我国的几种蓝藻的固氮作用

湖北、湖南和江西等地采集的稻田蓝藻经过分离、培养、缺氮培养初步找到可能固氮的蓝藻后,进一步得出了无菌的纯培养的蓝藻藻种,经过试验和用微量凯氏法测定其产生的氮量,确定了四种蓝藻系固氮蓝藻。在100毫升无菌无氮培养基中生长四天的结果测定,水生686固氮蓝藻(Anabaena azotica)、水生678固氮蓝藻(A.azotica forma a)、水生670固氮蓝藻(Anabaena variabilis forma)和水生508固氮蓝藻(Nastoc Linckia forma)的固氮量分别为1.0146、0.938、0.8614和0.759毫克。     

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。     

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。     

柱孢鱼腥藻固氮酶防氧的呼吸保护

柱孢鱼腥藻生长在缺氮情况下,发现其固氮活性增加的同时也减少了对氧的敏感性。缺氮生长细胞的乙炔还原活性给氧抑制一半时的氧分压(pO2)是0．5atm．,而有氮生长细胞的半抑制浓度为0．35atm．。这表明蓝藻有可能通过增加呼吸耗氧而提高了它的固氮酶活性。呼吸作用与固氮酶活性之间存在着密切的关系。无论在有氮、缺氮还是光诱导固氮酶形成的情况下,其固氮活性均随着呼吸速率的变化而变化。本研究结果,支持了柱孢鱼腥藻固氮酶的主要防氧手段是呼吸保护的观点。     

柱孢鱼腥藻固氮酶防氧的呼吸保护

柱孢鱼腥藻生长在缺氮情况下,发现其固氮活性增加的同时也减少了对氧的敏感性。缺氮生长细胞的乙炔还原活性给氧抑制一半时的氧分压(pO_2)是0.5atm.,而有氮生长细胞的半抑制浓度为0.35atm.。这表明蓝藻有可能通过增加呼吸耗氧而提高了它的固氮酶活性。呼吸作用与固氮酶活性之间存在着密切的关系。无论在有氮、缺氮还是光诱导固氮酶形成的情况下,其固氮活性均随着呼吸速率的变化而变化。本研究结果,支持了柱孢鱼腥藻固氮酶的主要防氧手段是呼吸保护的观点。     

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     

氮胁迫下共生蓝藻的分离纯化及生理响应机制

目的：揭示氮胁迫逆境下共生蓝藻的生理响应机制。方法：采用藻细胞分离纯化技术获得了一株共生蓝藻,测定其光合色素含量并分析了氮胁迫下的生理响应机制。结果：新分离藻株的细胞形态与其他念珠藻属相似,具有典型的营养细胞和异型胞;该藻室温吸收光谱中叶绿素蓝区相对含量减少,类胡萝卜素相对含量增加;氮胁迫时,藻细胞在pH8.4和160μmol·m-2·s-1光强组合下的细胞增长率最高,同时藻细胞叶绿素a含量增加值也最高,对共生藻生理响应机制有着显著性影响（P〈0.05）。结论：该共生蓝藻为念珠藻属蓝藻,在氮胁迫下有较强的叶绿素合成能力,对碱性条件及高光强有着显著的生理响应。     

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。     

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].     

铜尾矿废弃地生物土壤结皮固氮微生物多样性

生物土壤结皮能够有效提高矿业废弃地有机质和氮的积累,促进植被的恢复.本研究基于固氮微生物的nifH基因多样性,以铜陵铜尾矿废弃地3种类型的生物土壤结皮(藻结皮、藓结皮和藻-藓混合结皮)为对象,利用变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术研究生物土壤结皮中固氮微生物的多样性以及废弃地植物群落发育对其产生的影响.结果表明： 尾矿库裸地表面的藻结皮的固氮微生物多样性最高,其次为维管植物群落下的藻-藓混合结皮,苔藓结皮的固氮蓝藻多样性最低;随着维管植物群落高度和盖度的增加,固氮微生物多样性降低,铜尾矿废弃地的pH、水分、有机质、养分含量(氮和磷)以及有效态和总重金属浓度对固氮微生物多样性的影响均不显著.测序和系统发育分析表明,废弃地结皮中固氮微生物以蓝藻为主,主要为不具有异形胞的丝状蓝藻.
     

