水稻田中固氮蓝藻固氮活力的昼夜变化

蓝藻的固氮和光合作用密切联系,为了解固氮蓝藻在田间固氮活力的变化,我们对田间的蓝藻在不同生境下的固氮活力和昼夜变化进行现场(in situ)测定发现: 1.在不同生境中生长的各种固氮蓝藻的固氮活力的昼夜变化节律不尽相同,一般为一天出现一个活力高峰,在薄膜复盖培养池中高峰出现在中午(13∶00),而露田则在9∶00—12∶00之间;个别还出现两峰现象。2.不同种类的固氮蓝藻在田间的固氮活力有明显差别,混合藻种的酶活力最高,类颤鱼腥藻次之。3.不同生长期的类颤鱼腥藻的酶活力有明显不同。生长旺盛的活力高,衰老的活力低。4.稻田中不同小生境对蓝藻固氧酶活力有显著的影响,在水底生长的类颤鱼腥藻移至水面,其活力明显降低。根据蓝藻在田间的固氮活力的昼夜交化以及生境改变和生长状态对活力的影响,依估算生长良好的蓝藻在水田的固氮量最高可达285克氮/天/1000斤藓藻,最低51克氮,平均163克氮。假如在田间生长连续10天,即可固定1630克氮,相当于16.3斤的硫酸铵。但和测定的较高固氮活力(=258克氮/天相当于25.8斤硫铵)相比,固氮活力的潜力是相当大的。如能提高固氮蓝藻在田间的产量, 则其固氮量可大大增加。     

双季晚稻田大面积放养固氮蓝藻的试验

通过晚稻田大面积放养固氮蓝藻试验,我们初步提出了土池大量培养和茬口田大面积生产藻种等一系列的培养和生产藻种的技术措施;生产了30吨的鲜藻种接种到晚稻田中。经过加强管理,先锋大队990亩晚稻田全部养藻化。接种的藻生长旺盛,平均产量达到1000斤／亩以上。抽样测产估计,晚稻田中鲜藻量达到500吨。晚稻田养藻使水稻增产约10％,个别达到20％以上。因此,晚稻田放养固氮蓝藻为晚稻开辟了新的有希望的肥源。     

硫酸铜强化固氮蓝藻生长的研究

培养基中添加0.005—0.03ppm 铜能强化固氮蓝藻生长。混合藻种(鱼腥藻属混合藻种)、固氮鱼腥藻 Anabaena azotica(水生686)和多变鱼腥藻 Anabaena variabslis(水生1058)最佳铜浓度分别为0.01ppm 和0.03ppm。池底铺土进行培养固氮蓝藻,铜浓度的范围略宽。     

蓝藻球形体的分离,培养及再生

在高渗溶液中,用0.05%溶菌酶和2—5mmol·1~(-1)EDTA 处理蓝藻柱孢鱼腥藻、多变鱼腥藻和组囊藻细胞。5—8h 后,70—90%的细胞转为对渗透压敏感的球形体(Spheroplast),又称原生质球。研究了藻的不同培养条件对球形体形成率的影响。测定了 EDTA 处理藻纽胞后外膜脂多糖的释放量。在高渗溶液中,藻细胞和经酶处理获得的球形体的光合放氧活性明显下降,固氮种类的固氮活性失去。饲养层法、固体混合法和含有0.5mg·1~(-1)BA 的液体悬滴培养的柱孢鱼腥藻的球形体,9天后出现再生藻落;在固体混合法培养中获得了组囊藻球形体的再生藻落。在第4天的悬滴培养物中,可以看到球形体发生第一次细胞分裂。再生藻细胞和酶处理物中残留细胞的抗溶菌酶特性有差异。     

固定化固氮鱼腥藻细胞的固氮放氢

以2％海藻酸钙包埋鱼腥藻细胞进行固定化培养,鱼腥藻的固氮、放氢和吸氢活性均明显提高。固定化培养的鱼腥藻生长速度减缓,较高固氮活性维持的时间增长,对氧和铵的敏感度降低。以2％GaCl_2固化5min制成的胶珠较为理想。     

