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     

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.     

非共生固氮菌及其固氮作用

生物固氮作用是生态系统中重要的氮素来源,参与固氮作用的微生物对植物的生长发育至关重要。与共生固氮微生物相比,非共生固氮微生物地域分布更广泛、种类更多,对全球生态系统中氮素循环有着重要意义。本文总结了非共生固氮菌的分类及系统发育,非共生固氮菌的群落构建过程和机制;归纳了不同生态系统(如草原、森林、海洋、农田等)、植物不同部位(如林冠、叶际、根际、根内、凋落物等)和土壤中非共生固氮菌的群落组成及固氮潜力的差异,以及影响非共生固氮菌群落组成和固氮潜力的主要因素(如气候因素、土壤理化性质、人为措施等);并整理了常用的研究非共生固氮菌及其固氮潜力的检测方法。     

禾谷类作物与微生物联合共生固氮作用的研究

生物固氮作用对农业生产的重要意义是众所周知的。近十年来,在生物固氮研究的各个方面都有许多重要的进展。细菌与植物联合固氮作用的发现,为非豆科植物扩大利用生物固氮的前景开辟了一条新的途径。联台固氮体系是介于自生固氮体系与共生固氮体系的中间类型。固氮细菌与相应联合的植物之间具有较密切的相互影响,但是它们又不像根瘤菌与豆科植物那样形成特异的共生构造一根瘤。这种固氮     

第二种固氮酶系统的确证与研究进展

生物固氮是由固氮微生物中的固氮酶系统催化的。棕色固氮菌(Azotobacter vinelandii)是一种自生固氮菌。许多研究表明:它含有人们所熟知的固氮酶系统。此系统由固氮酶(一种含Fe和Mo的蛋白)和固氮酶还原酶(一种含Fe蛋白)组成。固氮酶是一种分子量约245000的四亚基蛋白。它含有分子量约61000的α、β两种不同的亚基各两个,并含有4个4Fe-4S原子簇和2分子FeMo辅因子。固氮酶还原酶是一个分     

棉花根表固氮细菌的分离与鉴定

自七十年代,Dbereiner报道在雀稗的根表分离出固氮酶活性很强的Azotobacter paspali和从玉米等禾谷类作物的根表分离到具有固氮能力的Spirillum lipoferum以来,联合固氮菌引起了人们很大的兴趣。在国外相继出现     

动物的共生菌固氮

介绍了共生菌固氮涉及的动物和微生物类群、动物共生菌固氮的性质和机理。应用乙炔还原法和固氮酶基因检测等研究表明,所涉及的动物有7门13纲23目50科99属174种。动物肠道具有丰富的微生境,供不同生理需求的固氮菌生长发育,所蕴含的共生固氮菌类群也十分丰富,涵盖植物共生固氮菌、植物内生固氮菌、植物根际固氮菌、自生固氮菌等生态类型。一般认为动物共生固氮菌来源于环境,其性质属于联合共生固氮。动物共生固氮菌一般与其他共生生物形成复合体,以满足固氮过程中对电子和质子供体、能量供给、固氮酶活性保护以及氨阻遏解除等方面的需求。动物共生菌固氮产物氨的同化也需要多种共生物的协同作用,可能通过谷氨酰胺合成酶/谷氨酸合成酶等途径。总体上,食物氮、非蛋白氮和共生菌固氮相互协调,形成营养和解毒的代谢网络,共同维持动物体内氮素营养的动态平衡,并对未来研究提出展望。     

禾本科植物联合固氮研究及其应用现状展望

综述了近年来从禾本科植物体内和根际发现的内生固氮菌和根际固氮菌的种类、特征及对宿主的促生机理,以及固氮菌接种剂在农业生产中的应用现状和存在的问题,指出影响联合固氮菌接种效果的主要因素有土著微生物的竞争;植物基因型差异和环境条件的变化,如结合态氮(氨、亚硝酸盐、硝酸盐等)对固氮酶的合成阻遏和较高的氧分压对联合固氮菌的固氮效率影响．提出了发掘和利用禾本科植物的生物固氮潜力的努力方向：从自然界分离筛选获得广谱高效固氮菌株;应用基因工程构建耐铵、泌铵型联合固氮菌;诱导禾本科植物形成固氮根瘤;充分发挥植物内生固氮菌的优势．     

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     

生物固氮及在可持续农业中的应用

氮是限制农业生产的重要营养元素.生物固氮指某些原核生物能利用体内的固氮酶将空气中的氮气还原为氨,为植物生长提供氮素.自然界中存在多种具有固氮能力的微生物,依据其固氮方式分为自生固氮、共生固氮和联合固氮三种类型.联合固氮茵通过趋化定殖在植物根表,并生长、固氮.     

