固氮螺菌耐高铵突变株的选育

应用亚硝基脏(N-nitrosoguanidine,NTG)诱变剂对固氮螺菌菌株Ma241、Ma99、Sp7和G14进行诱变处理后,在掭加了铵的类似物乙撑二胺(ethyleae diamina)的D6bcreiner无氯培养基中进行筛选．反复纯化,获得了在4 5 n、M NH}浓度以上,保持固氯酶活性的耐铵突变株共9株。突变株22的耐铵固氮酶活性最强,在75mM NH+4浓度下,固氮酶活性达到464n mol乙烯／mg蛋白·小时,在200m M NH+4浓度下,固氯酶话性仍有32nmol/mg蛋白·小时。     

固氮螺菌氢代谢与固氮作用的关系II．苯环类化合物对固氮螺菌吸氢与固氮作用的影响

本文报道了苯环类化台物对固氮螺菌的固氮及吸氢作用的影响。试验结果表明,固氮螺菌能利用苯作为碳素营养,在无其他碳源存在的情况下,生长在含有50和500m肘浓度苯的培养基中,固氮螺菌表现出固氮和吸氢活性。0.5mM的苯酚对固氮螺菌的固氮和吸氢活性略有刺激作用,而I．OmM即表现较强的抑制作用。固氮螺菌完全不能利用对硝基苯酚和2,{一二硝基苯酚作为碳源,即使是0．1mM的浓度对螺菌的固氮和吸氢活性均产生抑制作用。     

巴西固氮螺菌中吸氢酶基因同源性的分子检测

通过TTC(2 ,3,5 氯化三苯基氮唑 )实验筛选出 12株能产生吸氢酶蛋白 (Hup+ )的巴西固氮螺菌 (Azospir rilumbrasilense)菌株。用Qiagen柱分离提纯含豌豆根瘤菌的hup基因片段的质粒 pHVT10 9和pHVT115 ,并用地高辛标记法标记pHVT115 ,与 12株Hup+ 巴西固氮螺菌的总DNA进行斑点杂交 ,结果显示pHVT115所含的吸氢酶基因 (hup基因 )片段与巴西固氮螺菌的大部分菌株的hup基因同源性不强。这一结果表明hup基因在固氮生物中存在着遗传多样性 ,异源hup基因探针不一定都适宜于探测hup基因。     

镍对荚膜红假单胞菌氢酶和固氮酶活性的促进作用

本文报道了过渡金属镍离子对荚膜红假单胞菌(Rhodopseudomonas capsulata)菌株N3氢酶吸氢活性和固氮酶乙炔还原活性的促进作用,当培养基内的镍离子浓度为IμM时,生长菌体的氢酶具有最大的吸氢活性,但镍离子对固氮酶活性的最适浓度为5pjIfo镍离子加入到整体细胞或无细胞提取液中,对氢酶话性无促进作用。镍离子加入到整体细胞中,固氮酶活性也没有被促进。其它一些过渡金属离子,例如Co2+、Cu2+、Zn2+什对氢酶和固氮酶活性均无促进作用。无论有无镍离子存在,螯合试剂。O-phenanthroline 和EDTA 对生长菌体的氢酶和周氮酶的活性均有少量的抑制作用,基于以上试验结果,对Ni2+参与Rps. Capsulata 氢酶蛋白质合成以及有关作用机理进行了讨论。     

固氮螺菌氢代谢与固氮作用的关系III．转座子Tn5诱变的 Azospirillum brasilense 吸氢活性缺陷株的筛选

以携带有自杀性质粒pR64：：Tn5的大肠杆菌(E．Coil RL29)为供体菌株,与受体菌巴西固氮螺菌W251-10(Azospirillura brasilense W251-10)进行杂交,在选择性平板上测得卡那霉素抗性菌落与受体菌菌落之比为5．0x 10-7。受体菌W251-10的卡那霉素抗性自发突变频率小于1.14×10-9。经气相色谱仪分析测得一株丧失吸氢酶(Hydrogen Uptake Hydrogenase)活性的突变株(编号为 Azospin llum brasilense WG15),同时发现其固氮酶(Nitrogenase)话性也已丧失。 DNA分子点杂交结果表明,所获得的突变株WGl5的总DNA中存在有’n5的序列,而w251—10呈阴性结果,从而证实了WGl5吸氢活性的丧失是由于Tn5在DNA中的插入引起的,同时也揭示了巴西固氯螺菌的吸氢酶基因(缸p)和固氮基因(nr,) 在遗传学上有着连锁的关系。     

固氮螺菌耐高铵突变株的生物学特性

本文报道9株固氮螺菌耐铵突变株,在培养基中有30—120m mol/L NH₄⁺存在时,具有强弱不等的固氮酶活性。而出发菌株在有微量NH_4~+存在时,固氮酶活性完全被抑制。耐铵突变株的其它特性与出发菌株相似。     

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。     

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。     

水稻根表固氮螺菌的鉴定

作者从水稻根表分离获得一批固氮细菌,对其中固氮活性较高的菌株R₃₈(固氮活性为429.02n·mol·C₂H₄/ml·hr.)进行形态特征和生理生化等特征的鉴定,确定R₃₈属于巴西固氮螺菌(Azospirillum brasilense)     