我国的几种蓝藻的固氮作用

湖北、湖南和江西等地采集的稻田蓝藻经过分离、培养、缺氮培养初步找到可能固氮的蓝藻后,进一步得出了无菌的纯培养的蓝藻藻种,经过试验和用微量凯氏法测定其产生的氮量,确定了四种蓝藻系固氮蓝藻。在100毫升无菌无氮培养基中生长四天的结果测定,水生686固氮蓝藻(Anabaena azotica)、水生678固氮蓝藻(A.azotica forma a)、水生670固氮蓝藻(Anabaena variabilis forma)和水生508固氮蓝藻(Nastoc Linckia forma)的固氮量分别为1.0146、0.938、0.8614和0.759毫克。     

阴沟肠杆菌固氮生理的研究

由谷子根表分离到一株阴沟肠杆菌。该菌振荡培养于诱导培养液中,在30℃下21—24小时,其最高乙炔还原速率为576n tool C2H4／mg蛋白／b。而在厌氧条件下则可达1479n motC2H4／mg蛋白／h。在正常氧浓度下,该菌培养4—96小时之间皆可检测出固氮活性。不同浓度的NH+4明显抑制其固氮活性。在碱性条件下固氮活性较高。     

双季晚稻田大面积放养固氮蓝藻的试验

通过晚稻田大面积放养固氮蓝藻试验,我们初步提出了土池大量培养和茬口田大面积生产藻种等一系列的培养和生产藻种的技术措施;生产了30吨的鲜藻种接种到晚稻田中。经过加强管理,先锋大队990亩晚稻田全部养藻化。接种的藻生长旺盛,平均产量达到1000斤/亩以上。抽样测产估计,晚稻田中鲜藻量达到500吨。晚稻田养藻使水稻增产约10%,个别达到20%以上。因此,晚稻田放养固氮蓝藻为晚稻开辟了新的有希望的肥源。       

几种固氮蓝藻的固氮酶活性及其某些特性

对三种固氮蓝藻：固氮鱼腥藻(水生686)、柱孢鱼腥藻和鱼腥藻7120的整细胞及无细胞抽提液的固氮酶活性,进行了比较研究。水生686的整细胞酶活虽然不低(51．9毫米乙烯峰高／光密度／30分),仅次于柱孢鱼腥藻,但其无细胞抽提液的酶活却最低。这可能与它含有大量藻胶有关。研究了Mn^ 、Fe^ 对蓝藻固氮酶的作用,以及测定其在不同酶浓度下的反应动力学表明：柱孢鱼腥藻中不存在象深红螺菌中所看到的那种激活因子。用甲苯-乙醇溶液处理藻细胞,对固氮酶作原位测定,探索了它的氧损伤及氧保护机理。     

新疆干旱区陆生固氮蓝藻—眼点伪枝藻的培养

眼点伪枝藻Scytonema ocellatum Lyngbye)的固氮作用及人工培养在我国还未见报道。经研究我们已获得该藻的纯培养物。并对影响其生长和固氮的几个主要因素进行了初步研究。该藻在以硝酸钠为另加N源的De培养基中生长最好。氯化钠和葡萄糖在一定浓度下均可刺激藻的生长,且葡萄糖可支持暗条件下的固氮活性。该藻对氯化钠有较高耐受性,可能属于适盐类群(halophilic group)。     

中华植生藻的大量培养与营养成分分析

中华植生藻(Richelia sinica)是最近分离和培养发现的一个蓝藻新种,它具有能固氮、生长快、培养方法简便,蛋白含量高等特性。为进一步证实中华植生藻的应用价值与前景,对该藻进行了大量培养研究,并对其营养成分进行了分析。为开发利用中华植生藻作为一种新的微藻蛋白资源提供依据。     

微小亚历山大藻麻痹性贝类毒素小鼠生物检测

应用小鼠生物检测法对培养的微小亚历山大藻（LJX02株系）麻痹性贝类毒素进行了检测。首先建立微小．[X02亚历山大藻培养技术,利用对数期藻细胞接种,可使藻细胞处于快速生长,并在7d内藻细胞密度最高达到30000ml^-1。从培养株系中提取的藻毒素,经液相质谱分析主要为GTX1／4和GTX2／3,其含量分别为12．23μg／ml和9．742μg／ml,12L藻体培养液中可获得18．35μgGTX1／4和14．61μgGTX2／3毒素量。采用小鼠生物检测法建立了藻毒素剂量-小鼠死亡时间曲线,其曲线方程为Y=74．017X^-1.5896,将死亡时间t变为时间倒数1／t,GTX毒性MU取对数为logMU,得直线回归方程为Y=3．7009X-0．0858（R^2=0．9824）,求得了昆明小鼠一个鼠单位所代表的GTX1／4和GTX2／3毒素剂量分别为0．026μg和0．021μg。     

