大豆和花生根瘤菌引种和鉴定及应用技术的研究

大豆和花生是我省的重要豆科油料作物,栽培面积近几百万亩,约占我省耕地面积的六分之一。由于它们和根瘤菌间的共生固氮作用在自然界氮索平衡,提供作物营养和提高土壤肥力上具有重要意义,因此,世界各国的土壤微生物学工作者对豆科作物根瘤菌共生固氮在农业上的应用     

菜豆根瘤菌(Rh.Phaseoli)选育及其有效应用技术研究

生物固氮对自然界氮素循环具有十分重要意义。在生产实践中,豆科作物接种高效的根瘤菌可以大幅度提高豆科作物的产量并改善其品质。同时利用生物固氮技术充分挖掘共生固氮生物资源,这是近代     

15N同位素稀释法评估甘蔗的生物固氮量

为评估甘蔗生物固氮量,采用15N同位素稀释法,以木薯为参比植物,进行温室桶栽试验.结果表明:甘蔗全生育期植株固氮11.3514％ Ndfa,固氮量每桶0.9269 g.甘蔗根、茎、叶的固氮百分率和固氮量大小依序为叶＞茎＞根.叶的固氮百分率(13.2668％ Ndfa)略高于植株,但两者差异不显著.甘蔗植株全氮量中来自空气氮(生物固氮)、肥料氮和土壤氮的比例分别为11.3514％、7.6857％、80.9629％.甘蔗的氮肥利用率为58.7583％.甘蔗根、茎、叶各部位均有固氮现象,生产上可以用叶代替植株来评估甘蔗的生物固氮量.     

非共生生物固氮微生物分子生态学研究进展

氮是限制生态系统生产力的主要元素,生物固氮是自然生态系统中氮的主要来源.生物固氮包括共生、联合和自生固氮3种类型,其中联合固氮和自生固氮统称为非共生固氮.相对于共生固氮而言,非共生固氮速率虽然较低,但其不需要与其他生物形成共生体系就可以生存并进行固氮,在时空分布上更加广泛,因此对生态系统氮循环特别是素输入具有重要贡献.本文对近年有关非共生固氮微生物的多样性、土壤和叶际固氮微生物的分布特征及影响因素等研究进展进行了综述,并在此基础上阐述了现有研究中存在的问题和发展前景.     

The Legume SHR-SCR Module Predetermines Nodule Founder Cell Identity

豆科植物-根瘤菌共生固氮是可持续性农业氮肥的最重要来源。根瘤作为豆科植物共生固氮的一种特化植物侧生器官, 提供了根瘤菌生物固氮必需的微环境, 是根瘤菌的安身之本, 因此, 根瘤的正常发育是实现豆科植物-根瘤菌共生固氮的结构基础。根瘤器官的从头发生主要起始于根瘤菌诱导的根皮层细胞分裂。通常认为豆科植物的根皮层具备有别于非豆科植物根皮层的某种特异属性, 从而响应根瘤菌并与之建立固氮共生, 但长期以来该属性决定的分子机制一直不明确。近日, 中国科学院分子植物科学卓越创新中心王二涛团队以蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)等豆科植物和拟南芥(Arabidopsis thaliana)等非豆科植物为研究对象, 发现豆科植物中保守的SHR-SCR干细胞模块决定了其皮层细胞分裂潜能从而赋予根瘤器官发生的命运。该研究揭示了豆科植物根瘤发育的全新机制, 提供了研究和理解植物-根瘤菌固氮共生进化的重要线索, 对提高豆科作物固氮效率和非豆科作物固氮工程具有重要意义。     

豆科植物SHR-SCR模块——根瘤“奠基细胞”的命运推手

豆科植物-根瘤菌共生固氮是可持续性农业氮肥的最重要来源。根瘤作为豆科植物共生固氮的一种特化植物侧生器官, 提供了根瘤菌生物固氮必需的微环境, 是根瘤菌的安身之本, 因此, 根瘤的正常发育是实现豆科植物-根瘤菌共生固氮的结构基础。根瘤器官的从头发生主要起始于根瘤菌诱导的根皮层细胞分裂。通常认为豆科植物的根皮层具备有别于非豆科植物根皮层的某种特异属性, 从而响应根瘤菌并与之建立固氮共生, 但长期以来该属性决定的分子机制一直不明确。近日, 中国科学院分子植物科学卓越创新中心王二涛团队以蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)等豆科植物和拟南芥(Arabidopsis thaliana)等非豆科植物为研究对象, 发现豆科植物中保守的SHR-SCR干细胞模块决定了其皮层细胞分裂潜能从而赋予根瘤器官发生的命运。该研究揭示了豆科植物根瘤发育的全新机制, 提供了研究和理解植物-根瘤菌固氮共生进化的重要线索, 对提高豆科作物固氮效率和非豆科作物固氮工程具有重要意义。     

根瘤菌共生固氮的遗传学研究(一)

