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。     

固氮蓝藻与棕色固氮菌固氮酶组分的交叉互补功能

本文报告了藻菌之间固氮酶组分的交叉互补试验。初步结果证明：固氮蓝藻(Anabaena azotica水生686)的钼铁蛋白与棕色固氮菌(Azotobacter vinelandii)的铁蛋白之间存在着明显的互补功能。但这种蓝藻的铁蛋白在非细胞形态下很不稳定,易于失活。本实验为不同生理类型和不同进化程度的固氮生物之间固氮酶组分的交叉互补研究提供了新的资料。     

蓝藻Anabaena7120的固氮活力及其和光合作用的关系

蓝藻Anabaena 7120经用Ar+CO_2、空气和Ar处理后,固氮活性有明显不同。Ar+CO_2处理的活性比空气处理的高出数倍,而Ar处理的则比空气中的低很多。以上三种处理的Anabaena 7120固氮对不同生理条件反应不一样,固氮活性高者对CO和O_2的敏感程度小些、受到CO_2和N_2的抑制程度也轻。但是分子氢对三者固氮作用的支持效用相同,并且也是和氢酶活动有联系。弱光下固氮活力低的蓝藻固氮活性下降得更大些。光合抑制剂和结合态氮对固氮活力高的蓝藻固氮活性的抑制显著比固氮活力低者小。三者的放氢和放氧能力也不同,固氮活力高者放氧高而放氢量小些,低固氮活力的蓝藻正好相反。     

高固氮酶活性的多变鱼腥藻异形胞的分离

多变鱼腥藻(Anabaena variabilis)是具有异形胞的固氮蓝藻。异形胞是由营养细胞分化而来,异形胞一般为营养细胞的5—10%。在有氮培养中营养细胞不分化为异     

蓝藻Anabaena 7120的固氮放氢和同化力之间的关系

分子氮和二氧化碳对蓝藻Anabaena 7120固氮的抑制作用可因反应系统中pH值的提高以及对蓝藻进行预照光处理而削弱或消除。分子氢对经预照光处理的蓝藻固氮活性不但不支持,且有削弱。预暗处理的效应恰好相反。蓝藻经低温(4℃)预处理后,分子氢对其固氮活性支持减弱,甚至抑制。蓝藻放氢对分子氢和同化力水平的反应规律在趋势上与固氮基本相同。     

蓝藻Anabaena 7120排氨的研究

蓝藻Anabaena7120在光下和暗中的排氨量显著不同,暗中比光下高。光下加光合抑制剂和光照强度减弱均促进蓝藻排氨。抑制固氮的CO和O_2也削弱蓝藻排氨。无论是在空气、分子氮和氩气中,还是在光和暗条件下,加MSX都促进蓝藻排氨,MSX和DCMU—同加入时,蓝藻排氨量更高。     

缺钼培养的蓝藻吸氢

培养液中缺钼时,蓝藻(Anabaena 7120)吸氢量显著下降,补加钼时吸氢量恢复到有钼培养的蓝藻水平。缺钼培养的蓝藻吸氢对氧和CO都敏感,暗中经乙炔或光下以分子氢预处理后,吸氢量减少。光下缺钼培养的蓝藻吸氢比暗中高,光合抑制剂和结合态氮明显地抑制此种蓝藻吸氢。     

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。     

用乙炔还原法测定满江红的固氮活性

满江红[Azolla tmbricata(Roxb.)Nakai]属水生蕨类植物。满江红叶背的空腔和叶芽中,共生着大量的固氮蓝藻——满江红鱼腥藻(Anabaenaazolla Strasb.),因而它具有固氮能力。对于满江红固氮量,以往采用无氮培养,用凯氏定氮法进行分析测定。此法操作烦琐,需用时间较长。自1966年发现乙炔能代替分子氮作为生物固氮的底物,并证明这种还原能力与分子氮的还原有平行关系以来,快速、灵敏的气相层析法在国内外生物固氮的研究中得到广泛运用。本研     

鱼腥藻 PCC7120外膜的纯化和外膜蛋白的鉴定

鱼腥藻(Anabaena sp.)PCC7120是一种丝状同氮蓝藻,在缺氮诱导条件下,沿着丝体约每隔10个营养细胞分化出一个固氮细胞即异形胞,在细胞分化中伴随着复杂的基因表达和调控,成为一维原核生物体细胞分化及图式形成研究的模式[1].     

蓝藻Anabaena 7120固氮的光调节

蓝藻Anabaena 7120固氮是一个依赖于光的过程,暗中乙炔还原活性检测不出来。预先以强光、弱光或黑暗对蓝藻进行短期处理,也会引起其固氮活性呈现相应的高低差异。在蓝藻固氮反应中加入NH_4Cl、KNO_3或尿素等结合态氮时,乙炔还原活性即受到抑制,弱光加剧这种抑制,受尿素抑制的蓝藻固氮活性恢复时,强光下比弱光下快。一系列光合抑制剂对蓝藻固氮活性都有抑制作用,弱光下此种抑制加剧。尿素和此类抑制剂对蓝藻固氮活性呈现协同性抑制,其效应和弱光下尿素对固氮抑制加剧是一致的。受尿素抑制的蓝藻固氮活性恢复过程中,加入光合抑制剂的恢复慢,而且只能维持在一个很低的水平上。     