温度,含水量和光照对发菜固氮酶活性的影响

陆生蓝藻发菜(Nostoc flagelliforme)固氮酶活性的最适温度为21—28℃;最适藻丝体含水量为1000—1500%;最大饱和光强达150—200焦耳/m~2·秒。在湿润状态下,发菜对较高的温度很敏感。在45℃下1小时,发菜固氮酶失掉活性。在干燥状态下,发菜在55℃高温下,每天5小时,放置21天后,其固氮酶活性保持不变。预先培养4—5天的湿发菜对干燥变得敏感;但在干湿交替循环中,其固氮酶活性逐步提高,并明显地改善了它对干燥的抵抗能力。此外,在高盐浓度下(0.17—0.43mol/LNaCl)发菜的固氮酶活性被强烈地抑制,说明它不能耐盐碱。发菜的固氮生理特性是它对荒漠草原生态条件适应的结果。干湿交替循环或许是发菜维持生存的必需条件。     

满江红鱼腥藻的异养生理

设计了一个经机械处理而获得蓝藻无菌培养物的方法,利用这一方法获得满江红鱼腥藻(Anabaena azollae)的无菌培养物。满江红鱼腥藻的无菌培养物能以果糖、葡萄糖或者蔗糖为底物,在黑暗中进行化能异养生长。将适应了光能自养生长的培养物转移至黑暗中异养生长时,以NaNO3为氮源时的生长速率比以空气中的氮气为氮源时高;然而适应了化能异养生长的培养物以空气中的氮气为氮源时生长更佳。搅拌促进生长。满江红鱼腥藻在黑暗中生长半年后,叶绿素a的含量降至光照下生长时的1/3-1/4。满江红鱼腥藻在5500勒克斯光照下生长时,添加外源果糖或葡萄糖仍能促进生长,提高固氮活性。     

满江红鱼腥藻的异养生理

设计了一个经机械处理而获得蓝藻无菌培养物的方法,利用这一方法获得满江红鱼腥藻(Anabaena azollae)的无菌培养物。满江红鱼腥藻的无菌培养物能以果糖、葡萄糖或者蔗糖为底物,在黑暗中进行化能异养生长。将适应了光能自养生长的培养物转移至黑暗中异养生长时,以NaNO3为氮源时的生长速率比以空气中的氮气为氮源时高;然而适应了化能异养生长的培养物以空气中的氮气为氮源时生长更佳。搅拌促进生长。满江红鱼腥藻在黑暗中生长半年后,叶绿素a的含量降至光照下生长时的1/3-1/4。满江红鱼腥藻在5500勒克斯光照下生长时,添加外源果糖或葡萄糖仍能促进生长,提高固氮活性。       

蓝藻固氮对人工湿地颗粒物有机氮的贡献

固氮蓝藻能为水生态系统输入新氮,生物固氮对水体氮的贡献观点不一。人工湿地中固氮蓝藻输入的新氮对除氮效率的影响仍不明晰。本研究通过连续监测,比较了北京野生动物救护中心水禽栖息的人工湖和净化其水质的人工湿地中的浮游植物组成、颗粒物有机氮(PON)和水体固氮速率(Rn),分析固氮蓝藻鱼腥藻属(Anabaena)和非固氮蓝藻微囊藻属(Microcystis)藻细胞密度的季节变化,及其与水体PON和Rn相关性。通过IsoSource软件分析15N自然丰度,计算了各个来源(大气N_2、鸟粪、沉积物和水体硝酸盐)对人工湖和人工湿地中PON的贡献率。结果显示,人工湖中鱼腥藻和微囊藻交替爆发,Rn与PON和鱼腥藻细胞密度均呈正相关(P0.05),说明鱼腥藻输入的新氮可能被微囊藻利用转化为PON。大气N_2对生长季人工湖和人工湿地PON贡献率分别为0.5%~82.0%和50.0%~86.0%,9月水体固氮速率达到最高时大气N_2对PON贡献率可达80%以上。本研究表明,人工湖中的鱼腥藻固氮能为微囊藻提供可利用氮,可能是人工湖夏季微囊藻水华的原因之一。由于浮游植物在表流人工湿地较难沉淀和吸附,浮游植物增多使人工湿地去除PON的能力降低,因此鱼腥藻固氮可能间接降低人工湿地除氮能力。     