固定化光合细菌利用有机物产氢的研究

应用固定化细胞技术包埋荚膜红假单胞菌(Rhodopseudomonas capsulata)菌株386．研究在光照下利用有机物产氢的特性。实验观察到,光照培养120小时,悬浮培养物的产氢量为68．2ml·比产氢速率为104．1ml H2/g(生物量)·h;用琼脂包埋后．其产氢能力得到改善,产氢量和比产氢速率分别达到128．4ml和l 9s．8mlH2/g·h。该菌株除可利用苹果酸外,还可利用葡萄糖、乳酸、丙酸等基质高效地产氢。基质浓度只有控制在适当水平时,才具有较高的基质转化产氢效率。此外．菌体生物量、菌龄、培养液pH、光照强度、光照／黑暗时间比以及温度对产氢过程均有不同程度的影响。     

巴西固氮螺菌Yu62 draTG基因及其下游区域的定位诱变分析*

用卡那霉素盒(Kmr-cassette)插入法,对巴西固氮螺菌(Azospirillum brasilense)Yu62的draTG基因及其下游区域进行了诱变,并获得相应的突变株。研究表明：draT变突株的固氨酶活性不再受铵抑制,而draG突变株在有铵时则丧失固氮酶活性,但当铵耗尽后却不能像野生型菌株那样恢复活性。draTG下游区域突变株YZ4(突变位点距draG约2kb)在无氮及限铵条件下,其固氮酶活性比野生型菌株的高,但其nifH-lacZ转录融合子的表达并不受影响,说明该区域可能有参与固氮酶活性水平调控的基因。     

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。     

缺乏固氮活性的浑球红假单孢菌谷氨酸合成酶突变株

光合细菌浑球红假单孢菌601菌株,经过NlG诱变获得谷氨酸缺陷型204菌株。生化分析表明,突变株204缺乏谷氨酸合成酶活性(GoGAT),谷氨酰胺合成酶话性比亲株低,用放氢和乙蛱还原法未测出固氮酶活性。此外,突变株204不能在多种氮源上生长,例如：氨、尿素、组氨酸、丝氨酸、精氨酸和腺嘌呤,表现出氮素代谢上多效缺陷的表型。从含氨基础培养基或充氮气的低限培养基上分离回复子,自发回复突变频率均为2×10一·回复子的固氮酶和GS活性恢复到亲株的水平,同时重新获得利用上述各种氮源的能力。胞内游离氨基酸库分析表明,突变株的谷氨酰胺含量是亲株的16倍,外源谷氨酰胺加入培养基也抑制固氮活性。从上述结果推论,浑球红假单胞菌具有对固氮酶调节高度敏感的反馈系统,它随代谢中间产物而变化,胞内谷氨酰胺的含量是固氮酶活性反馈调节的关键成份。     

巴西固氮螺菌（Azospirillum brasilense）吸氢酶基因的研究及展望

固氮生物在固氮过程中不可避免地将产生电子的消耗和能量的损失;固氮酶每转化一分子儿为氨需消耗4对电子和16个ATP,同时释放出一分子H2。而吸氢酶对所产生氢气的氧化作用可提供固氮过程中所需的还原力,从而提高了固氮微生物的固氮效率。通过分子生物学的实验手段可进行巴西固氮螺菌吸氢酶基因（hup基因）的定位和分离克隆,并进一步构建含多拷贝hup基因的固氮基因工程菌,为提高固氮效率,增加农作物经济产量提供一种有效的氮素营养供给手段。氛是植物生长发育不可缺少的元素。氮气虽然占空气重量的75．54畅,但植物和大多数微生物都不…     

紫云英根瘤菌及巴西固氮螺菌的氢酶表达特征

紫云英根瘤菌氢酶表达依赖于H_2并受碳底物和高O_2浓度的阻遏及cAMP的显著促进。整体细胞的吸氢活性对O_2不敏感,受碘乙酸(50mmol L~(-1))的强烈抑制。少数氧化还原电位为正值的人工电子受体可支持吸氢活性。与紫云英根瘤菌不同,巴西固氮螺菌氢酶表达并不依赖于H_2,受碳底物阻遏及cAMP促进的效应均不显著,而对O_2敏感。整体细胞吸氢活性受碘乙酸的抑制作用不明显。无论正、负值氧化还原电位人工电子受体均可支持吸氢活性。在经饥饿的静止细胞中,H_2可支持固氮活性并增强固氮酶对O_2的耐受能力。     

