密歇根州立大学研究小组发表的一篇新评论文章指出，一种微观酶可能是帮助氮肥更好地粘附在土壤上并防止导致有害藻华的径流的关键。

该论文由自然科学学院院长Eric Hegg牵头，汇集了多年来对一种名为NrfA的酶的研究成果，这种酶在土壤中保持氮含量方面发挥着关键作用。密歇根州立大学博士生、论文第一作者Krystina Hird表示，研究NrfA不仅可以帮助农民避免污染附近的水道，还可以通过减少肥料需求来节省成本。该研究结果发表在 《应用与环境微生物学》杂志上。

“大量的氮肥被浪费了，因为它们被转化成了一种容易被淋溶的形式，”赫德说。“如果我们能够在土壤中保留更多的氮，将对农业产生巨大的积极影响。”

氮是所有生物(从人类到最小的细菌)的必需元素。为了提高作物产量，人们通常以各种形式将氮添加到农田中。问题是土壤和亚硝酸盐都带负电荷。就像同种电荷的磁铁相互排斥一样，亚硝酸盐很容易在暴雨中从农田中被冲走。当过多的氮最终进入湖泊和河流时，会导致有害的藻华 ，使水道对人类和动物产生毒性。

铵 是农业上最好的氮肥形式之一。它带正电荷，能附着在土壤上，更容易被植物吸收。然而，土壤中的许多微生物会将铵转化为亚硝酸盐。

这就是NrfA发挥作用的地方。它不仅帮助细菌将亚硝酸盐转化为铵，而且还能以惊人的效率移动和储存电子。其他酶也可以帮助生成铵，但速度和效率不如NrfA。

虽然许多研究人员为该领域做出了贡献，但其研究成果却并不集中。Hegg 的团队梳理了原始研究，将其整理成一篇综述论文，并综合了这些研究成果，得出了更全面的结论。

“我很高兴能帮助那些和我一样，刚刚进入这个领域，并试图理解他们同意在未来五六年内承担的这个大项目的未来学生，”赫德说。“我们决定把所有这些信息汇总起来，作为一篇研究生入门级的论文。”

农民可以利用这篇综述论文的结论来帮助他们为田地选择最佳的含氮肥料。Hird 表示，还可以开展更多研究，以确定如何将携带 NrfA 基因的细菌策略性地放置在田地边缘，因为那里的水最有可能顺坡而下。在这些方案之间，可以采取的一步是促进更多土壤微生物的生长，这些微生物可以通过平衡土壤中的碳氮比来产生铵。

接下来，Hegg 的团队计划深入研究硝酸盐转化为铵的机制。他们想追踪电子如何在 NrfA 中移动，以及它如何在以不同的氮化合物为起始原料的情况下持续产生铵。

“我们正在努力做到真正具体、细致，”赫德说。“反应速度非常快，减慢一个非常快的反应速度会使其变得不稳定。这就像进行一场精密的手术。”

更多信息： Krystina Hird 等人，《从基因到功能：细胞色素c亚硝酸还原酶在硝酸盐还原为铵过程中的调控、成熟和进化》，《应用与环境微生物学》(2025)。