黄土高原水蚀风蚀交错区固氮微生物群落多样性在生物结皮中的演变规律

生物土壤结皮在黄土高原的水土保持、养分补给等方面发挥着重要生态功能。固氮微生物是固氮过程的关键功能群,影响着土壤氮素平衡,然而黄土高原水蚀风蚀交错区严重的水土流失导致土壤养分大量损失,尤其是氮素。该区域生物结皮广泛发育,它们在干旱半干旱区土壤氮素积累过程中起着重要作用。但是该区域生物结皮不同发育阶段中的固氮潜力、固氮微生物群落多样性及其关键环境控制因子尚不清楚。以黄土高原水蚀风蚀交错区为研究区,三种生物结皮类型和裸地对照为研究对象,采用Illumina HiSeq平台对nifH基因扩增产物进行生物信息学分析,揭示了固氮潜力及微生物群落多样性的分布规律。结果表明,生物结皮演替显著影响固氮酶活性、nifH基因丰度和固氮微生物α-多样性,各值均在苔藓结皮最高,显著高于其它演替阶段,且生物结皮层高于结皮下层土壤。在固氮微生物群落组成上,裸地以变形菌门的红螺菌目、酸硫杆菌目和根瘤菌目为主;而在藻结皮、地衣结皮和藓结皮阶段,均表现为蓝藻门的念珠藻目占绝对优势,是固氮微生物的关键类群,其中Trichormus、念珠藻属是优势固氮物种;与藻结皮、地衣结皮相比,藓结皮中念珠藻目的相对丰度显著降低,而变形菌门的红螺菌目、酸硫杆菌目和根瘤菌目的丰度明显上升。除此之外,蓝杆藻属、鱼腥藻属、斯克尔曼氏菌属、瘤胃梭菌属在藻结皮、地衣结皮、藓结皮也占明显优势。念珠藻目以及Trichormus的丰度与固氮酶活性、nifH基因丰度呈显著正相关关系,而与红螺菌目、酸硫杆菌目、梭菌目、根瘤菌目呈显著负相关;Trichormus相关的物种在黄土高原生物结皮氮输入过程中可能发挥着关键作用。生物结皮演替通过改变土壤pH值、有机质、全氮、含水量等理化特征而影响了微生境,通过环境筛选和物种重排作用对固氮微生物群落进行综合调控,其中pH与土壤全氮(TN)发挥着关键作用。     

加强蓝藻的研究

蓝藻属原核生物一大类,也有研究者把它列为蓝细菌（Cyanobacterium）,它与人类的关系非常密切,既有有益的一面,又有有害的一面。所谓害者,比如人们熟悉的造成湖泊水域“水华”的发生。它的疯长与繁衍,一是毒素蓝藻“水华”造成水域缺氧环境,使水产生物窒息而死;二是产毒素蓝藻,常见的有危害最重的微囊藻（Microcystisaeroginosa）;还有鱼腥藻（如Anabaenacireinalis及A．．flosaquae）、节球藻（Nodalaria）、鞘丝藻（Lyngbya）、水华束丝藻（Aphanizomenonflosaquae）、颤藻（Oscillatoria）等一些种类;三是水华藻体分解后产生大量恶臭有机物,污染环境。这一切会造成家畜、家禽、野生动物、鱼类等中毒致死,同时也给居民生活带来危害。为彻底解决有害水华蓝藻的问题,可以从以下几方面考虑：（1）首先要解决水环境富营养化即氮、磷等的污水流人问题。有关部门需采取综合防治措施,以防止污水流人,避免“水华”爆发。（2）就有害蓝藻本身而言,一是对产毒素蓝藻产毒产品和产毒机制作进一步研究,索取毒素产品以服务于民。     