柄杆菌对固氮蓝藻生物量及色素的影响

柄杆菌对固氮蓝藻生物量和色素的影响研究结果表明:多态柄杆菌(Caulobacter polymorphus)017-41或新月柄杆菌(Caulobacter creseentus)CB_2的活菌、死菌及破碎细胞悬液分别与鱼腥藻(Anabaena)、念珠藻(Nostoc)不同藻珠混合培养时,试验组生长量均优于对照组;对衰老黄化的藻培养物的生长刺激作用尤为显著;试验组藻培养物的藻蓝或藻红素含量亦明显高于对照组。其作用机理尚待进一步阐明。     

溶解固氮蓝藻的细菌

固氮蓝藻作为水稻新肥源已获得良好增产效果。但在藻种培养池中有时发现藻体溶解,溶解区呈现红圈,因而称之为“红圈病”。此种病状在文献中尚未见有记载。我们对此病病原及分离出的溶解固氮蓝藻的细菌——M7820、C798菌株进行了研究。本文描述了病征及溶解细菌的某些生物学特性和影响溶藻能力的因素。     

古尔班通古特沙漠生物结皮固氮活性

利用乙炔还原法对新疆古尔班通古特沙漠不同类型的生物结皮(藻结皮、地衣结皮、苔藓结皮)的固氮活性(nmolC2H4m-2h-1)进行了定量研究。结果表明,不仅采样时段和结皮类型对生物结皮的固氮活性具有显著的影响(p<0.05),二者的交互效应同样对生物结皮的固氮活性具有极显著的影响(p<0.01)。各类型生物结皮固氮活性变化趋势表现为:3～5月间,藻结皮(2.26×103)>地衣结皮(6.54×102)>苔藓结皮(6.38×102)。6～10月份,各类型生物结皮的固氮能力显著提高(p<0.05),藻结皮的固氮活性最高(9.81×103),依次为地衣结皮9.06×103、苔藓结皮2.03×103。11月～翌年2月间,月均温都低于0℃,抑制了生物结皮的固氮活性,藻结皮、苔藓结皮的固氮活性降幅极显著(p<0.01),分别低达4.18×102、5.43×102,地衣结皮降低至2.78×103。生物结皮成为古尔班通古特沙漠除豆科植物外重要的氮源,为该沙漠1年生浅根系草本植物的种子萌发与植物体的生长提供丰富的有机质源,从而有利于这些植物种群的繁衍与更新,并与之共同促进对沙面的固定。     

3种水稻土中7株固氮蓝细菌的分离与特征

【背景】蓝细菌是水生和陆地生态系统中生物固氮的主要贡献者。【目的】增加对稻田土壤固氮蓝细菌的了解,获得用于进一步研究的可培养固氮蓝细菌菌株。【方法】选择3种具有不同固氮能力的水稻土,采用BG11-N培养基分离培养固氮蓝细菌菌株,对新分离菌株进行形态特征观察,通过基因组DNA的nifH基因扩增明确其固氮潜力,进一步采用乙炔还原法和~(15)N_2示踪法定量测定其固氮能力,通过基因组DNA的16SrRNA基因序列比对进行鉴定。【结果】在光照培养条件下,采用BG11-N培养基共分离纯化得到自养菌株7株,细胞呈圆形或椭圆形、单列、无分枝、丝状和念珠状,在固体培养基上形成团垫状菌落。新分离菌株在BG11-N培养基中生长状况良好,以基因组DNA为模板可扩增出nifH基因,乙炔还原法和~(15)N_2示踪法测定结果显示具有较高固氮能力,同时具有铁载体生成能力。结合16S rRNA基因序列比对和形态特征,7株菌被初步鉴定隶属于念珠藻科(Nostocaceae)。【结论】从水稻土中分离到在稻田生物固氮中发挥重要作用的蓝细菌(念珠藻科)菌株,可培养固氮蓝细菌菌株固氮能力较高,兼具铁载体生成能力,可作为进一步深入研究的微生物资源,具有潜在的研究应用价值。