大豆—根瘤菌共生固氮氢代谢的研究

检测了四株大豆根瘤菌在不同的大豆品种上形成根瘤的放氢、吸氢、固氮活性及豆血红蛋白的含量;同时测定了植株干物质的积累。结果表明,所有固氮根瘤都放氢,自生条件下Hup~-根瘤菌形成的根瘤仍不具吸氢活性,相对固氮率在0.75左右。而Hup~(?)菌株根瘤的相对固氮率在0.91～1之间。寄主植物对Hup~(?)菌株的吸氢活性有影响。相关分析表明,根瘤的豆血红蛋白与吸氢活性呈负相关。干物质积累与固氮酶活性关系最密切,氢酶活性的影响是次要的。     

不同气体条件下“双突变”共生体大豆离体根瘤及根瘤菌固氮与放氢的研究(简报)

大豆根瘤的共生固氮,在土壤氮素补充中起着重要作用。对根瘤固氮过程的影响因素的探讨,在理论上和实践上都有很大意义。1976年国外Evans等人曾研究过在不同气体条件下大豆根瘤放氢对固氮作用的影垧。本文进一步探讨了不同气体条件对大豆离体根瘤固氮活性的影响,以及对固氮和放氢的调节关系。但根瘤是根瘤菌与大豆共体系结构的一部份,近几年来已经肯定了根瘤菌具有自生固氮的能力     

南岭黄檀根瘤固氮酶和吸氢酶活性研究

测定不同环境条件下南岭黄檀根瘤固氮酶和吸氢酶活性。结果表明,南岭黄檀根瘤具有吸氢酶活性,外源Ｈ＿２可提高固氮酶活性（２５％）,表明吸氢酶有助于提高固氮效率。低浓度的硝酸盐（２０ｍｇ。１￣＿（－１）不影响根瘤固氮酶和吸氢酶活性,但浓度达４０ｍｇ·ｌ￣（－１）时有抑制作用,而铵盐在上述浓度下均表现抑制作用。离体根瘤固氮酶和吸氢酶活性表达的最适温度为２５℃,过高或过低均有抑制作用。土壤含水量及光照强度均明显影响其固氮酶和吸氢酶活性。     

固氮螺菌氢代谢与固氮作用的关系I.固氮螺菌放氢现象与吸氢能力的研究

本文研究了固氮螺菌(Azosptrillum brastlense)的放氢现象和吸氢酶活性以及与固氮作用的关系。测定了57株固氮螺菌的放氢现象及其固氮酶活性,其中不放氢41株,微放氢14株,其放氢量为2·63—31.00n mol C2H4／ml菌液·小时。放氢量较多的2株R38{和R256A都是从水稻根表上分离获得,其放氢量分别为185.75n mol H2／ml 菌液·小时和547．00 moIH2／ml 菌液·小时。测定了53株螺菌的吸氢酶活性,它们均具有吸氢能力,其吸氢量各异,0-63-27·38n mol H2／ml菌液。小时。生长在含有NH4CI培养基上的固氮螺菌既没有固氮能力,也不产氢。在无氮培养基上所产生的氢是固氮过程中放出的氢。实验结果指出,C2H2抑制氢酶的活性。当吸氢的菌株与放氢菌株混合培养时,其固氮酶活性比单株纯培养高,有氢存在时,固氮酶活性比不加氢时高。     

羊奶果不同发育阶段根瘤的细胞结构及固氮、吸氢活性

比较羊奶果根瘤三个不同发育阶段的显微,亚显微结构和固氮,吸氢活性的差异。探讨了根瘤结构与功能的关系。结果表明：早期侵染方式为皮层细胞间隙侵染,此期的内生菌是一种分枝,具隔膜的菌丝体,早期侵染细胞有脂体存在。成熟根瘤含菌细胞明显多于幼瘤和衰老瘤。成熟根瘤具有大量泡囊,成熟泡囊具分隔,双层壁结构。衰老瘤泡囊分隔消失,不呈双层壁结构。成熟根瘤的固氮,吸氢活性明显高于幼瘤和衰老瘤。     