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     

固氮蓝藻肥效的研究及应用简介

蓝藻中某些能够吸收和利用空气中氮素的种类,统称固氮蓝藻。固氮蓝藻是地球上提供化合氮的重要固氮生物,也是可加以利用的重要生物氮肥资源。据估计,     

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     

几种农药对固氮蓝藻生长的影响

在我们进行固氮蓝藻对水稻肥效的田间试验时,就遇到这样的一个问题:施用农药来防治水稻的病虫害对固氮蓝藻的生长繁殖有没有影响?若果施用的农药对固氮蓝藻有毒害作用,那么,要在田间接种繁殖固氮蓝藻作为水稻的氮肥源,便会和防治病虫害发生矛盾,要推广使用固氮蓝藻就会有许多困难了。     

几种农药对固氮蓝藻生长的影响

在我们进行固氮蓝藻对水稻肥效的田间试验时,就遇到这样的一个问题：施用农药来防治水稻的病虫害对固氮蓝藻的生长繁殖有没有影响?若果施用的农药对固氮蓝藻有毒害作用,那么,要在田间接种繁殖固氮蓝藻作为水稻的氮肥源,便会和防治病虫害发生矛盾,要推广使用固氮蓝藻就会有许多困难了。     

蓝藻的硫氧还蛋白

蓝藻(蓝细菌)是一种分布广泛,结构简单的原核生物。不象其它的光合细菌,蓝藻含有叶绿素a,并且象真核藻和高等植物一样,以分解水作为光合电子传递的电子源。有许多种蓝藻能够固氮。大多数丝状蓝藻具有营养胞和异形胞。异形胞是厌氧的固氮场所。       

中国蓝藻门一新纪录属及种

报道了发现于浙江南太湖及紧水滩水库中的中国蓝藻门的一个新纪录属及种：辐囊藻属（Radiocystis Skuja）和双生辐囊藻（Radiocystis geminata Skuja）。这是辐囊藻属及双生辐囊藻在中国的首次报道。     

基于克隆文库法研究古尔班通古特沙漠蓝藻多样性

该研究采用克隆文库法研究古尔班通古特沙漠藻类生物结皮中蓝藻多样性及分布。在古尔班通古特沙漠不同区域采集10份藻类结皮代表性土样,分别构建古尔班通古特沙漠蓝藻16S rRNA和psbA基因克隆文库,并进行系统发育分析,对蓝藻多样性和丰度与环境因子进行关联分析,研究蓝藻分布特点及影响因子。结果显示:(1)16S rRNA基因系统发育树中包括具有明确分类地位的蓝藻有6科10属(占总克隆文库的94.85%)和一个未分类蓝藻属,其中颤藻属(Oscillatoria)和微鞘藻属(Microcoleus)分别占克隆文库的42.54%和37.16%,为古尔班通古特沙漠蓝藻优势属;psbA基因系统发育树中仅鉴定有蓝藻类群4科4属,但优势属与前者结果一致。(2)10个样点藻类结皮中所含蓝藻种类不尽相同,但每个采样点都出现颤藻属和微鞘藻属,证明这二者是古尔班通古特沙漠藻类结皮中的优势属;且样点Gur2和Gur17中蓝藻种类较多,Gur3、Gur5和Gur9中种类较少,但Gur2、Gur3、Gur5和Gur17相对地理位置较近,表明地理位置不是影响蓝藻分布的主要因素。(3)RDA(Redundancy analysis)分析结果显示,微生物量氮(MBN)和土壤有机碳(SOC)对蓝藻多样性影响程度最大,其次是硝态氮(NO~-_3-N)、微生物量碳(MBC),全磷(TP)和全钾(TK)对其影响程度最小。研究表明,古尔班通古特沙漠不同区域沙漠蓝藻多样性和土壤理化性质具有空间异质性,综合分析可得沙漠中南部藻类结皮土壤营养最为丰富,蓝藻多样性较高,而东部和西部土壤营养较为贫瘠,蓝藻丰富度和多样性较低。