联合固氮

1定义氮素是构成生命物质最重要的元素之一。自然界只有某些微生物能直接将大气中的氮透过固氮酶还原成NH,这类微生物包括细菌,蓝绿藻、放线菌等。在固氮的细菌中有一类属于自由生活的类群,它们定殖于植物根表（有的能侵人根表皮和外皮层的细胞间隙）和近根土壤中,靠根系分泌物生存,繁延,与植物根系有密切的关系。但宿主植物并不形成特异分化的结构。植物与细菌之间的这种共生关系称联合共生固氮。这类固氮菌称联合固氮菌。联合共生固氮的概念是1976年由巴西Dobereiner实验室提出的。ZO年来联合固氮的研究受到世界各国科学家的重视…     

三种荒漠灌木根际可培养固氮细菌类群及其固氮和产铁载体能力

【目的】揭示西鄂尔多斯荒漠孑遗灌木四合木(Tetraena mongolica)、沙冬青(Ammopiptanthus mongolicus)、白刺(Nitraria tangutorum)根际可培养固氮细菌类群,分析固氮酶活性和产铁载体能力,以期为认识和利用荒漠植物根际促生细菌提供依据。【方法】以Ashby无氮培养基、采用涂布划线法分离纯化根际固氮细菌;基于16S r RNA基因分析类群组成;以乙炔还原方法测定固氮酶活性;以铬天青S蓝色平板定性筛选产铁载体菌株,以分光光度计法定量产铁载体能力。【结果】共分离出固氮细菌22株,分别属于3个门与9个属,其中变形菌门(Proteobacteria,82%)为绝对优势门,假单胞菌属(Pseudomonas,27.27%)为优势属;Rhizobium和Bacillus分别是沙冬青和四合木的独有属,而白刺独有属有Enterobacter、Stenotrophomonas和Paenibacillus;10株在无氮培养基上生长迅速,它们的固氮酶活性在871.71-3 383.09 nmol C2H4/(H·Culture)之间,并且其中有7株具有产铁载体能力,其产铁载体的As/Ar值范围为0.35-0.79。【结论】鄂尔多斯荒漠珍稀孑遗灌木植物根际固氮细菌类群多样,植物间差异明显,包含多种高固氮酶活性和产铁载体能力的固氮细菌,可作为植物生长促进根际细菌的重要来源。     

固氮植物的菌根研究

综述了固氮植物菌根研究的概况,并对固氮植物形成菌根的普遍性,固氮植物联合共生的增效作用及逆境条件下菌根技术在固氮植物上的应用前景进行了总结和评述,初步探讨了联合共生体中菌根菌促进固氮植物结瘤固氮的机理。     

植物的共生固氮体系

氮是植物生命活动中不可缺少的重要元素之一。大气中的氮尽管为79％,但这种游离氮只有少数固氮细菌和蓝藻才能吸收利用,绿色植物却不能直接利用。这些细菌、蓝藻把大气中的游离氮固定转化为含氮化合物,成为植物所能吸收的氮,就称为生物固氮作用。固氮生物之所以能催化还原N2成NH3,是由于它含有固氮酶。固氮酶是一种结构复杂、功能特异的酶,由铁蛋白和钼铁蛋白组成。     

内蒙古锡林郭勒草原不同固氮植物的固氮酶活性季节变化

 本文对内蒙古锡林郭勒典型草原栗钙土地带8种植物根瘤固氮酶活性的季节变化进行了测定。结果表明：1．不同种植物固氮酶活性表现了明显的季节性变化,夏季最高,平均值达到529.6n·mol C2H4／min·g,秋季较低,而春季只有夏季的10%左右。2．不同种植物,其根瘤固氮酶活性变化有不同的特点,杂花苜蓿是8种植物中固氮酶活性一直最高的,而小叶锦鸡儿与沙棘在8种植物中根瘤固氮酶活性一直较低,扁蓿豆,沙打旺前期较低,后期相对较高。3．同种植物在不同季节固氮酶活性表现了明显差别。     

联合固氮的研究进展

1975年,Dbereiner实验发现与禾本科植物联合共生的固氮菌并提出根际联合固氮的概念。近年来,随着一些新的研究手段包括化学分析、遗传工程、分子生物学、免疫学等方法的运用,推进了联合固氮领域的研究深度。综述了近年来发现的联合固氮菌的种类;联合固氮体系的形成过程（趋化、结合和侵入）;影响联合固氮的主要因素：自然条件、土著微生物的竞争、植物基因型差异和环境条件的变化、结合态氮（氨、亚硝酸盐、硝酸盐等）和氧。并从固氮联合作用测定方法、联合固氮菌的资源筛选、联合固氮工程菌的研究、联合固氮分子生态学研究方法4个方面,论述了联合固氮的研究现状。     

固氮生物学发展趋势分析和对策思考

固氮生物学发展趋势分析和对策思考王素英（山西师大生物系,临汾０４１００４）生物固氮是使大气中的Ｎ２转化为氨的微生物学过程,是补充陆地植物可利用铵态氮、维持大自然氮循环平衡的有效措施,因此吸引着大批科学家致力于这方面的研究,经过一个多世纪的积累,逐步形...     

