自从它被发现是全世界经济和环境破坏性有害藻华(HAB)背后的驱动力以来，研究人员一直在努力发现更多关于不同类型氮(如硝酸盐或铵)对生物体影响的信息。HAB的扩散。

在特拉华大学，海洋科学与政策学院(SMSP)副教授KathyrnCoyne花了数年时间研究HAB，包括Heterosigmaakashiwo，一种全球分布的有毒藻类。大约10年前，Coyne的实验室在DelawareSeaGrant(DESG)的资助下发现Heterosigmaakashiwo能够使用一氧化氮作为氮源。

它通过使用一种叫做硝酸还原酶的酶的独特修饰来做到这一点。这种酶通常催化将硝酸盐转化为铵(一种更有用的氮形式)的过程中的第一步。Heterosigmaakashiwo中硝酸盐还原酶的修饰使其可以使用一氧化氮而不是硝酸盐作为氮源。

“这引发了很多问题，”科因说。“他们会在哪里获取环境中的一氧化氮?赤潮异形藻在其酶中进行这种修饰有什么优势?其他类型的氮如何影响其使用一氧化氮的能力?”

最近一篇关于科学报告研究结果的文章回答了最后一个问题。

这篇论文的第一作者EmilyHealey获得了UD海洋生物科学硕士学位，并且是马里兰大学公共卫生学院的博士生。与Coyne一起，其他合著者包括海洋科学与政策学院教授兼DESG主任JoannaYork和波士顿大学地球与环境系教授RobinsonFulweiler，以及Coyne实验室的前成员,StacieFlood和PatienceBock。

REU参与者

Healey说，虽然她在2019年夏天作为硕士生加入了Coyne的实验室，但她作为SMSP本科生研究经验(REU)暑期项目的参与者来到UD并与Coyne一起工作。

“我一直对微生物学很感兴趣，有机会通过REU计划在海滩度过我的夏天真是太棒了，”希利说。“Coyne博士经营着一个很棒的实验室。她有非常乐于助人的博士生为她工作，我就是喜欢这份工作。我以前从未研究过藻类——我一直在研究细菌，所以很有趣沉浸在不同的微生物中。”

在REU经历之后，Healey能够在明年回来开始她的硕士课程。在那段时间里，她开始了最终导致这本最新出版物的研究。

硝酸还原酶

Healey说，她的研究目标之一是了解其他氮源是否会影响Heterosigmaakashiwo中硝酸盐还原酶的活性及其吸收一氧化氮的能力。例如，如果农业来源的环境中存在大量铵，大多数物种都会下调硝酸盐还原酶，这可能会影响Heterosigma使用一氧化氮的能力。

Healey说：“我们认为，如果铵盐含量很高，那么Heterosigmaakashiwo可能无法使用一氧化氮作为氮源。”“也许如果存在铵，他们就会简单地关闭这种酶。”

通过在铵存在的情况下关闭酶，Heterosigmaakashiwo可能会被抑制甚至阻止获取一氧化氮并将其转化为生物质。

然而，他们发现，即使存在铵，向Heterosigmaakashiwo的培养物提供一氧化氮实际上会增加酶的活性，因此它能够成功吸收一氧化氮并将其转化为存在铵的生物质.

为了确定不同类型的氮对硝酸还原酶的影响，研究人员进行了三个实验。他们在实验室中首先只用硝酸盐培育Heterosigmaakashiwo，然后只用铵盐，最后用50/50的硝酸盐和铵盐混合物。

在每个实验中，硝酸盐还原酶的活性不仅在添加一氧化氮时增加，而且结果表明，即使在铵存在的情况下，Heterosigma也会将一氧化氮结合到生物质中。

Coyne说，这种能力可能使Heterosigmaakashiwo比其他物种更具优势，因为它们能够获得新的氮源。

“如果真是这样，那么Heterosigma可能能够使用一氧化氮作为其他物种根本无法获得的替代品，”Coyne说。

沉积物中的氮

这种使用一氧化氮作为氮源的能力可能与Heterosigmaakashiwo在一天中的移动方式有关——因为该物种会在白天移动到水面，并在白天返回水柱底部。夜晚。

“在晚上，Heterosigma迁移到沉积物，然后在白天，它们进行光合作用，因此它们向上移动到暴露在阳光下的表面，”Coyne说。“有大量数据表明，一氧化氮会从一些沿海地区的沉积物中渗出，因此我们认为Heterosigma可能会在夜间将一氧化氮作为氮源。”

Healey说，这种使用一氧化氮的能力可能会产生一些影响。一种可能是，当其他类型的氮已被耗尽时，它使Heterosigmaakashiwo比其他藻类更具优势。

此外，Healey说，一氧化氮应被视为Heterosigmaakashiwo水华形成的一个因素。

“人们经常研究氮对水华的影响，以及如何通过减少硝酸盐或铵来首先防止水华，”希利说。“现在，我们说，‘好吧，将一氧化氮添加到该列表中，因为它可能很重要。’”