大叶相思的结瘤固氮和吸氢酶活性

本文报道大叶相思的结瘤固氮和氢酶活性的研究结果。大叶相思结瘤状况与其他含羞草亚科的树种相似,刚形成的幼瘤为单生球状或椭圆形,以后顶端伸长或分叉,呈分叉状、姜状和扇状。同一植株的不同成熟度根瘤的固氮活性也不同,成熟壮瘤固氮活性最高,幼瘤次之,衰老瘤最低。不同立地条件下种植的大叶相思根瘤固氮活性虽有差异,但生长在pH4.7的酸性红壤中的大叶相思,根瘤固氮活性仍具有较高水平。大叶相思根瘤固氮活性也有明显的季节变化,夏秋较高,春冬较低。根瘤离体后7小时内固氮活性变化不大,甚至在离体后21小时内仍维持一定水平的固氮活性。大叶相思根瘤具有吸氢酶,其吸H_2活性在最初3小时内随时间延长而升高,3—7小时内仍维持一定水平。在根瘤固氮系统中注入外源分子H_2,可提高固氮酶活性,外源H_2最适浓度为7.5％。由于其根瘤具有催化吸收分子H_2的氢酶系统,能吸收利用固氮反应所放出的大量H_2,因而能更有效地利用光合产物于固氮过程。大叶相思根瘤离体后能较长时间维持高的固氮活性水平,可能与其吸H_2酶系统有关。     

新疆干旱区豆科植物结瘤的固氮特性

调查了新疆干旱区72种豆科植物的结瘤固氮活性,其中33种尚未见报道。这些植物所结根瘤在外形上多数不规则,以皮层厚和白色、棕色者居多,与非干旱区的根瘤形态显著不同。根瘤固氮活力相差较大,但比一般豆科植物根瘤活性高,最高者可达当地大豆根瘤的42倍。根瘤活性与宿主的抗逆境能力有关。此外,从11种豆科植物根瘤观察到10种具有吸氢活性。对干旱区豆科共生固氮生理生态的特性进行了讨论。     

测定氢酶吸氢活性的光谱分析法

固氮酶催化放氢是影响生物固氮效率的重要因素之一。经过吸氢酶吸收固氮酶释放的氢,一方面可以增加还原力来源,同时经氧化后可以消除系统内的氧,保护固氮酶免受氧伤害,从而提高固氮效率。测定氢酶吸氢的方法有多种,例如:同位素氚与水的交换法、检压法、电极法、气相层析法和光谱分析法。由于前三种方法操作较繁琐,目前国内较多的是使用气相层析法。而用光谱分析法定量地测定氢酶的吸氢活性是一种比气相法更为快速和灵敏的     

台湾相思结瘤固氮与吸氢酶活性研究

台湾相思的根系具有多年生的根瘤,根瘤初发生时球状,以后发育成分叉瘤和扇状瘤。根瘤固氮活性因苗龄、成熟度不同而有明显差异。环境条件影响结瘤及固氮活性。15℃时结瘤受到明显抑制,固氮作用最适温度条件是25～30℃。光照不足降低根瘤固氮活性。短期轻度干旱不影响根瘤固氮活性,但持续干旱使固氮活性明显下降。pH4.5～8.5条件能正常结瘤,pH5.5时结瘤最好。根瘤固氮作用时不释放H_2,具有较高的吸氢酶活性,在固氮反应系统中加入5％的H_2,能提高根瘤固氮活性。     