根瘤菌是一种重要的固氮微生物,由于它和植物形成独特的共生关系,所以可固定较大量的氮,据估计每年出于根瘤菌共生所固定的氮量可达139×10~6吨之多,约占地球上正个固氮总量的四分之一。在农业上根瘤菌共生固氮也是一个重要的氮素来源。     

水位和施氮对若尔盖高寒湿地土壤非共生固氮的影响

高寒湿地中土壤微生物固氮是氮元素进入生态系统的主要途径之一,环境因子变化对土壤固氮功能的影响仍不明晰。在四川若尔盖高寒湿地搭建了由27个生态模拟箱组成的中宇宙实验系统,通过控制水位和模拟氮沉降,研究水位变化和施氮对土壤非共生固氮的影响。实验设计了3水位水平×3施氮水平共9个处理,测定了生态模拟箱中表层土壤的非共生固氮速率,土壤碳、氮含量,以及地上植物生物量和植物氮含量,比较不同水位和施氮处理下非共生固氮速率的变化规律并分析其与土壤和植物碳、氮含量的关系。研究发现：生态模拟箱中土壤非共生固氮速率范围是0.003-7.35 μg N g^-1 d^-1,从不淹水到淹水的处理土壤非共生固氮速率提高约2倍。施氮处理中固氮速率随土壤含水量升高而增强的敏感性高于施氮对照处理,且施氮处理下的生态模拟箱中土壤有机碳含量显著升高,据此推测施氮可能使淹水的生态模拟箱中的浮游植物提高生产力而释放可利用有机碳,从而间接促进土壤非共生固氮。本研究获得以下结论：（1）若尔盖高寒湿地中土壤水位是限制固氮速率的重要因子;（2）施氮背景下土壤含水量对非共生固氮的促进效应更明显。     

豆料植物—根瘤菌共生固氮体系中的根瘤菌结瘤基因组(nod和hsn基因)和固氮基因组(nif和fix基因)及其功能

豆科植物一根瘤菌共生固氮在自然界中占有极其重要的地位.据估计,全球生物固氮量约为17500万吨,而现今工业上采用的Haber-Bosch法固定大气氮的无机氮量约为4500万吨,不及生物固氮量的三分之一.其中豆科植物一根瘤菌的共生固氮量为3500万吨,几乎可以与工业的无机氮相媲美(Burns和Hardy,1975).根瘤菌侵染豆科植物根而形成根瘤,由此产生了一种互通有无、共存共荣的固定空     

生物固氮体系人工设计的研究进展

非豆科作物根际固氮能够给玉米和水稻等粮食作物提供生长所需的氮素,部分替代化学氮肥,在农业生产中应用意义重大。人工设计固氮和抗逆调控元件与功能模块,构建作物根际人工高效固氮体系并进行系统优化,是当前合成生物技术在农业中应用的一个重要研究方向。重点针对非豆科作物根际固氮体系的设计思路、研发动态和应用前景作简要综述。     

用气相色谱法测定Frankia菌的自生固氮活性

共生固氮放线菌Frankia与非豆科木本双子叶植物形成共生固氮体系,简称为非豆科共生。非豆科共生与根瘤菌和豆科植物的共生一样,具有很强的固氮能力,测定其固氮力,特别是测定Frankia菌的离体培养的自生固氮活性是选择优良菌株和研究共生体系的重要工作。但是由于Frankia菌生长缓慢,菌量稀少,在培养基中菌体分布又不均匀,给固氮活性的检测带来了许多困难,曾一度影响了研究工作的进展。很多学者开展了Frankia菌自     

硝酸盐调控豆科植物与根瘤菌共生固氮的机制研究

氮是植物生长发育所需的大量营养元素之一。硝态氮不仅可以被植物直接吸收利用,还可以作为重要的信号分子调控植物对氮素的响应、吸收、代谢相关基因的表达,从而影响植物的生长和发育。豆科植物可以通过与根瘤菌共生互作来获得生长所需的氮,但共生固氮是一个耗费植物能量的过程。当土壤中存在高浓度的氮素时,氮作为信号分子会影响共生固氮基因的功能从而抑制共生固氮过程。目前的研究表明,硝酸盐通过局部和系统的调控方式抑制共生固氮过程;结瘤自主调控(Autoregulation of nodulation,AON)和NLPs(NIN-like proteins)转录因子在硝酸盐抑制豆科植物根瘤形成中有着重要的作用。本文结合最近的研究进展,重点讨论NLPs转录因子和AON途径在硝酸盐抑制共生固氮过程的作用。     

转基因作物研究、开发和市场预测

迄今已证明,遗传操作禾本科作物比操作双子叶植物困难多,而操作根瘤菌又比操作其它的细菌难度大。运用遗传工程赋予非豆科作物以固氮特性,以期在近期内能取得突破性进展,似乎是不现实的。二磷酸核酮糖羧化酶在植物行光合作用时干与CO_2固定,通过蛋白质工程降低或钝化其酶活,以提高植物的光合作用效率,也不是短时期内所能做到的。     

