由中科院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所副所長（主持工作）吳金水研究員領(lǐng)銜的農(nóng)業(yè)生態(tài)過程方向研究團隊近日在土壤微生物固碳關(guān)鍵酶RubisCO酶活性提取與測定方法研究方面取得了新進展。
卡爾文循環(huán)（Calvin–Benson–Bassham cycle）是光能自養(yǎng)生物和化能自養(yǎng)生物同化CO2的主要途徑，以及陸地生態(tài)系統(tǒng)初級產(chǎn)物合成的最主要途徑，在調(diào)節(jié)大氣CO2濃度方面發(fā)揮了重要作用。核酮糖-1，5-二磷酸梭化/加氧酶，簡稱RubisCO酶是卡爾文循環(huán)中的關(guān)鍵酶，該酶催化卡爾文循環(huán)中的第一步CO2固定反應(yīng)。RubisCO催化活性可用nmol CO2 mg-1 protein min-1表示。以前有關(guān)RubisCO酶活性的研究均集中于植物或者純培養(yǎng)的細菌，關(guān)于土壤RubisCO酶活性研究還尚未見報道。因此，該團隊通過比較超聲波法破碎（Ultrasonic disruption）、反復(fù)凍融(Snap freeze)與玻璃珠破碎法（Beadbeating）等三種不同方法提取土壤RubisCO酶，發(fā)現(xiàn)選用超聲波法破碎法（Ultrasonic disruption）進行RubisCO的提取，選用的具體程序為空占比50%，輸出功率為600W，破碎時間30 min時，酶的提取效率和活性最高，率先建立了基于“超聲破碎提取法”的土壤微生物碳同化關(guān)鍵酶RubisCO的提取和測定方法，并申請了國家專利（CN102174496A，2011）；通過碳同位素示蹤的室內(nèi)模擬培養(yǎng)試驗，發(fā)現(xiàn)農(nóng)田土壤微生物具有較高的RubisCO酶活性（9.67–50.85 nmol CO2 mg-1 min-1），并且酶活性與碳同化速率呈顯著正相關(guān)關(guān)系（r=0.945），提出了以RubisCO酶活性指示土壤自養(yǎng)微生物碳同化潛力的估算方法。該研究為深入探討農(nóng)田土壤自養(yǎng)微生物CO2同化過程的微生物機理奠定了堅實的基礎(chǔ)。
上述研究成果發(fā)表在Pedobiologia—Journal of Soil Ecology（DOI: http://dx.doi.org/doi:10.1016/j.pedobi.2014.06.002）。該研究得到了中國科學(xué)院、國家自然科學(xué)基金委等項目的資助。
不同提取方法（玻璃珠破碎法（Beadbeating-Fastprep）、液氮凍融破碎法（Snap freeze）、超聲波破碎法（Ultrasonic disruption)）下土壤微生物固碳關(guān)鍵酶RubisCO酶活性比較