冰核蛋白對(duì)凍結(jié)與消融速度影響研究

陸丹旭， 龔建英， 何延青， 郭嘉宇， 李潤玲

（1.河北建筑工程學(xué)院市政與環(huán)境工程系，河北張家口 075000；2.河北省水質(zhì)工程與水資源綜合利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北張家口 075000）

20世紀(jì)70年代，Schnell等［1］發(fā)現(xiàn)腐爛樹葉中含有一種重要的冰核物質(zhì)，開啟了細(xì)菌成冰核作用的研究.隨后，Maki等［2］從腐爛的赤楊樹葉中提取分離得到了一種名為丁香假單胞菌（Pseudomonas syringae）的細(xì)菌，發(fā)現(xiàn)將這種細(xì)菌添加到0 ℃時(shí)依然為液體狀態(tài)的過冷卻水中就能催化誘導(dǎo)它形成冰晶，并把這種特性稱作細(xì)菌的冰核活性. Lindow等［3］發(fā)現(xiàn)草生歐文氏菌（Erwinea herbicola）也是一種冰核細(xì)菌. 在這之后，許多國家的學(xué)者對(duì)冰核細(xì)菌深入研究，發(fā)現(xiàn)了具有同種特性的3個(gè)屬19個(gè)種或變種為冰核細(xì)菌［4］. 冰核細(xì)菌能夠在細(xì)胞外膜產(chǎn)生一類特殊蛋白質(zhì)——冰核活性蛋白（ice nucleation protein，INP）［5-8］，INP 是細(xì)菌表面展示系統(tǒng)中經(jīng)典的載體蛋白，是存在于熒光假單胞菌、假單胞桿菌、黃單胞菌屬和歐氏桿菌等細(xì)菌種屬中的一種分泌性型表面蛋白［9］. INP擁有可在-5～-2 ℃這樣相對(duì)高的溫度下形成質(zhì)地細(xì)膩、外形規(guī)則的微小異質(zhì)冰晶的能力［10］. 具有冰核蛋白冰核活性的細(xì)菌在冰核蛋白的作用下能使水分子按照一定的順序規(guī)則排列形成質(zhì)地細(xì)膩的冰晶核. 目前對(duì)于冰核蛋白的研究與應(yīng)用主要集中在促凍殺蟲、植物保護(hù)、作物抗寒育種、食品工業(yè)以及人工降雪等領(lǐng)域［11-16］，但是目前冰核蛋白在人工造雪中應(yīng)用效果的研究報(bào)道并不多.

隨著全球氣候變暖導(dǎo)致的氣候極端性和不穩(wěn)定性上升，導(dǎo)……