纳米酶介导的生物固氮研讨取得新停顿

近日，华中农业年夜学农业微生物国度重点试验室韩鹤友传授课题组在Environmental science-nano颁发题为“Cobalt Ferrite Nanozyme for Efficient Symbiotic Nitrogen Fixation via Regulating Reactive Oxygen metabolism”的研讨论文。该论文报道了一种具备抗氧化活性的铁酸钴酶（CoFe2O4-NPs），并深化解析了其在调控年夜豆共生固氮协同效应的作用机制。

化学氮肥的施用，在弥补作物氮素养分、进步作物产量、保证食粮平安方面发扬了微小作用，但近年来，其与生态情况及农业可继续倒退的矛盾日益凸显。是以，寻求一种高效应用资本、情况敌对的新氮向来源势在必行。

生物固氮为环球动物提供75%的氮素，是性命迷信中的严重课题之一，在临盆理论中发扬侧重要作用，它和光单干用被并称为地球性命运动的基石，为削减化学氮肥使用、缓解情况净化、坚持生态均衡、下降农业临盆本钱提供了一种新的路径。在自然界中，生物固氮是由固氮酶催化的，固氮酶是一种包括铁-钼辅助因子（FeMo）的酶复合物。其对活性氧（ROS）十分敏感，适量的ROS可使固氮酶不行逆地失活，因而ROS的合理调控在根瘤菌-豆科动物共生固氮效率中起着决议性的作用。

韩鹤友传授团队通过模拟构建人造固氮系统，并引入功效性酶比照研讨发现，CoFe2O4-NPs具备优异的过氧化物酶活性（图1）。通过在固氮系统中引入CoFe2O4-NPs酶，可能无效缓解固氮进程发生的ROS对固氮酶的氧化钳制，同时添加豆血红卵白的积聚，为根瘤菌的寄生提供更良好的情况，从而添加根瘤菌的寄生，终极完成固氮酶活性的显着添加。

该研讨中，研讨职员起首对CoFe2O4-NPs纳米酶的体外活性进行了验证，发当初低浓度时，CoFe2O4-NPs表示出优异的过氧化物酶活，拟合获得的米氏常数证明了其类酶活性，活性氧染色试验进一步证明了其对ROS的肃清才能（图2）。

CoFe2O4纳米酶对根瘤菌生物活性以及固氮相关基因表白中的影响

在通过显微切片和活气染色察看以及透射电镜切片时发现，CoFe2O4纳米酶的引入显明添加了根瘤菌的密度。进一步通过检测相关固氮功效基因（GmnifA， GmnifD， GmnifH， GmnifK）的表白阐发，证明了根瘤菌在CoFe2O4-NPs处置前提下相关基因表白上调（图3）。

CoFe2O4-NPs纳米酶对ROS含量的影响

研讨职员还在年夜豆的根瘤发育期，对根瘤的二分之所有面进行察看和豆血红卵白定量阐发，发现其豆血红卵白积聚量显明添加；在对根瘤ROS的原位和定量阐发中发现裸露于CoFe2O4-NPs中的含量显明下降（图4）。本研讨是继课题组碳基纳米酶匆匆进豆科动物共生固氮研讨的又一新停顿（Nanoscale， 2017； 9： 9921-9937），为匆匆进豆科动物结瘤提供了新思绪，进一步拓宽了纳米酶在农业畛域的利用前景。(100yiyao.com）