根瘤菌与植物离体细胞培养物结合时的固氮活性

本文报道了根瘤菌和一些豆科及非豆科植物离体细胞培养物的结合固氮。豇豆型根瘤菌330、330 S 和32H1菌株与大豆(根、胚轴、子叶和叶子)细胞体外结合时均有固氮活性,与烟草叶片的细胞及马铃薯块茎的细胞体外结合时,固氮活性都比较高。在我们的试验中,豇豆型根瘤菌330和330 S 二个菌株的固氮活性都比32H1菌株的高。大豆根瘤菌(B_(15)、C_8和A_(84)菌株)与植物离体细胞结合时,固氮活性都不如豇豆型根瘤菌(330、330 S 和32H1)的高。不同种或品种的植物离体细胞培养物,对根瘤菌固氮活性有不同的影响。在我们的试验条件下,根瘤菌的固氮活性在注入乙炔1天后才开始出现,在一个月内随保温时间的延长,每瓶培养物中的乙炔还原成乙烯的量不断增高。但是,当以每克培养物的干重为单位时,在注入乙炔后5—10天内固氮活性增加较快,12天以后开始降低。根瘤菌在液体培养基中纯培养时,马铃薯的细胞悬浮液和马铃薯的提取汁都可以促进固氮酶活性的表达。     

在限定的培养基中马铃薯汁对根瘤菌乙炔还原的影响

在基本培养基中加适量的马铃薯汁,振荡培养根瘤菌330菌株,固氮酶比话性为111．6nmol C2H4／mg蛋白／h。而对照毫无活性。比较了几种细胞密度和气相氧浓度,发现加马铃薯汁能使反应系统内的气相氧浓度,在一 定时间内保持在l％左右。在这种氧浓度范围内,固氮酶活性激增。不加马铃薯汁的对照,因不能保持这种气相氧浓度,故无活性。对马铃薯汁所起的可能作用进行了讨论。     

自生条件下根瘤菌固氮酶活性的表达

在自生条件下,测定从四种热带豆科植物中分离得到的七株根瘤菌乙炔还原能力,获得四株根瘤具有固氮活性。南洋楹菌株8638L、8638M、8638S和四棱豆菌株pS,其中菌株8638L和pS表现较高的固氮活性。结果表明,在培养基中含有低浓度氮源(谷氨酰胺)、两种碳水化合物(阿拉伯糖和琥珀酸钠)及低浓度的氧,是根瘤菌表达较高固氮酶活性所必需的。菌株8638L和pS固氮酶表达最适氧浓度为1％,谷氨酰胺浓度分别为2mMol/L     

根瘤菌纯培养乙炔还原的研究

证实了豇豆型根瘤菌Rhizobium sp.009菌株(为我国自己分离)的纯培养的固氮活力。根瘤菌纯培养固氮的诱导,最突出的一个问题,即重复性不好。我们以CS作固体诱导时的接种培养液及静止液体诱导两方法,分别解决了这两种诱导条件下重复性不好的困难,从而有可能就O_2和NH_2~ 对这一诱导活性的作用作进一步的观察和分析。在我们的固体诱导条件下009菌株的诱导活力高于32H1菌株,另外,在氧浓度稍高于最适诱导浓度且有过量铵存在时,无“铵抑制”效应的出现。     

豇豆根瘤菌(cowpea Rhizobium sp.)330菌落型的固氮效力及其特性的研究

从豇豆根瘤菌330菌株分离获得三株菌落型(330S,330L和330V)。共生固氮和自生(非共生)固氮研究表明,330V的固氮作用比330S明显有效,330S中等有效,而330L无效。对它们的一些特征作了比较,看来有五个特征是有相关性的:非共生固氮活性高,菌株与豇豆宿主形成的共生固氮活性高,菌落形态小;世代时间长;比粘度低。 这三个菌落型均为革兰氏阴性杆菌,菌体大小为0.7×2.0微米,都有极生鞭毛。它们DNA的解链温度相同。在凝胶免疫扩散中,各菌株的可溶性抗原分别与330S抗血清的抗体形成一条沉淀带,330S与330V抗原性相同,330L与330S或330V有关但不同一。它们对50毫克分子盐的敏感度亦相似。本文讨论了它们的亲缘关系。     

