硫酸铵(一种炼焦副产品)在稳定的pH值下,通过抑制硝酸盐的同化途径来为Nannochloropsis oceanica的碳封存过程节省能量,同时使用HEPES-NaOH作为辅助条件

《Green Chemistry》:Ammonium sulfate (a coking byproduct) downregulates the assimilatory nitrate pathway to save energy for carbon sequestration in Nannochloropsis oceanica at a stable pH using HEPES-NaOH

【字体: 时间:2025年09月19日 来源:Green Chemistry 9.2

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  利用焦化副产物硫酸铵通过混合硝酸盐和HEPES-NaOH缓冲液调控pH,抑制硝酸盐同化途径并节省能量,使微藻Nannochloropsis oceanica的CO2固定效率提升,最佳总氮浓度5.28 mM、硝铵比例2:3时,光合电子传递效率(rETR)增34.9%,叶绿素a浓度增110%,生物量增速增33.7%

  

如何利用低成本且易于酸化的硫酸铵(焦化工业的副产品)来培养微藻以固定二氧化碳(CO?)是一个复杂的问题。为了克服硫酸铵的酸性问题,并降低同化过程中硝酸盐的还原作用以节省能量从而提高碳封存效率,研究人员将硫酸铵与硝酸钠混合,并使用HEPES-NaOH调节溶液的pH值至稳定水平来培养Nannochloropsis oceanica。转录组测序结果显示,硝酸盐的同化过程消耗了大量来自光系统I的ATP和还原能力,这与卡尔文循环对能量的竞争限制了微藻在传统硝酸盐培养基中的二氧化碳固定速率。然而,单独使用硫酸铵培养会抑制GS/GOGAT循环(铵同化和氨基酸合成的主要途径),从而降低微藻细胞的氮利用效率。在同时供应硫酸铵和硝酸盐的条件下,氮代谢途径被下调,而卡尔文循环途径则得到上调,从而提高了二氧化碳的固定效率。硝酸盐还减少了铵转运蛋白的表达,延长了铵的有效利用时间。在氮同化的辅助途径中,天冬酰胺合成酶的活性显著增强,而天冬酰胺酶的表达则受到抑制,以防止细胞内铵的过度积累。三羧酸循环的抑制减少了中间产物2-氧戊二酸的生成,促使微藻更多地进行铵的同化,提高了氮的利用效率。微藻生长的最佳条件是总氮浓度为5.28 mM,硝酸盐与铵的摩尔比为2:3。与对照组(硝酸盐浓度为2.64 mM)相比,最大光合电子转移效率(rETR)提高了34.9%,叶绿素a浓度增加了110%,平均生物量生长速率提高了33.7%。

图形摘要:在HEPES-NaOH调节的稳定pH值下,硫酸铵(焦化副产品)通过抑制硝酸盐同化途径来节省能量,从而提高Nannochloropsis oceanica的碳封存效率
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