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。     

豇豆根瘤菌NGR234和紫云英根瘤菌109感染紫云英的比较研究

利用光学和电子显微镜对紫云英根瘤菌菌株109和广宿主的快生型根瘤菌菌株NGR234感染温带型豆科植物紫云英进行了研究,结果表明根瘤菌感染紫云英是通过在根毛中形成侵染线的途径。电子显微镜研究揭示了固氮根瘤中细胞内侵染线的存在。接种二天后,首先可观察到根毛的卷曲或分枝。接种四至五天后,在每株植物卷曲的根毛中可看到侵染线。接种八至十天后的植株出现肉眼可见的根瘤。菌株NGR234能够在紫云英上诱导根毛的卷曲,侵染线和根瘤的形成,但所形成的根瘤却未能固氮,根瘤中无明显的类菌体区,但有少数包有细菌的侵染线。NGR234抗抗菌素的衍生菌均未能使紫云英结瘤。将NGR234的共生质粒转移至三叶草、苜蓿、豌豆、快生型大豆根瘤菌和农杆菌,亦未能使这些细菌获得紫云英上结瘤的能力。     

紫色非硫光合细菌Rhodopseudomonas capsulata铁氧还蛋白的分离纯化

采用超声破碎,Triton X-100处理,30％丙酮提取,经三次DEAE-52纤维素离子交换柱层析分离纯化,我们第一次从紫色非硫光合细菌Rps.capsulata N-3菌株中,获得聚丙烯酰胺凝胶电泳纯的铁氧还蛋白(Ferredoxin)及其结晶。吸收光谱的峰值位于275舳,375nm;在450 nm、480 nm处各有较小的吸收峰。特征吸收峰比A375nm/A275nm=0.74。凝胶过滤测定它的分子量为9,000道尔顿;每分子含有8个非血红素铁和等数量的酸性不稳定硫。铁氧还蛋白能被连二亚硫酸钠化学还原,氢气和氢酶构成的酶体系还原,亦能作为电子传递载体参与菠菜叶绿体催化的DCPIPH_2→铁氧还蛋白→NADP~ 光还原。     

浑球红假单胞菌(Rhodopseudomonas sphaeroides)色素基因的突变对生长速率及光合固氮的影响

浑球红假单胞菌Rps.sphaeroides 6128经甲基磺酸乙酯诱变处理,分离获得23株色素突变种。不具有细菌叶绿素a和类胡萝卜素的无色突变株不能光养生长,蓝绿突变株305不含带色的类胡萝卜素,但能光养生长,其世代时间比亲本株长5倍左右,而且,没有还原乙炔和放氢的固氮酶活性。绿色突变株309缺失球形烯和球形烯酮。当光照强度从3000lx增加到4000lx时,绿色突变株与亲本株生长速率之差由5.3小时缩短为0.3小时,其光合固氮和光合放氢的活性分别为亲本株的30％和45％。各菌株ATP的含量因所含色素成份不同而异。在指数生长期,蓝绿突变株305的ATP含量只有亲本株的8％,绿色突变株309的ATP含量为亲本株的32％,各色素变种的固氮能力与它们菌体ATP的含量相关。类胡萝卜素在为光合固氮提供能源中起着重要的作用。     

氢酶与固氮酶在细菌光合固氮中的联系

研究了混养型光合细菌Rhodopseudomonas capsulata N-3 氢酶与固氮酶之间的联系,观察到:1.以苹果酸(30毫克分子)为碳源,谷氨酸(5毫克分子)为氮源,营光合异养生长的菌体由固氮酶催化释放出大量的分子氢,光合放氢的过程完全依赖于光和外加电子供体,NH_4~ 对这一过程有明显抑制作用。2.营光合异养生长的光合细菌具活跃的氢酶,是膜结合态,能以多种生理活性物质,如NADP,反丁烯二酸,硝酸盐,氧及一些氧化还原染料为受体,吸取分子氢,这一过程显著地被NH_4~ 所促进。3.氢酶催化分子氢,支持光合固氮活性,这一固氮活性对氧的酶感性显著下降。4.当有机底物浓度不足时,分子氢所支持的固氮活性更为有效,有机底物浓度处于过量时,分子氢不再支持固氮。5.乙炔对氢酶活性具不可逆的抑止作用,氢酶被抑止后,固氮酶所催化的光合放氢显著剧增。 基于上述结果,对氢酶和固氮酶在细菌光合固氮中相互联系及其对光合细菌光能异养和光能自养两种生长方式间的转换的可能作用进行了讨论。     

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。     

光合细菌Rhodopseudomonas capsulata固氮活性的调节

光合细菌Rhodopseudomonas capsulata的光促固氮活性被外加少量氨迅速失活,随着菌体细胞吸取氨,周围环境中氨量下降,光合固氮活性恢复。固氮活性失活的持续时间取决于最初外加的氨量。弱光下氨对固氮活性的失活效果更为显著。谷氨酸胺和天门冬酰胺对光合固氮活性的失活和恢复与氨的作用方式具同一动力学类型。细菌光合非循环电子流抑制剂苯醋酸汞和磷酸化解联剂五氯苯酚均抑制光合固氮活性,并且与氨产生协同的抑制效果。光合细菌固氮活性被氨短时间的调节机制进行了讨论。