紫外线诱变豇豆根瘤病512的研究

将活化后的豇豆根瘤菌５１２（Ｒ．Ｉｅｇｕｍｉｎｏｓａｒｍ５１２）涂抹于含有１ｇ／Ｌ琥珀酸钠和０．８％蛋白胨的ＹＥＭ固体培养基上,然后以紫外线照射,从中选出合成ＩＡＡ能力较高和抗性较强的突变菌株。测定结果表明,该菌株合成ＩＡＡ成力比原出发菌株高一倍左右。其合成ＩＡＡ能力与照射剂量、照射次数和培养基中蛋白胨的浓度有关。不仅如此,该突变菌株的耐碱和耐盐能力有明显提高。     

紫云英根瘤菌109菌株吸氢特性及碳底物的调节

紫云英根瘤菌109菌株完整细胞的吸氧活性,在空气气相中衰减快,加氢或降低温度,衰减延缓。完整细胞的吸氢反应受体,包括甲基蓝、氧、铁氰化钾、TTC、甲基紫精、Cyt C_3、硝酸钾、DCPIP和反丁烯二酸盐的表现不相同。当氧为受体时,气相氧浓度为5％,吸氢值最大,甲基蓝为受体时,吸氢活性高。另外,氧为受体的吸氢受到碳水化合物抑制,并与基础吸氧速率相关。紫云英根瘤菌的氢氧化与碳水化合物氧化竞争电子传递途径。     

土壤杆菌固氮生理特性研究

对根癌土壤杆菌C58/pGV3850菌株的固氮生理特性研究结果表明,该菌具有自生固氮活性,其固氮活性的最适pH为8.0,温度为30℃.固氮活性在对数生长后期(14h)最高,延缓期和静止期乙炔还原活性较低.该菌株好氧,通过氧呼吸和吸氢酶的作用达到避氧固氮.当通入氧气超过呼吸耗氧时,对固氮活性产生抑制作用.在培养过程中增加NH_4~+浓度,固氮活性会降低,当达到15mmol/L时完全丧失固氮活性,表现NH_4~+阻遏固氮酶蛋白合成.在乙炔还原测定系统中加入NH_4~+并不影响乙炔还原反应,说明没有NH_4~+关闭现象.培养过程中加入MSX(2.5mg/ml)能解除10mmol/L NH_4~+对固氮酶合成的阻遏作用.固定的游离氮不能以NH_4~+形式分泌于胞外.固氮过程中放出大量氢气,培养16小时产氢量达65μmol H_2/mg蛋白.在限碳条件下(0.2%蔗糖)其吸氢酶活力可达520nmol H_2·ml~(-1)·h~(-1).     

紫云英根瘤菌的吸氢与固氮的关系

用气相色谱和2,3,5-氯化三苯基四氮唑(TTC)还原测定,从8株紫云英、2株大豆,1株豇豆根瘤菌中检出二株在自生条件下具吸氢能力的紫云英根瘤菌菌株。观察到氢是诱导氢酶形成的必需条件。增加培养基中的碳底物浓度,菌株的吸氢活性受到抑制。乙炔和一氧化碳对吸氢活性具有不同程度的抑制作用。 从吸氢与不吸氢菌株的回接对比试验,似乎没有看到吸氢的菌株对寄主干物质积累有明显的影响。并发现自生条件下不吸氢的菌株所形成的根瘤具有吸氢的能力。     

根瘤菌的自生固氮作用

由于根瘤菌与寄主--豆科植物有明显的依赖关系,而且有些科学家过去曾用选择培养基或加入植物提取物进行试验,企图证明根瘤菌的自生固氮能力没有获得成功,因此导致根瘤菌只有与高等植物共生时才能固氮的概念的形成。这可能由于当时检测方法不灵敏,以及没有找到根瘤菌自生固氮的合适条件。     