肺炎克氏杆菌的nifA基因产物在巴西固氮螺菌中的功效

通过三亲本杂交将质粒pCK3{携带改变了启动子的肺炎克氏杆菌(Klebsiella pneuma-niae)nifA 基因]引入巴西固氮螺菌(Azospirillum brasilense)Yu62菌株中,由此获得的转移接合子巴西固氮螺菌Yu62-4菌株在6．0 mmol/L以上NH+4浓度下,能表现出微弱的固氮酶活性(相当于无NH+4时活性的0．3-0．5％),而野生型Yu62则全部丧失固氮酶活性。固氯酶的丙烯酰胺凝胶电泳和铁蛋白的免疫杂交实验表明,转移接合子Yu62-4在高NH+4(50mmol／L)下,虽有铁蛋白合成,但合成量比无NH+4时少得多,而且有一部分铁蛋白未被共价修饰;野生型菌株Yu62在此NH+4浓度下无铁蛋白合成。实验结果表明：外源(来自肺炎克氏杆菌)的基因产物在巴西固氮螺菌Yu62中不能有效地解除NH+4对该菌固氮酶合成的阻遏作用。本文分析了出现这种现象的原因。     

肺炎克氏杆菌nifA基因在巴西固氮螺菌固氮基因表达的铵调节中的作用

固氯螺菌(Azospirillum)是一类仅在限铵和微好氧条件下固氮的微生物,它可与许多禾本科作物联合共生⑴,具有较大的应用潜力。铵作为固氮作用的调节信号,在固氮螺菌的实际应用中是首要的限制因素。在固氯螺菌中,铵不但具有与肺炎克氏杆菌(Klebsiella pneumoniae)相似的阻遏固氮酶合成的作用,而且还对已合成的固氮酶进行活性调节⑵。研究表明,其固氮酶翻译后活性调节的机制类似于深红红螺菌(Rhodospirillum rubrum)⑶,即在有铵条件下其固氮酶铁蛋白的一个亚基被共价修饰而丧失活性,这一过程是可逆的。由于铵在固氮螺菌中双水平地调节固氮作用,使得在野生菌株中研究其固氮基因表达水平上的调节较为困难。Zhang等⑷利用区域定位诱变技术获得了巴西固氮螺菌Sp7（A．Brasilense Sp7)的draT-突变株,在该突变株中铵不再影响固氮酶的活性,这为其固氮基因表达调节的研究提供了一个良好的材料。本文将组成型表达的肺炎克氏杆菌nifA基围引入该突变株中,通过分析讨论铵对巴西固氮螺菌固氮基固表达的调节作用方式。     

巴西固氮螺菌中P_Ⅱ和P_Z在固氮调节中的不同作用

在巴西固氮螺菌 (Azospirillumbrasilense)中 ,glnB和glnZ是两个高度同源基因 ,分别位于 3 7kb EcoRI+PstI和 3 7kb SalI的两个不同的染色体片段上。用卡那霉素盒 (Kmr cas sette)插入法 ,对glnB和glnZ分别进行定位诱变 ,并获得相应的突变株 ,即glnB- 和glnZ- 。研究表明 ,glnB- 突变株丧失固氮酶活性 ,表现为Nif- ,而glnZ- 象野生型菌株一样具有固氮酶活性。为了进一步研究这两个基因的功能 ,将glnB和glnZ分别构建在pVK1 0 0载体上形成重组质粒pVK -Ⅱ和pVK -Z ,对glnB- 和glnZ- 突变株进行互补实验 ,进一步证明了glnB与固氮酶活有直接相关性 ,而glnZ无此作用。同时 ,通过三亲接合法将pVK -Ⅱ和pVK -Z分别转移到巴西固氮螺菌野生型Yu62和具有一定抗铵能力的draT- 突变株中 ,使glnB和glnZ的拷贝数增加 ,进一步比较它们的固氮酶活性。结果表明多拷贝的glnB基因 ,能显著提高固氮酶活性 ,而多拷贝的glnZ对固氮酶活性无影响。同时 ,将pVK Ⅱ和pVK -…     

巴西固氮螺菌的周质蛋白与宿主相关性的研究*

本文报道用一种微量的方法研究从小麦、玉米、水稻、谷子等作物根系分离到的30株巴西固氮螺菌的周质蛋白。结果表明:尽管经形态、生理生化等多项指标鉴定确认它们同属于Azospirillum brasilcnse (巴西固氮螺菌),但是来源于不同植物根表的菌株间的周质蛋白扫描图谱有明显的差异,而来自同一种作物根表的菌株间的周质蛋白图谱却很相似。从而表明,巴西固氮螺菌具有宿主特异性。     

稻根联合固氮细菌的研究II．粪产碱菌A-15和阴沟肠杆菌E-26的固氮特性

用乙炔还原法、总氮测定法和15N同位素示踪法证实了从水稻根分离的两株固氮菌,粪产碱菌(Alcaligenes faecalis) A-15和阴沟肠杆菌(Enterobacter cloacae) E-26,具有较强的固氮 能力。A一15是徽好氧固氮菌,利用苹果酸、乳酸、琥珀酸等有机酸作为碳源,在无氮的半固体培养基中生长和固氮良好,乙炔还原活性可达500—700毫克分子C2H·／毫升培养物／小时。E一26是兼性厌氧菌,只有在严格厌氧条件下才有较明显而又稳定的固氮能力。在无氮的蔗糖培养基中,乙炔还原活性为200一如0毫克分子ctH·／毫升培养物川、时,当A一15和E一26混合培养时,两菌表现出协同的固氮作用,周氮量剧增,乙炔还原活性可提高至1000一1500毫克分子 C2H4／毫升培养物／小时。