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。     

苔藓-蓝藻共生体多样性及固氮潜力研究现状

苔藓与固氮蓝藻形成的共生体是许多受氮限制的天然陆地生态系统氮的主要来源,在全球氮循环中发挥着重要作用。不同生态系统的苔藓-蓝藻共生体物种组成及生长环境不同,固氮能力差异巨大。目前苔藓-蓝藻共生体的研究集中在北半球高纬度生态系统中,其他生态系统报道较少且零散。本文统计了已报道的苔藓-蓝藻共生体在全球生态系统中的分布、物种组成、蓝藻定殖率、蓝藻丰度及固氮潜力。统计发现,全球目前共发现参与苔藓-蓝藻共生的苔藓植物41科58属110种,蓝藻9科17属(≥26种);不同生态系统苔藓-蓝藻共生体的苔藓物种组成差异大,例如在北方森林中,赤茎藓(Pleuroziumschreberi)-蓝藻为优势共生体,泥炭藓(Sphagnumspp.)-蓝藻是湿地生态系统中的优势共生体,而念珠藻(Nostoc)类以其独特的生理特性和强大的生态适应能力成为多数生态系统中的优势蓝藻类群;不同生态系统中蓝藻在苔藓植物上的定殖率、丰度及固氮能力具有较大差异;在全球生态系统中,北极苔原及北方森林生态系统的固氮量均较高,最高的固氮量发生在北极苔原生态系统(1.3–24.6 kg N·ha^–1·yr     

鱼腥藻(Anabaena 7120)DNA的转化作用

用化学方法从固氮蓝藻鱼腥藻(Anabaena 7120)细胞中有效地提取了DNA,以此为供体DNA,用它的氧敏感固氮突变种鱼腥藻一1(Anabaena-l)为受体进行转化实验。在大量的转化实验中,仅有两次获得转化后的突变种在空气中、在无氮培养基上能生长,其转化频率为10~(-6)—10~(-5)。转化子在有氧条件下的乙炔还原活力相当于野生种。它表明突变种的除氧系统通过转化而得到恢复。推测鱼腥藻7120突变种可能具有吸收和整合外源DNA的能力。对丝状蓝藻转化困难的原因进行了探讨,结果表明受体藻胞外DNA酶活力水平高于其他单细胞蓝藻,这可能是影响有效地转化作用的重要原因之一。     

蓝藻Anabaena 7120光漂白细胞固氮的研究

蓝藻Anabaena 7120经光漂白后固氮活性明显下降,转入正常光照下又恢复活性。此种经光漂白的蓝藻细胞,其固氮活性对氧敏感度小,受分子氢的促进大些,而忍受CO_2和N_2抑制的浓度相对高些。其固氮活性为弱光和光合抑制剂减弱,而加入外源的碳水化合物则能提高它的固氮活性。当碳水化合物和光合抑制剂一起加入反应系统时,蓝藻光漂白细胞的固氮活性并不能受到促进。     

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。       

固氮蓝藻的大量培养方法

固氮蓝藻能够利用空气中的游离氮素,合成氮素化合物,不断的释放出来,死亡分解之后,更可以释放出大量氮素化合物,作为其它植物的氮肥。过去国外的一些试验证明可以利用固氮蓝藻作为水稻的氮肥肥源;我们在1958年进行的固氮蓝藻对盆栽水稻的肥效试验和与湖北省农业科学研究所协作的田间施用固氮蓝藻水生686号和水生678号作为水稻追肥试验的结果,     

固氮蓝藻的大量培养方法

固氮蓝藻能够利用空气中的游离氮素,合成氮素化合物,不断的释放出来,死亡分解之后,更可以释放出大量氮素化合物,作为其它植物的氮肥。过去国外的一些试验证明可以利用固氮蓝藻作为水稻的氮肥肥源;我们在1958年进行的固氮蓝藻对盆栽水稻的肥效试验和与湖北省农业科学研究所协作的田间施用固氮蓝藻水生686号和水生678号作为水稻追肥试验的结果,也证明固氮蓝藻可作为水稻田的氮肥新肥源。在我们的试验中,每亩稻田接入的固氮蓝藻数量是滤去培养液后的湿重5市斤,因此,大面积的稻田     

四唑(Tetrazolium)对固氮鱼腥藻固氮和氢代谢的影响

固氮鱼腥藻(Anabaena azotica Ley)细胞能还原无色的TTC和NBT分别成为红色或蓝色的甲(月朁)(formazan)沉淀。异形胞还原TTC的速率高于营养细胞。前异形胞及异形胞附近的营养细胞对NBT的还原作用最强。而异形胞对NBT不起还原作用。无论在异形胞形成红色甲(月朁)或在营养细胞形成蓝色甲(月朁)后都抑制固氮酶活性。NBT甲(月朁)对固氮酶活性的抑制作用大于TTC甲(月朁),因为NBT氧化还原电位低于TTC。 TTC和NBT两者都明显地抑制固氮鱼腥藻完整细胞的放氢。因鱼腥藻的放氢是由固氮酶催化的结果。四唑抑制放氢推想是由于它截取了固氮酶催化系统中的电子的缘故。固氮微生物(包括蓝色细菌和根瘤菌)对四唑还原与吸氢酶之间有无相关是一个争论的问题。一些学者认为分离豆科植物体的一些根瘤菌株培养于含有TTC的琼脂培养基,如还原,便可证明这些根瘤菌株能氧化氢;换言之,应用TTC的还原可作为一些根瘤菌的菌落具有吸氢酶的验证。相反,我们发现固氮鱼腥藻还原TTC和NBT之后,都没有影响吸氢的能力。因此,我们推想固氮鱼腥藻对四唑之还原与吸氢酶是没有直接的关系。