二株固氮芽孢杆菌的固氮特性研究

在无氮Ｈｉｎｏ培养基ＪＲ_１菌株的乙炔还原活性在氧浓度３％时最高,ＺＺ_１２菌株则随氧浓度上升而下降,但两菌株在空气条件下也能有效固氮;在有０．０１％酵母膏存在时,各氧气浓度菌株的乙炔还原值起伏不大。０．０２％铵盐存在时ＪＲ_１乙炔还原作用最强,但活性随硝酸盐浓度上升而一直下降;０．０２％硝酸盐时ＺＺ_１２菌株乙炔还原力最强,但其活性值随铵盐浓度递增而逐减。土壤中存在可利用糖类时ＪＲ_１和ＺＺ_１２     

Frankia sp．Asll和EaI827菌株的固氮研究

由辽东桤木和沙枣的根瘤中分离出两株内生菌(Frankia sp.),分别编号为Asll和EaI827。可在丙酸作碳源的限定培养基中诱导出泡囊,并表现较高固氮活性。不同浓度的NHt和水解酪蛋白对菌体的生长有促进作用,而对固氮活性却表现出明显的抑制作用。当氧分压为5％时,Asll菌株固氮活性较高,而F~1827菌株最适氧分压为1％。Asll菌株的固氮周期为8一11天,Eai827菌株在11一14天表现出较高的固氮活性。     

紫云英根瘤菌109菌株氢酶诱导表达

根瘤菌自生培养物的吸收分子氢系统,不但可以在自养或异养的固体培养基上表达,而且也可以在异养的液相培养基中表达。其表达受碳水化合物、氧和分子氢浓度诸环境因子调节。诱导氢酶须用指数后期的培养物进行;所有试验过的可利用的碳水化合物均可阻抑氢酶表达;而20m mol/L的KNO_3和NH_4Cl对氢酶表达也有阻抑作用。正交组合试验指出紫云英根瘤菌的高吸氢活性是在40％N_2,14％H_2,4％O_2以及4.2％CO_2的气相条件下表达。Ar取代H_2后,无吸氢活性;氢酶表达后,移去H_2,则表达停止。氧浓度稍高阻抑氢酶表达;氯霉素的阻抑表达效应与氧阻抑类似。     

来自海洋的链霉菌抑菌活性与其培养条件的关系

研究培养条件对来自海洋的12株链霉菌抑菌活性的影响。结果表明,用海水（含3．5％NaCl）制备的高氏1号培养基（pH72）、22℃培养时,能表现抑菌活性的菌株数最多;但减少培养基的营养成分、改变氮源、NaCl浓度、pH和培养温度,部分菌株可表现新的抑菌活性,或使原有的抑菌活性有较大提高;新表现或提高的抑菌活性绝大部分都是针对革兰氏阳性菌和白色假丝酵母。本文结果提示在海洋放线菌抗生素产生菌的筛选中,应注意培养条件的选择。     

台湾相思结瘤固氮与吸氢酶活性研究

台湾相思的根系具有多年生的根瘤,根瘤初发生时球状,以后发育成分叉瘤和扇状瘤。根瘤固氮活性因苗龄、成熟度不同而有明显差异。环境条件影响结瘤及固氮活性。15℃时结瘤受到明显抑制,固氮作用最适温度条件是25～30℃。光照不足降低根瘤固氮活性。短期轻度干旱不影响根瘤固氮活性,但持续干旱使固氮活性明显下降。pH4.5～8.5条件能正常结瘤,pH5.5时结瘤最好。根瘤固氮作用时不释放H_2,具有较高的吸氢酶活性,在固氮反应系统中加入5％的H_2,能提高根瘤固氮活性。     

