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硝化抑制剂被用于减少施肥农业生态系统中的氮损失和温室气体排放。然而，对这类抑制剂的表征通常侧重于通过生长或底物转化实验来确定有效抑制剂浓度，而这类实验耗时较长，且能够提供的机制解析度有限。本文提出了一种基于微量呼吸测定（microrespirometry, MR）的工作流程，用于利用氧消耗作为代谢活性的实时读出，快速开展硝化抑制剂的机制表征。该工作流程可在单一实验体系中同时评估抑制剂效力、竞争性和酶特异性；通过依次添加底物和抑制剂，能够直接区分竞争性抑制与非竞争性抑制，以及区分针对氨单加氧酶的特异性抑制与更广泛的呼吸抑制。 作为概念验证，我们利用氨氧化细菌 Nitrosomonas europaea 和 Nitrosospira multiformis、完全氨氧化菌 Nitrospira inopinata 以及亚硝酸盐氧化菌 Nitrospira moscoviensis，对三种已知的硝化抑制剂——苯乙炔（PA）、硝吡啶（NP）和双氰胺（DCD）进行了评估。我们还将基于 MR 的抑制工作流程所得结果与传统的基于生长的研究方法所得结果进行了比较，并发现对于那些并非完全酶特异性的抑制剂，两者结果之间相关性较差。总之，本研究确立了 MR 作为一种快速且多用途的平台，可用于新型潜在硝化抑制剂的机制筛选。MR 实验不仅重现了已知的抑制响应，而且与其他类型的实验相比，显著缩短了实验时间，并提高了机制解析度。此外，我们首次在纯培养条件下表征了 PA、NP 和 DCD 对完全氨氧化菌 N. inopinata 的效力及其抑制机制。
利用微量呼吸测定快速评估硝化抑制剂的效力、竞争性和特异性 | bioRxiv
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利用微量呼吸测定快速评估硝化抑制剂的效力、竞争性和特异性
Christopher J Sedlacek，Katharina Klawatsch，Bianca Lang，Eloise Atkinson，Frida Brandner，Ayla Horuz，Adrienn Markesz，Lucia Fuchslueger，Andrew T Giguere，Petra Pjevac
doi： https://doi.org/10.64898/2026.06.25.734519
Christopher J Sedlacek 1 南印第安纳大学生物学系；
Katharina Klawatsch 2 维也纳大学微生物学与环境系统科学中心，微生物学与生态系统科学系；
Bianca Lang 2 维也纳大学微生物学与环境系统科学中心，微生物学与生态系统科学系；
Eloise Atkinson 2 维也纳大学微生物学与环境系统科学中心，微生物学与生态系统科学系；
Frida Brandner 2 维也纳大学微生物学与环境系统科学中心，微生物学与生态系统科学系；
Ayla Horuz 2 维也纳大学微生物学与环境系统科学中心，微生物学与生态系统科学系；
Adrienn Markesz 2 维也纳大学微生物学与环境系统科学中心，微生物学与生态系统科学系；
Lucia Fuchslueger 2 维也纳大学微生物学与环境系统科学中心，微生物学与生态系统科学系；
Andrew T Giguere 2 维也纳大学微生物学与环境系统科学中心，微生物学与生态系统科学系；
Petra Pjevac 3 维也纳大学微生物学与环境系统科学中心，微生物学与生态系统科学系，
通讯作者： pjevac{at}microbial-ecology.net
摘要
硝化抑制剂被用于减少施肥农业生态系统中的氮损失和温室气体排放。然而，对其表征通常侧重于通过生长或底物转化测定来确定有效抑制剂浓度，这类方法耗时较长且所提供的机制分辨率有限。在持有人为作者/资助方，其已授予 bioRxiv 永久展示该预印本的许可。 本文依据 CC-BY 4.0 国际许可协议公开提供。
发表于 2026 年 6 月 26 日。
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.06.25.734519v1?rss=1
🏷️ 硝化抑制剂 微量呼吸测定 氨氧化微生物 抑制机制 农业氮循环