要課題。深度脫氮除磷技術(shù)作為一種具有潛力的富營養(yǎng)化控制手段，通過利用微生物去除水體中的氮磷元素，具有無化學(xué)藥劑投入、工藝簡單等優(yōu)點(diǎn)。而微藻是一類特殊的微生物，具有高等生物的特征，可以在光合作用下將有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為生物大分子，因此被廣泛應(yīng)用于深度脫氮除磷技術(shù)中。

方法

本研究選取了一種常見的微藻菌株，通過控制不同氮源濃度，分別設(shè)置了低氮組、中氮組和高氮組三組實(shí)驗(yàn)。在相同的光照條件下，觀察微藻在不同氮源濃度下的生長情況，并分析其脫氮除磷能力和生物大分子積累情況。同時(shí)，通過熒光顯微鏡觀察細(xì)胞內(nèi)功能蛋白的分布情況，以及透射電子顯微鏡觀察細(xì)胞內(nèi)磷酸鹽物質(zhì)的存在情況。

結(jié)果與討論

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，低氮組和中氮組微藻的生長速率明顯高于高氮組微藻，而高氮組微藻的脫氮除磷能力明顯優(yōu)于低氮組和中氮組微藻。進(jìn)一步的分析發(fā)現(xiàn)，高氮組微藻中氮酸鹽還原酶活性顯著提高，從而促進(jìn)了脫氮反應(yīng)的進(jìn)行。同時(shí)，高氮組微藻中細(xì)胞內(nèi)磷酸鹽物質(zhì)的積累量明顯高于低氮組和中氮組微藻，提示高氮組微藻更能有效地除磷。

熒光顯微鏡觀察結(jié)果顯示，高氮組微藻的細(xì)胞內(nèi)功能蛋白分布較為均勻，而低氮組和中氮組微藻的功能蛋白主要集中在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)。這可能是由于高氮組微藻需要更多的能量去參與脫氮除磷反應(yīng)，從而促使功能蛋白的分布更為均勻。

細(xì)胞內(nèi)磷酸鹽物質(zhì)的透射電子顯微鏡觀察結(jié)果顯示，高氮組微藻的細(xì)胞內(nèi)磷酸鹽物質(zhì)更為豐富，且布滿細(xì)胞質(zhì)。這也進(jìn)一步支持了高氮組微藻的優(yōu)秀除磷能力。

結(jié)論

本研究通過分析不同氮源濃度對微藻的影響，揭示了氮源水平對微藻脫氮除磷能力和生物大分子積累的影響機(jī)制。高氮組微藻在脫氮除磷反應(yīng)中表現(xiàn)出更好的能力，并且能夠更高效地積累生物大分子。這為高效利用微藻脫氮除磷提供了理論依據(jù)。此外，熒光顯微鏡和透射電子顯微鏡觀察結(jié)果也為我們深入理解微藻細(xì)胞響應(yīng)機(jī)制提供了新的線索。今后的研究可以進(jìn)一步探究微藻脫氮除磷的相關(guān)基因和信號通路，從而提高深度脫氮除磷技術(shù)的效率和可持續(xù)性。

本研究發(fā)現(xiàn)，高氮組微藻中氮酸鹽還原酶活性提高，促進(jìn)了脫氮反應(yīng)進(jìn)行；高氮組微藻中細(xì)胞內(nèi)磷酸鹽物質(zhì)積累量高，表明其更有效地除磷能力。熒光顯微鏡觀察顯示，高氮組微藻中功能蛋白分布均勻，可能因?yàn)槠湫枰嗄芰繀⑴c脫氮除磷反應(yīng)。透射電子顯微鏡觀察結(jié)果顯示，高氮組微藻細(xì)胞內(nèi)磷酸鹽物質(zhì)更豐富，布滿細(xì)胞質(zhì)，進(jìn)一步支持了其優(yōu)秀除磷能力。綜上所述，高氮組微藻具有更好的脫氮除磷能力和生物大分子積累能力，為高效利用微藻脫氮除磷提供了理論依據(jù)。熒光顯微鏡和透射電子顯微鏡