作為土壤和廢水中常見的兩種氮素形態(tài),銨態(tài)氮（NH₄⁺）和硝態(tài)氮（NO₃^-）分別占據自然界中最低價態(tài)氮和最高價態(tài)氮的位置。微生物可通過氮循環(huán)途徑將這兩種不同價態(tài)的氮素進行轉化,但由于自然界中的微生物群落復雜多樣,導致其參與的氮循環(huán)過程錯綜復雜,目前仍有新的氮循環(huán)途徑被持續(xù)報道。此外,微生物轉化氮素過程受到眾多環(huán)境因素（如常見因素（溫度、鹽度和氮素濃度等）以及近幾年才開始關注的金屬離子和金屬氧化物納米顆粒等）的影響,不同微生物對不同環(huán)境因素的響應機制不同。課題組前期從貴州省長期淹水田中分離純化得到一株好氧耐冷菌株Pseudomonas putida Y-9,并通過研究發(fā)現菌株Y-9好氧氨氧化過程無中間產物羥胺（NH₂OH）積累、好氧還原NO₃^-過程伴隨有NH₄⁺的生成,這與微生物好氧氨氧化過程一定經過NH₂OH、微生物只在厭氧條件下進行異化硝態(tài)氮還原成銨（DNRA）的已有研... 

【文章來源】：西南大學重慶市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數】：134 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

微生物參與的氮循環(huán)過程（修改自Francisetal.,2007）

西南大學博士學位論文21.1.1微生物氧化銨態(tài)氮1.1.1.1氨氧化途徑已有研究發(fā)現，微生物可通過14個離散型的氧化還原反應轉換-3到+5價態(tài)之間的含氮化合物（如圖1-2）。其中，NH4+作為最低價態(tài)的氮，在自然界中很容易被微生物氧化。微生物可在厭氧條件或好氧條件下氧化NH4+，且其氧化NH4+的途徑復雜多樣。微生物在厭氧條件下氧化NH4+的途徑為厭氧氨氧化（anammox,NH4++NO2-=2H2O+N2）（Harrisetal.,2015）；在好氧條件下氧化NH4+的途徑包括短程硝化反硝化（short-cutnitrificationanddenitrification，NH4+→NH2OH→NO2-→N2）（Xieetal.,2016）、硝化（nitrification，NH4+→NH2OH→NO2-→NO3-）以及同步硝化反硝化（simultaneousnitrificationdenitrification，SND）（Lietal.,2017）。SND存在兩條氮代謝途徑，一條是NH4+→NH2OH→NO2-→NO3-→NO2-→NO→N2O→N2（ChenandNi,2012），這與自養(yǎng)硝化作用和厭氧反硝化作用的氮代謝途徑類似；另一條是NH4+→NH2OH→N2O→N2（Jooetal.,2005；Zhaoetal.,2012），其過程不會產生NO2-（如圖1-3）。圖1-2微生物的氮轉化途徑（修改自Kuypersetal.,2018）Fig.1-2Microbialtransformationpathwayofnitrogencompounds

西南大學博士學位論文4圖1-3微生物參與的好氧氨氧化途徑Fig.1-3Theammoniumoxidationpathwayconductedbymicroorganismunderaerobicconditions1.1.2微生物還原硝態(tài)氮1.1.2.1硝態(tài)氮還原途徑硝態(tài)氮作為最高價態(tài)的氮，在自然界中很容易被微生物還原。微生物還原NO3-的途徑包括同化作用以及異化作用（Sparacino-Watkinsetal.,2014）。關于自然界條件下和純培養(yǎng)條件下NO3-的還原途徑目前均已被大量研究，采用的技術從宏觀逐漸深入到微觀，直至分子水平（Stiefetal.,2010；Yoonetal.,2015；JiangandJiao,2016；Shanetal.,2016）。NO3-同化還原是指微生物將外界NO3-吸收進入其體內，并在硝酸鹽同化還原酶（Nas）作用下將NO3-還原為NO2-，生成的NO2-再在亞硝酸鹽還原酶作用下被還原為可用于合成生物大分子化合物的NH4+（Shaoetal.,2011），該過程不僅可快速去除環(huán)境中多余的NO3-，具有保氮功能，且不會對環(huán)境造成負面影響（程誼等，2017）�？茖W家通過已有技術證實水體以及土壤環(huán)境中存在微生物NO3-同化作用，并初步研究不同外界條件對同化效率的影響，已有研究結果表明農田土壤中加入特定碳源可刺激NO3-同化（Recousetal.,1990；Romeroetal.,2015），但在該過程中起作用的微生物群落結構和多樣性目前尚不清楚。此外，研究學者還從基因層次明確了不同微生物體內編碼催化NO3-同化過程相關酶活的基因序列及其排序方式（Luque-Almagroetal.,2011；Shietal.,2014；JiangandJiao,2016）。值得注意的是，關于微生物同化過程在降低水體和土壤中NO3-濃度的作用目前尚未得到重視。NO3-的異化還原包括反硝化作用（denitrification）以及異化還原成銨作用（dissimilatorynitratereductiontoammonium，DNRA）（Suetal.,2012）。反硝化作用也稱脫氮作用，是由反硝?

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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本文編號：3340653