翅果油树的生态学特征及其根瘤固氮活性的研究

翅果油树是中国放线菌结瘤植物资源中一种具有较高经济价值的稀有油料树种。作者对其生态学特征以及多种生态因子与其根瘤固氮活性的关系进行了调查和研究。 研究结果表明:在生长季节内,翅果油树根瘤的固氮活性呈双驼峰状变化。在6月出现一个高峰、9月出现一个次高峰。这种季节性变化,是受各种生态因子和寄主植物体内代谢因素所制约的。温度对根瘤固氮活性有明显影响;光合作用強度与固氮活性密切相关,但并不呈同步关系;有性生殖生长在不同季节对根瘤固氮活性的影响,是由于二者对光合作用产物发生竞争的结果。种植翅果油树可以明显地提高林地内的氮素含量,12年生人工林和20年生人工改造林分别比荒坡自然植被下的土壤含氮量提高75％和99％。     

用试管-玻片培养技术研究铵对木麻黄根瘤形成的影响

用植物试管玻片培养技术研究NH_4~ 对细枝木麻黄及Frankia菌株Co01共生体系建立过程的影响。NH_4~ (100,150ppm(NH_4)_2SO_4)通过阻止菌株Cc01与其宿主细枝木麻黄根毛壁的亲和作用来影响结瘤。但NH_4~ 不能阻抑菌株Cc01中结瘤基因pel和cel的表达及纤维素酶和果胶酶活性,且菌丝一旦侵入宿主皮层细胞,并形成根瘤原基及前根瘤,则NH_4~ (250ppm(NH_4)_2SO_4)就不再阻止原基进一步发育为成熟的根瘤。但在这种情况下,NH_4~ 能抑制根瘤的固氮活性。     

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).     

氮素类型和剂量对寒温带针叶林土壤N2O排放的影响

大气氮沉降输入会增加森林生态系统氮素有效性,进而改变土壤N_2O产生与排放,然而有关不同氮素离子(氧化态NO_3~--N与还原态NH_4~+-N)沉降对土壤N_2O排放的影响知之甚少。以大兴安岭寒温带针叶林为研究对象,构建了3种类型(NH_4Cl、KNO_3、NH_4NO_3)和4个施氮水平(0、10、20、40 kg N hm~(-2)a~(-1))的增氮控制试验,利用流动化学分析仪和静态箱-气相色谱法4次/月测定凋落物层和矿质层土壤无机氮含量、土壤-大气界面N_2O净交换通量以及相关环境因子,分析施氮类型和剂量对土壤氮素有效性、土壤N_2O通量的影响探讨氮素富集条件下土壤N_2O通量的环境驱动机制。结果表明:施氮类型和剂量均显著影响土壤无机氮含量,土壤NH_4~+-N的积累效应显著高于NO_3~--N。施氮一致增加寒温带针叶林土壤N_2O排放,NH_4NO_3促进效应最为明显,增幅为442%-677%,高于全球平均水平(134%)。土壤N_2O通量与土壤温度、凋落物层NH_4~+-N含量正相关,且随着施氮水平增加而增加。结果表明大气氮沉降短期内不会导致寒温带针叶林土壤NO_3~--N大量流失,但会显著促进土壤N_2O的排放。此外,外源性NH_4~+和NO_3~-输入对土壤N_2O排放的促进作用具有协同效应,在未来森林生态系统氮循环和氮平衡研究中应该区分对待。     

呼吸活性的下降可解释水分亏缺对银合欢根瘤固氮酶活性的抑制(英)

在温室条件下研究了水分亏缺对银合欢根瘤的水分关系、固氮酶活性（乙炔还原活性）、呼吸活性以及蔗糖代谢有关酶活性的影响。随着土壤含水量的下降,根瘤水势也相继下降。土壤干旱不但显著地抑制了根瘤乙炔还原的活性,而且对根瘤的呼吸活性、ATP的产生以及催化蔗糖降解的碱性转化酶和蔗糖合成酶的活性也具强烈的抑制作用。然而,根瘤可溶性总糖含量则不受土壤干旱的影响。用呼吸抑制剂DNP处理根瘤后,其固氮酶活性、呼吸活性及ATPI含量都受到极显著的抑制。这都表明,水分胁迫对根瘤呼吸活性及ATP产生的抑制可解释干旱条件下固氮酶活性的下降。     

不同花生品种根瘤固氮特点及其与产量的关系

花生根系着生根瘤,能够直接利用大气中的氮气作为氮源,在花生氮素供应中占有举足轻重的地位.而有关根瘤高效固氮的机理研究甚少.本研究在盆栽条件下,利用¹⁵N示踪技术,研究了19个花生品种根瘤固氮特点及其与产量的关系.结果表明: 不同品种根瘤数量、鲜质量、内含物质和固氮量等指标品种间存在显著差异.根瘤数量和鲜质量变异幅度分别为每盆170.59～696.15个和0.83～3.74 g,变异系数分别为36.1%和41.1%;豆血红蛋白含量和固氮酶活性变异幅度分别为每盆15.51～23.23 mg和2.75～20.46 μmol C₂H₄·h^-1,变异系数分别为13.1%和57.2%,后者明显高于前者,表明固氮酶活性除受豆血红蛋白含量影响外,同时受到其他因素的影响.根瘤固氮和全氮积累量变异幅度分别为每盆0.71～1.82和2.16～3.72 g,变异系数分别为21.6%和12.9%,前者明显高于后者,表明花生根瘤固氮不足时,其他氮源在一定程度上能自动补偿根瘤留下的匮缺.花生以根瘤固氮为主,供氮比例平均占总氮量的2/5以上,最高可达50%,培育高供氮比例的品种,可作为花生减氮栽培的途径之一.上述指标中,除根瘤数量外,其余指标间以及这些指标与产量均呈极显著正相关,表明根瘤固氮生理指标与根瘤供氮能力及最终产量密切相关,提高这些指标有助于同时实现高产和化肥减施.     