从生物固氮研究进展论“人工诱发固氮根瘤”的验证

生物固氮是自然界的一些微生物和蓝绿藻将大气中的不能被植物利用的氮气变成可利用的氮的过程。固氮生物种类有两种:一种是自生固氮生物,主要是由棕色固氮菌、克氏肺炎杆菌、巴氏梭菌、螺菌、绿硫菌等38个属的自生固氮细菌,其中包括异养型和利用光能的自     

含脂刚螺菌固氮能力的测定

共生固氮菌对农业生产作出的贡献,已众所周知,而自生固氮菌尽管研究已近百年,但至今未对生产起什么作用。七十年代初期,Dbereiner等提出含脂刚螺菌(Spirillum lipoferum)与禾本科植物联合固氮的概念以后,引起了人们广泛的注意。有报道估算含脂刚螺菌在玉米地的固氮潜力每公顷每天可达2公斤氮     

荚膜对肺炎克雷伯氏菌的固氮活性影响的研究

氧对固氮酶有不可逆的失活作用,但是,在固氮菌体内的固氮酶都有一定的保护系统,以防止氧的危害,保持酶的活性。作为共生固氮细菌和放线菌,它们受到共生体保护系统的作用,最大限度地发挥着固氮酶的作用。而自生固氮菌,特别是好氧固氮细菌(Azotobcteria),     

紫云英根瘤等固氮过程中的电子授体

基于土壤氮素在农业生产中的重要性,化肥的生产量又远远赶不上日益增长的生产需要,生物固氮的研究已成为世界上的重点研究课题。自六十年代以后人们对固氮机理的研究日趋深入,探索根瘤菌或自生固氮菌在土壤中如何将分子态氮还原为氨。对于生物固氮中的电子传递早期的研究只限于巴氏梭菌等嫌气菌,研究认为由于丙酮酸的磷酸裂解作用提供了该菌固氮时所需的还原性电子与ATP。这种磷酸裂解作用在自生固氮菌与根瘤类菌体等好气菌中是不存在的。连二亚硫酸钠作为非生理性电子供体较为理想,但是这些好气菌的内生生     

联合固氮菌的合成生物学研究进展

氮素是作物生长过程中最重要的元素,氮素缺乏将会严重影响作物生长。随着人类对粮食的需求量增加,化学氮肥的施用量越来越多。生物固氮在全球氮素循环中有着重要的作用,60%的氮来源于生物固氮。因此,生物固氮,尤其是能够在作物中定殖的联合固氮菌,最有可能代替氮肥成为粮食作物的主要氮源。长期以来,如何提高生物固氮效率以及在作物中实现生物固氮是生物学家的重要研究方向。合成生物学的出现和发展为能够生物固氮的研究带了新的机遇,有望缓解粮食作物对化学氮肥的大量需求。本文概述了固氮菌的种类、联合固氮菌中固氮基因岛的组成以及转录调控机理,阐述了合成生物学在生物固氮领域中的研究现状,对未来的联合固氮菌合成生物学的发展方向作出了展望。     

东北天然林内赤杨根瘤的固氮作用与生态条件

森林生态系统中,氮累积的速度及数量对各生物组分的发生、繁育、演替以及生物生产量都起着重要作用。生物固氮是大气中氮素向森林生态系统输入的一个重要途径,包括土壤中自生固氮菌的固氮以及某些森林植物与特定的根瘤菌、放线菌等微生物的共生固氮作用。据统计,生物固氮的数量占整个生态系统输入量的6/7。长白山的森林是北温带地域内植被较为复杂,垂直分布带非常明显的针、阔叶天然林。从海拔500米的针阔混交林带到2,000米的亚高山岳桦带,经初步调查,高等植物中就有12个种具有结瘤固氮能力。其中分布较广、结瘤较多的是东北赤杨[Alnus mandshurica(Call.)     

甘蔗联合固氮的回顾与展望

在巴西,某些甘蔗品种能通过生物固氮获得生长所需氮素。对甘蔗根际固氮菌和内生固氮菌的研究曾引领了非豆科植物联合固氮的研究。内生固氮菌Gluconacetobacter diazotrophicus表现出很多特性,与Herbaspirillum seropedicae、H.rubrisubalbicans、Nitrospirillum amazonense和Paraburkholderia tropica组成的固氮菌剂能联合甘蔗固氮并促进甘蔗生长。近年来的研究发现分类上属于Bradyrhizobium和Rhizobium等属的根瘤菌在与甘蔗联合的核心固氮菌群之中,以不结瘤的方式在甘蔗体内活跃地表达固氮酶基因。综述了这些甘蔗联合固氮菌的特色研究并探讨优化甘蔗联合固氮的策略。     

固氮生物的类群

固氮生物有多种,一般都属于原核生物。通常都按照它们的固氮方式分成如下两大类。Ⅰ自生固氮生物 1.细菌(3目,11科,26属) (1)好气性细菌:棕色固氮菌(A.vinelandii),圆褐固氮菌(A.chrocoocum),贝氏固氮菌(A.beije—rinckii),活跃固氮菌(A.agile)等。     

联合固氮细菌在生态系氮素循环中的意义

七十年代提出了联合固氮作用的概念,由于它给人们以农田生态系中应用生物固氮作用的新希望,因此掀起了研究这一问题的热潮。本文首先对联合固氮微生物的种类以及分类作简单介绍,然后着重以固氮螺菌属(Azospirillum)为代表来探讨联合固氮菌在生态系氮素循环中的作用。     

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。