水稻根表固氮细菌的研究

作者对水稻根表固氮细菌的生态与分布进行了研究。分别从武汉大学、华中农业大学和湖北省农科院土肥所水稻田里采集水稻根系样品。研究了水稻根系固氮活性与作物生育期的关系。检测到水稻在抽穗期根系固氮活性最高,同时在此期间分离到的固氮菌株最多。不同碳源对同一根系的固氮活性也有影响。所分离获得的20株固氮细菌的纯培养经过鉴定分别属于Azospirillum brasilense和Klebsiella pneumoniae两个种。分别以R_(39)和R_(20)为代表株。     

放线菌共生固氮的研究

Frankia属是能与非豆科植物共生结瘤固氮的放线菌。目前全球报道有8科24属230多个种的木本双子叶植物与Frankia菌共生结瘤固氮。这类植物统称放线菌结瘤植物。它分布广,适应性强,固氮能力强,是陆地生态系统中的重要供氮系统。70年代,在Bond[10]的倡导下,国际生物学规划IBP从1967至1976年间开展了全球性的双子叶植物结瘤资源调查。当时发现在非豆科木本植物中有8科13个属157个种有结瘤固氮作用,但因未获得内生菌的离体培养,研究进展缓慢,工作停留在资源调查阶段。1978年Callaham[11]从香蕉木中分离出内生菌,离体培养的成功,使共…     

豆科植物与根瘤菌共生固氮的宿主专一性

根瘤菌和豆科植物的共生固氮作用是当前最重要的植物与微生物相互作用的模式之一.本文将综述:1.根瘤菌在感染植物前发生的变化;2.根瘤形成早期的生理和发育过程;3.根瘤菌的结瘤基因的结构和功能;4.植物产生的黄酮类化合物的结构及     

固氮蓝藻的干燥保存试验

藻种或菌种的保存方法,在实验室中,一般是采用接种在固体培养基上,在较低的温度下进行保存,并需要经常进行移种培养;在生产上,固氮细菌一般是采用泥炭土等为基体混合保存,作为商品细菌肥料,体积重量都很大而所合的细菌数量有限,增加了运输上的困难。     

豆科植物—根瘤菌共生固氮的基因调控和转移

豆科植物-根瘤菌共生固氮是由寄主与细菌双方基因共同参与完成的,在相互基因调控中形成特导的结构—根瘤。参与根瘤菌固氮(nif基因)和结瘤(nod基因)的基因已被克隆和分析。     

植物内生固氮菌及其固氮机理研究进展

氮素是植物生长必不可少的元素,植物内生固氮菌不仅能够在植物体内产生氮素以供植物利用,而且在自然界氮素循环过程中发挥积极作用,对农业可持续发展具有重要意义。近年来,植物内生固氮菌逐渐成为研究热点。由植物内生固氮菌的发现、作物共生、侵入途径、固氮机理、促生作用机制等方面系统地综述了植物内生固氮菌的研究进展,探讨了植物内生固氮菌新的研究思路以及一些尚未解决的问题,以期为植物内生固氮菌及生物固氮研究提供参考。     

三株固氮类芽孢杆菌的特点及其对中国青菜的产量和土壤酶活性的影响

【目的】本研究分析三株固氮菌PGPR性状特征及其对中国青菜产量和土壤酶活的影响。【方法】氮(N)-修复(固氮)细菌被认为是一种能够促进植物生长和增产的施氮方式。在本研究中,我们用无氮培养基分离出了30株根际固氮细菌:11株来自小麦根际,16株来自中国青菜根际和3株来自莲花根际。基于16S r DNA序列分析,对小麦、中国青菜和莲花等植物根际中属于类芽孢杆菌属的主要固氮细菌进行研究。【结果】本研究从这30株固氮菌中筛选出三株属于类芽孢杆菌属(Paenibacillus)的细菌,分别命名为P-4、W-7和L-3,它们的固氮酶活性不但高于对照组(圆褐固氮菌),而且可以有效抑制两种或三种植物病原菌的生长,即核盘菌(Sclerotinia sclerotiorum)、玉蜀黍赤霉(Gibberella zeae)和棉花黄萎病菌(Verticillium dahliae)。菌株W-7还具有溶解难溶磷的能力,中国青菜在接种菌株W-7和L-3后,其鲜重显著增加,同时改变了田间土壤蔗糖酶、磷酸酶和过氧化氢酶的活性;而接种了菌株P-4对植物的生长和酶活性没有显著的影响。【结论】土壤蔗糖酶、磷酸酶和过氧化氢酶活性与中国青菜的生物量呈正相关。同时,菌株W-7和L-3具有促进植物产量和提高土壤质量的良好潜力。     

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)     