内蒙古典型草原的生物量与生产力

氮素是植物生长和作物高产的限制因素。氮素来源主要是生物固氮和化学固氮。生物固氮是地球表面氮素的主要来源。在生物固氮中,目前最有效的还是豆科根瘤菌固氮。但近年来,禾本科植物根系与固氮菌的联合固氮作用引起了人们的广泛重视。联合固氮是自生固氮和共生固氮体系的中间类型,固氮细菌与相应联合植物之间具有较密切的相互影响,但又不象形成根瘤那样具有共生结构。这种联合固氮作用在自然界中广泛存在,各种作物,热带和亚热带牧草的根际和根表均有联合固氮菌存在,它们能提供土壤氮素。经测定水稻根际每个生长季非藻类的生物固氮量达25—30     

固氮生化遗传学研究进展Ⅱ(续)

二、共生固氮的生化遗传学共生固氮是固氮生物和宿主植物两者相互作用和协调的结果。前者将固定的氮供宿主植物合成氨基酸和蛋白质,后者将光合作用部分产物输送到根瘤,为细菌进行固氮提供能量。共生固氮的生化遗传学更为复杂。涉及到细菌和植物各自的遗传学和它们之间的相互作用,其研究比较困难。但由于分子     

减氮对甜玉米//大豆间作系统大豆结瘤固氮特性的影响

为了探讨减氮和甜玉米//大豆间作对大豆结瘤和固氮特性的影响, 通过大田定位试验(2015年春-2018年秋, 共8季)对比了三种施氮水平: 不施氮(N0, 0 kg·hm2) 、减量施氮(N1, 300 kg·hm2)、常规施氮(N2, 360 kg·hm2), 两种间作模式: 甜玉米//大豆2∶3间作(S2B3)、甜玉米//大豆2∶4间作(S2B4), 以及不施肥单作大豆(SB)对大豆结瘤数、根瘤干重、固氮效率和固氮量及其稳定性的影响。结果表明: 1)大豆根瘤数、根瘤干重、固氮效率和固氮量随着年季变化呈现明显的动态变化, 春季大豆根瘤数和根瘤干重显著高于秋季, 但秋季固氮效率和固氮量显著高于春季。2)施氮水平与种植模式极显著影响大豆固氮效率和固氮量, 不施肥处理大豆固氮效率为S2B4(69.87%) > S2B3(60.64%)、SB(56.3%), 但生物固氮量为SB(142.31 kg·hm-2) > S2B4(109.50 kg·hm-2) > S2B3(86.12 kg·hm-2)。3)间作甜玉米显著提高了大豆的固氮效率且随大豆种植比例的增加而增加, S2B4-N0、N1及N2的固氮效率分别比S2B3-N0、N1及N2高9.47%、3.41%、1.83%, 但是, 相同施氮水平下不同间作模式之间均无差异。4)减氮和间作甜玉米可显著提高大豆固氮率和固氮量的稳定性。总之, 减氮和间作甜玉米均能促进大豆结瘤、提高生物固氮量及固氮效率。     

玉米与蚕豆秸秆配施对秸秆分解及土壤养分含量的影响

采用室内培养试验研究了禾本科作物玉米秸秆和豆科作物蚕豆秸秆单施及其不同比例配施后的秸秆分解及土壤养分含量.结果表明：单施玉米秸秆,土壤有机碳的矿化量和秸秆有机碳的矿化速率都较低,土壤矿质态氮被固持的时间也最长;玉米秸秆与蚕豆秸秆配合施用促进了秸秆有机碳和土壤固持矿质态氮的矿化.两种秸秆单施和配施均显著增加土壤微生物生物量碳、氮含量.禾本科作物秸秆与豆科作物秸秆配合施用,可以加快秸秆的分解,协调养分供应.     

豆科植物中酰脲含量的测定

选育高固氮活性豆科作物品种是提高豆科作物固氮能力的一个有效途径。目前,采用测定固氮活性的乙炔还原法用于大田筛选,不仅需要挖出根系破坏植株,不利于单株选育,而且难以收集全部根瘤作出准确测定。     

基因工程固氮研究

法国海外科学技术研究局微生物-生物学家 Claudine Bogusz 女士,在该局设在塞内加尔首都的实验室,与塞内加尔农业研究所合作,对某些作物与生物(细菌)联合共生和吸氮能力进行了研究,试图分离能使细菌具备这种性能的基因,然后将其传递给水稻,使水稻能够进行大气固氮,实现稻田不再施氮肥的目的。最近,该女士因开展分子生物学固氮研究,     

用乙炔还原法测定满江红的固氮活性

满江红[Azolla tmbricata(Roxb.)Nakai]属水生蕨类植物。满江红叶背的空腔和叶芽中,共生着大量的固氮蓝藻——满江红鱼腥藻(Anabaenaazolla Strasb.),因而它具有固氮能力。对于满江红固氮量,以往采用无氮培养,用凯氏定氮法进行分析测定。此法操作烦琐,需用时间较长。自1966年发现乙炔能代替分子氮作为生物固氮的底物,并证明这种还原能力与分子氮的还原有平行关系以来,快速、灵敏的气相层析法在国内外生物固氮的研究中得到广泛运用。本研