四唑（Tetrazolium）对固氮鱼腥藻固氮和氢代谢的影响

固氮鱼腥藻(Anabaena azotica Ley)细胞能还原无色的TTC和NBT分别成为红色或蓝色的甲zan(formazan)沉淀。异形胞还原TTC的速率高于营养细胞。前异形胞及异形胞附近的营养细胞对NBT的还原作用最强。而异形胞对NBT不起还原作用。无论在异形胞形成红色甲zan或在营养细胞形成蓝色甲zan后都抑制固氮酶活性。NBT甲zan对固氮酶活性的抑制作用大于TTC甲zan,因为NBT氧化还原电位低于TTC。TTC和NBT两者都明显地抑制固氮鱼腥藻完整细胞的放氢。因鱼腥藻的放氢是由固氮酶催化的结果。四唑抑制放氢推想是由于它截取了固氮酶催化系统中的电子的缘故。固氮微生物(包括蓝色细菌和根瘤菌)对四唑还原与吸氢酶之间有无相关是一个争论的问题。一些学者认为分离豆科植物体的一些根瘤菌株培养于含有TTC的琼脂培养基,如还原,便可证明这些根瘤菌株能氧化氢;换言之,应用TTC的还原可作为一些根瘤菌的菌落具有吸氢酶的验证。相反,我们发现固氮鱼腥藻还原TTC和NBT之后,都没有影响吸氢的能力。因此,我们推想固氮鱼腥藻对四唑之还原与吸氢酶是没有直接的关系。     

气候因子对三种豆科树种固氮的影响

研究了气候因子对台湾相思(Acacia confusa)、大叶相思(A．awriculaeformis)和南岭黄檀(Dalbergia balansae)根瘤固氮酶和吸氢酶活性的影响。3种树木根瘤均具有吸氢酶活性,外源H：可提高固氮酶活性,表明吸氢酶有助于固氮效率的提高。3树种根瘤的固氮活性有明显季节变化,夏秋活性较高,早春及冬季活性较低。离体根瘤固氮和吸H2活性表达的最适温度为25—30℃。光照强度及土壤湿度均显著影响根瘤固氮和吸H2活性。     

光合细菌产氢因子的研究进展

光合细菌在固氮的同时释放氢气。产氢与固氮是同步进行的。固氮酶与氢酶共同影响光合细菌的产氢活性,而外源生理条件又影响着固氮酶与氢酶的活性,其中有机碳阻抑吸氢酶表达,促进产氢;氨则抑制固氮活性而降低产氢量;氧气的存在使固氮酶与氢酶都失活,从而抑制放氢反应的进行。     

不同固氮能力蓝藻放氢的研究

蓝藻和光合细菌一类光合固氮生物的放氢,由于与能源开发和固氮效率有密切联系而受到研究者的注视。以前我们在结合固氮研究放氢的实验中,不仅观察到蓝藻放氢对光有明显的依赖关系,体现了放氢对光合作     

水稻根际兼性厌氧催娩克氏杆菌和阴沟肠杆菌的固氮与氢代谢

兼性厌氧细菌Enterobacter cloacae菌株E-26和Klebsiella oxytoca菌株NG-13的氢酶与固氮酶同时形成。固氮的最佳碳源为蔗糖、葡萄糖和丙酮酸,此外延胡索酸和苹果酸也能支持固氮。支持固氮的碳源也支持放氢,两者动力学基本一致。40％乙炔预处理后,吸氢活性下跌,放氢量未增加;NH_4~ 抑制固氮酶,但未导致放氢量降低;可能E-26菌株的放氢主要依赖于氢酶。菌株E-26和NG-13的吸氢反应,既能以O_2为电子受体,也能以延胡索酸、硝酸、MB为电子受体。但仅延胡索酸为电子受体时,E-26菌的固氮活性被分子H_2促进,它的氢吸收利用与固氮相偶联;而在CO_2和NH_4~ 代谢与H_2利用之间并无明显相关性,吸氢活性不被CO_2和NH_4~ 促进。     

蓝藻Anabaena 7120的固氮放氢和同化力之间的关系

分子氮和二氧化碳对蓝藻Anabaena 7120固氮的抑制作用可因反应系统中pH值的提高以及对蓝藻进行预照光处理而削弱或消除。分子氢对经预照光处理的蓝藻固氮活性不但不支持,且有削弱。预暗处理的效应恰好相反。蓝藻经低温(4℃)预处理后,分子氢对其固氮活性支持减弱,甚至抑制。蓝藻放氢对分子氢和同化力水平的反应规律在趋势上与固氮基本相同。     