一株异养型亚硝酸盐氧化细菌的分离及其降解特性的研究

以亚硝酸盐和琥珀酸钠作为惟一氮、碳源从活性污泥中筛选分离一株能够高效氧化亚硝酸盐的硝化菌株,并对其形态学、生理生化及16S rDNA同源性进行分析,在此基础上研究pH、温度、转速、初始亚硝基氮的浓度以及盐浓度对其氧化亚硝酸盐的影响。结果显示,在好氧条件下,该菌株能在12 h内将356.004 mg/L亚硝酸盐降解99.53%。根据形态学特征、生理生化特性以及16S rRNA同源性分析,初步将该菌株鉴定为施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri),并将其命名为LYS-86。该菌株氧化亚硝酸盐的最适pH8.0-10.0,温度30℃,转速180 r/min,盐浓度1 g/L。当培养基中初始亚硝酸盐浓度为0.5 g/L时,菌株LYS-86的硝化活性最高,随着培养基中初始亚硝基氮浓度的不断提高,菌株LYS-86的硝化活性会不断下降。本研究利用硝化细菌选择性培养基从活性污泥中筛选到了一株异养型亚硝酸氧化菌菌株,该菌株具有高效的硝化活性,为今后该菌株的实际应用及理论研究奠定了基础。     

大豆—根瘤菌共生固氮氢代谢的研究

检测了四株大豆根瘤菌在不同的大豆品种上形成根瘤的放氢、吸氢、固氮活性及豆血红蛋白的含量;同时测定了植株干物质的积累。结果表明,所有固氮根瘤都放氢,自生条件下Hup~-根瘤菌形成的根瘤仍不具吸氢活性,相对固氮率在0.75左右。而Hup~(?)菌株根瘤的相对固氮率在0.91～1之间。寄主植物对Hup~(?)菌株的吸氢活性有影响。相关分析表明,根瘤的豆血红蛋白与吸氢活性呈负相关。干物质积累与固氮酶活性关系最密切,氢酶活性的影响是次要的。     

不同地域豇豆(Vigna unguiculata)根瘤菌的表型和遗传多样性

豇豆根瘤菌既是豆科植物根际微生物的主要类群,也是重要的根瘤菌资源之一。通过最适碳/氮源、内源抗生素抗性和NaCl耐受性等表型特征和16S-23S Intergenetic Region(IGS)RFLP特征分析对分离自8个不同地域的52株供试豇豆根瘤菌的进行了表型和遗传多样性分析。供试菌株无论是在表型还是遗传型方面均具有丰富的多样性。根据IGS RFLP特征,供试豇豆慢生根瘤菌分为以下4个IGS类群:IGS-Ⅰ为豇豆根瘤菌的优势群体,在系统发育上相对独立;IGS-Ⅱ和IGS-Ⅲ的菌株分别属于Bradyrhizobium japonicum和Bradyrhizobium liaoningense;IGS-Ⅳ属于Bradyrhizobium elkanii。豇豆快生型菌株则分别归为IGS-Ⅴ和IGS-Ⅵ群,在分类地位上分别属于Sinorhizobium fredii和Rhizobium leguminosarum。不同地域的菌株在多样性方面具有明显的差异。分离自湖北红安的菌株仅与黑龙江德都具有一定的相似性,Jaccard系数为0.25,表现出地理隔离作用。来自黑龙江德都和广西武鸣的菌株的多样性最为丰富,其Simpson指数和Shannon-Wiener指数分别为0.667和1.243与0.593和0.961。     

紫色非硫光合细菌与大豆根瘤菌固氮作用的协同效应

从东北地区水稻及大豆根际分离出的两株紫色非硫光合细菌(球形红假单胞菌菌株N8611和胶质红假单胞菌菌株N84),分别与快生型大豆根瘤菌QB113以及慢生型大豆根瘤菌B16—11C共同培养时,其固氮比活与它们的纯培养菌相比有显著提高,说明这两类菌的固氮活性具有协同效应。两株光合细菌及其胞外组分,以及光合细菌与大豆根瘤菌共同培养时分离出的胞外组分,能显著加强由上述根瘤菌所形成根瘤的固氮活性。可以初步肯定,上述协同效应的原因之一是光合细菌胞外组分的刺激作用。     

转座子Tn5诱变快生型大豆根瘤菌

大豆与其根瘤菌的共生固氮体系由于分布广效率高,在农业上的意义很大。能与大豆结根瘤的细菌有两个属:(1)慢生型大豆根瘤菌(Bradyrhizobium japonicum),目前用作生产菌剂的许多优良菌株都是这一属的成员。(2)快生型大豆根瘤菌(Rhizobium,fredii),是1982年才报道的中国特有资源,具有生长速度快的优点。大多数快生型菌株对大豆重要的生产