土壤pH调控固氮植物和非固氮植物间的氮转移

氮作为构成蛋白质的主要成分, 是植物生长的必要营养物质。陆地生态系统普遍存在土壤氮缺乏的现象, 混交种植模式中固氮植物可以将生物固定的氮转移给非固氮植物, 是满足非固氮植物氮需求的途径之一。明确固氮和非固氮植物间氮转移的影响因素有助于恢复退化生态系统, 构建稳定群落, 增加生态系统生产力。为了量化环境及生物等因素对氮转移的影响, 该研究采用文献调研法, 对118组氮转移比例(氮转移量占非固氮植物氮含量的比值, P_transfer)文献和实验数据(包括21种固氮植物和23种非固氮植物)进行了线性混合模型分析。结果表明土壤pH是影响P_transfer变化的最主要因素(解释量为44.04%), 其次为年平均温度(解释量为9.14%)以及固氮与非固氮植物生物量比值(解释量为2.95%), 而作为随机因素的固氮和非固氮植物物种差异的解释量为16.52%。此外, 碱性土壤中P_transferr显著高于酸性土壤。在酸性土壤中, 年平均温度(解释量为12.49%)和土壤总氮含量(解释量为11.72%)是影响P_transfer差异的主要因素, P_transfer随着年平均温度和土壤总氮含量的增加而显著增加。而在碱性土壤中, P_transfer差异主要受到固氮与非固氮植物生物量比值(解释量为13.29%)、年降水量(解释量为10.73%)和土壤总氮含量(解释量为9.33%)的调控。相对于酸性土壤, 碱性土壤能够显著增加固氮与非固氮植物生物量比值进而增加P_transfer。同时, 在碱性土壤中P_transfer与年降水量和土壤总氮含量呈显著正相关关系。这些结果对提高固氮和非固氮植物间的氮转移, 有效缓解土壤氮对非固氮植物生长的限制以及构建稳定群落具有重要意义。     

植物茎上的固氮细菌具有希望

根瘤菌固氮细菌通常在豆科植物根部结瘤,但是康奈尔大学的研究人员已发现一株细菌,在植物的地上部分茎上结瘤。A.Szalay及其同事发现几乎完全生长在湖泊中的一种豆科植物-Aeschynomene上的瘤。当研究人员从植株上取下瘤子,并将其内含物涂在互感染的Aeschynomene上,结果在第八天氢上结了瘤。     

固氮螺菌CWV-22突变株与玉米、小麦联合体的固氮作用

应用乙炔还原法和同位素15N示踪技术证明固氮螺菌CWV-22是具有耐高铵、泌铵能力的突变株。它在含有50mM NH+4浓度的纯培养固氮试验中,吸收”N量为135μg／mg蛋白,不接种的对照吸收“N量为零,接种Sp7的只有1／~g]mg蛋白,在测试允许误差之内,证明Sp7的固氮作用是不耐铵的。在密闭培育装置中,用15N示踪植物试验：1．种植玉米或小麦,接种不耐铵的。P7或耐铵的CWV一22菌株,不论在有或无NH,Ac的条件下,植物吸收的生物固定”N量均远远高于不接种细菌的对照植物,达4．5—9．0倍;2．接种耐铵CWV一22菌株不受NH(Ac存在的抑制,接种不耐铵sp7菌株则受到显著的抑制,但仍有一定的固氮作用,并将固定的”N输送到植物根、茎、叶里。经检测,在有NH．Ac条件下,根际砂中含nil+量降低到l--2mM(远离根际的砂中含N时为29．1raM),低于对。P7菌株的抑制浓度,可能是。P7仍有固氮活性。     

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。     

中央戈壁石下生物土壤结皮固氮细菌群落结构和多样性

【背景】戈壁荒漠石下生物土壤结皮(Biological Soil Crusts,BSCs)由石下生物定殖繁衍而成,广泛存在于石英石下方,在相关生态系统的物质循环中起重要作用;其细菌群落结构受空间和土壤环境因子影响而变化较大。固氮细菌是石下BSCs的形成和发育主要驱动力;中央戈壁面积较大,为温带的代表戈壁之一,但目前其石下BSCs中固氮细菌群落结构和多样性尚未有研究报道。【目的】阐释中央戈壁石下BSCs中固氮细菌的群落结构、多样性及其影响因素。【方法】应用Mi Seq对nif H基因进行高通量测序,并使用生物信息学方法基于nif H序列分析固氮细菌的群落结构和多样性及其影响因素。使用CoNet软件绘制物种共现性图,以期揭示石下固氮细菌群落结构的关键物种。【结果】石下固氮细菌的优势菌门有Cyanobacteria (47.20%-69.90%)和Proteobacteria (27.47%-48.91%);优势菌属为Scytonema (45.05%-69.09%)、Skermanella (10.26%-20.48%)和未知属(13.72%-22.00%);9月份物种丰富度较5月份高,但这2个月份的多样性无明显差异;在土壤理化因子中,速效氮对石下固氮细菌群落组成的影响最大;其中各微生物之间均存在较强的互作关系,以共存关系为主(约占66.98%),点度中心性、接近中心性和中介中心性均较高的节点属于Alphaproteobacteria。【结论】中央戈壁石下BSCs中固氮细菌以Cyanobacteria和Proteobacteria为最优势菌群;Alphaproteobacteria为稳定石下BSCs固氮细菌群落的关键类群,可能是主要固氮者,这为认识和利用石下生物土壤结皮固氮细菌提供了基础依据。