缺钼培养的蓝藻Anabaena 1720放氢的研究

培养液中缺钼时,蓝藻Anabaena 7120的放氢受到削弱,其削弱程度比固氮活性的削弱小。此种蓝藻的放氢对CO和氧都敏感,预先以乙炔处理时,其放氢即受抑制,而在光下以分子氢预处理则促进放氢。这类蓝藻光下放氢比暗中高,当添加光合抑制剂或氯化铵于反应系统时,其放氢便明显下降。     

新疆干旱地区根瘤菌资源研究I．根瘤菌种类及其共生固氮作用

从新疆不同生态条件下生长的31属109种豆科植物根瘤分离获得373株根瘤菌,其中88株是从未报道过结瘤情况的39种豆科植物根瘤分离获得。它们与豆科寄主植物共生结瘤,95％以上为有效根瘤。不同种的根瘤固氮活性差异较大,黄芪属根瘤固氮活性较高,最高者为大豆根瘤固氮活性的42倍。 20属37种豆科植物根瘤中97％有吸氢活性。根瘤固氮活性、吸氢活性均与寄主植物生长发育期有相关性。     

羊奶果结瘤固氮特性研究

羊奶果根瘤多年生,初发生时呈2—3分又状,后经多次分叉生长,形成珊瑚状的根瘤簇,外形球状或扁球状,直径可达数厘米。根瘤固氮活性较高,全年平均固氮活性8.86微摩乙烯/克鲜瘤/小时。固氮活性秋夏较高,冬春较低。根瘤离体后固氮能力持续时间较长,可达9小时。固氮作用最适温度为30℃,低温使固氮活性显著下降,短时间高温(37℃)能提高根瘤固氮活性,但持续高温会抑制固氮活性。 羊奶果根瘤具有氢酶,表现出较高吸氢活性(9.52微摩氢/克鲜瘤/小时),且持续时间较长。外源氢能明显提高根瘤固氮活性,提高幅度达60％左右。 羊奶果各器官硝酸还原酶活力为根>根瘤>叶片>枝条,叶片NR活力呈季节性变化,秋夏较高,冬春较低。根瘤NR活力变化较大,且与根瘤固氮活性变化的趋势基本一致。     

含hup基因的质粒在催娩克氏杆菌中的稳定性及吸氢酶的表达

以质料pKT230为载体,亚克隆大豆根瘤菌吸氢酶结构基因（hupSL）片段,构建成嵌合质粒pKH1。将质粒分配系统基因（parDE）片段和吸氢酶结构粒pRKBH。质粒pKH1、pRKBH和载体pRK415经转化和三亲本杂交,得到DH5α/pHR11、DH5α/pRKBH、pRK415、NG1390/pHR11、NG1390/pRKBH和NG1390/pKH1(NGH982)等接合子。稳定性分析发现,质粒pKH1在催娩克氏杆菌中传80代后仍有92％以上的菌株含此质粒,说明质粒pKH1有较高的稳定性。吸氢酶活性分析表明,H2诱导接合子NGH999和NGH982吸氢酶活性高表达,同时固氮效率和固氮酶活性也高。低碳源浓度更有利于接合子吸氢酶活性的表达和固氮效率的提高。接合子NGH982具有耐铵的基因,因此其固氮酶活性的表达有部分去铵阻遏的作用。     

紫云英根瘤菌Hup°菌株吸氢与固氮

紫云英根瘤菌109菌株经NTG诱变后,选出1027,1247,1439,1675 4株菌株,其生长比野生型109菌株快,而其吸氢活性对碳底物不敏感或部分敏感,称为Hup°菌株。菌株1675和1439形成的根瘤其吸氢前的滞后时间缩短,表明内源抑制吸氢的效应缓解。经回接,1675菌株的Hup°性状较1439菌株稳定。由根瘤内分离回收的1675-1和1675-32两菌株,其共生体的吸氢与固氮活性均比菌株109高,其根瘤的耗氧量比109根瘤低,说明1675菌株有利于根瘤累积碳底物。