盐生杜氏藻对硝酸盐的转运特性

摘 要 盐生杜氏藻（Dunaliella salina）是已知最耐盐的真核光合生物，硝酸盐作为盐生杜氏藻氮源的主要来源，影响盐生杜氏藻的生长代谢，研究盐生杜氏藻对硝酸盐的转运吸收状况，可为生长于高盐、低盐环境中作物吸收氮的研究提供理论基础. 以水杨酸法测定硝酸盐浓度，设计相关实验，结果发现盐生杜氏藻在低浓度的硝酸盐（0.2 mmol/L）溶液中对硝酸盐有吸收，吸收效率随硝酸盐浓度的增大而提高；当盐浓度为2 mol/L时其硝酸盐吸收效率最高，说明一定的盐浓度能诱导盐生杜氏藻对硝酸盐的吸收；经NH4+预处理过的盐生杜氏藻，在相同硝酸盐浓度下培养时其硝酸盐吸收效率比未经NH4+预处理的低. 实验结果提示盐生杜氏藻存在高亲和性的硝酸盐转运蛋白. 图6 参17

    当今世界人口不断增加，而可耕地面积却不断减少，提高土地的利用率，使作物能高效吸收营养元素，同时减少施肥对环境的污染，成为全球共同关注的热点问题之一. 我国水土流失状况相当严重，在部分地区还有进一步加重的趋势. 据统计，1996年我国水土流失面积已达1.83×106 m2，占国土总面积的19%；仅南方红黄壤地区土壤侵蚀面积就达6.153×105 km2，占该区土地总面积的1/4. 而截止到目前，据不完全统计，现在我国仍然有1.38×106 km2的水土流失面积. 土壤肥力下降十分明显，我国耕地的有机质含量一般较低，水田土壤大多在1%~3%，而旱地土壤含量较水田，低于1%的就占31.2%；我国大部分耕地土壤全氮都在0.2%以下，其中山东、河北、河南、山西、新疆等5 省（区）严重缺氮面积占其耕地总面积的一半以上. 氮素作为作物必需的营养元素之一，同时也是作物从土壤中吸收最多的营养元素，氮的代谢关系到整个细胞及植物水平上碳的流动、蛋白的调节、离子和同化物的流动[1]. 硝酸盐作为一种最常见的无机氮盐，提供给生物体氮，研究硝酸盐的代谢途径及机制有利于提高作物对硝酸盐的利用率，减少氮浪费或丢失，防止它引起的植被单一性、温室变暖、污染水源等环境问题；并且提高生物在逆境下对氮的利用，以维持生物的氮营养.
    盐生杜氏藻（Dunaliella salina，简称盐藻）是迄今发现的世界上最耐盐的单细胞真核绿藻，在0.5~5.5 mol/L的NaCl环境下可以正常生长，通过快速代谢合成甘油抵御高盐渗透胁迫[2]，是世界各国普遍关注的耐盐模式生物. 硝酸盐转运蛋白是控制硝酸盐进入生物体内的关键膜蛋白. 在与盐藻亲缘关系非常接近的莱茵衣藻（Chlamydomonas reinhardtii）[3]以及高等植物模式生物拟南芥（Arabidopsis thaliana）[4]中已经发现存在硝酸盐转运蛋白，本实验室前期已从抗逆性极强的耐盐模式生物盐藻中克隆到了硝酸盐转运蛋白，因此本实验通过测定不同硝酸盐浓度梯度、NaCl浓度下盐藻对硝酸盐的吸收，以及NH4+对于盐藻吸收硝酸盐的影响，研究不同条件下盐藻吸收硝酸盐的差异，为进一步研究盐藻硝酸盐转运蛋白的特性奠定基础，有助于未来运用分子生物学
手段改良植物品种，提高作物对氮的吸收率，减少土壤环境污染.