马桑结瘤固氮与光合作用的关系

马桑(Coriaria sinica)植株的结瘤量、根瘤固氮活性和固氮能力均与植株叶面积和光合能力呈显著的直线相关关系,叶面积大、光合能力强的植株结瘤量大,根瘤固氮活性高,固氮能力强。马桑根瘤固氮活性呈白天升高夜间降低的昼夜变化特点,昼夜变幅为10～20μmol C2H2/g.h,光合作用是引起固氮活性昼夜变化的主要因素,同时受土壤温湿度的影响,遮阴或光照不足将引起马桑结瘤固氮能力的大幅度降低。     

活体植物根瘤固氮酶活性的气相色谱法测定

本文改进了利用气相色谱分析活体豆科植物根瘤内根瘤菌固氮酶活性的方法,该方法比用传统的测量离体根瘤的方法所得结果更接近共生体的实际水平。本试验使用国产仪器和材料,组装了一个适合测量大豆(Glycine max)、野大豆(Glyeine soja)-大豆根瘤菌(Bradyrhizobium japonicum/Sinothizobium fredii)共生体完整植株根瘤固氮活性的装置。其特点是不损伤被测植株,并在植物正常进行光合作用的同时测量根瘤固氮酶活性,还可同步测量植株的光合作用和呼吸作用,特别适于研究共生体的连续变化。应用此装置侧量的结果与国外使用的全自动定型仪器的侧量结果一致。     

气候因子对银合欢共生固氮的影响

本文研究气候因子对银合欢共生固氮的影响。银合欢结瘤固氮有明显的季节性变化,夏秋结瘤多,固氮酶活性高,冬天及早春结瘤少,活性低。银合欢结瘤固氮的适宜温度为25-30℃,低于10℃或高于30℃时活性显著下降,处于0℃或45℃时活性极低,逆境温度处理时间越长活性越低。温度相近的条件下,土壤湿度对银合欢结瘤固氮的影响尤其突出,水分过多或干旱都严重影响结瘤固氮。遮光条件下银合欢根瘤固氮酶活性显著降低,晴天取样的根瘤固氮酶活性比阴天的高。银合欢根瘤固氮酶活性在一天中出现两个峰,第一个峰在11时,第二个峰在17-20时。离体根瘤的固氮酶活性随离体时间的延长而降低,表明植株光合作用产物对根瘤的供应及其在根瘤中的贮备对固氮酶活性有显著影响。     

谷氨酰胺合成酶在固氮鱼腥藻固氮调节中的作用

在MSX(methlonine sulfoximine,谷氨酰胺合成酶的不可逆抑制剂)存在下,固氮鱼腥藻(Anabaena azotica)所分泌的氨量和谷氨酰胺合成酶(GS)活力有较好的负相关性,证明谷氨酰胺合成酶-谷氨酸合成酶(GS-GOGAT)是固氮鱼腥藻氨同化的重要途径。在蛋白质合成受到氯霉素拟制时,NH_4~ 对固氮酶的失活是迅速的,同时GS活力有较大下降,表明NH_4~ 的调控酶的失活或降解。在氮固定条件下,固氮酶活力半衰期小于4小时,GS活力半衰期大于10小时,则GS并不是固氮酶的正调节因子。NH_4~ 和谷氨酰胺(gln)对固氮酶的失活作用随它的浓度增加而提高,但GS并没有这种相关性,低浓度NH_4~ (0.1—0.5mmol/L·NH_4Cl)对GS活力没有抑制作用,高浓度gln(1.0—2.0mmol/L)也没有抑制GS活力,说明GS并不直接调控固氮酶。MSX能消除NH_4~ 和gln对固氮酶的抑制作用,并与藻龄有关。     

光与氨对Rhodopseudomonas capsulata固氮活性的调节

光强是调节氨瞬间抑制Rps.capsulata光合固氮活性的一个因子。与弱光(500 lx)比较,强光(30000 lx)对固氮活性氨抑的启动推迟。被氨抑制了的固氮活性在强光下较在弱光下提前解抑。经光合作用解联剂处理的菌体,强光拮抗固氮活性氨抑的现象消失。菌体ATP库水平分析表明:在氨关闭固氮活性时,库量升高。氨的同化被阻抑时,氨对光合固氮的瞬间抑制消失,菌体ATP库保持恒定。对光强与氨抑制固氮活性之间可能涉及的机制进行了探讨。     

铵培养的粪产碱菌（Alcaligenes faecalis）中固氮酶的生物合成

粪产碱菌A—15的氮素同化途径在铵培养下以GDH途径为主,而氮培养下则以GS/GOGAT途径为主,DEAE—纤维素层析,SDS—PAGE及免疫学试验均证明,粪产碱菌在铵浓度高达30mmol/L时仍有固氮酶合成,但没有固氮活性。铵和氮培养两者细菌粗提液在电泳条带上有些差异。铵培养的粪产碱菌合成的固氮酶,在解阻遏后,仍可出现固氮活性。     

Studies on the Relationship Between Photosynthesis and Nitrogen Fixation in the Symbiotic System of Soybean and Nodule Bacteria( Rhizobium)

The relationship between photosynthesis of soybean and nitrogen fixation of the nodules by symbiotic Rhizobium was studied. The contents of total nitrogen and chlorophyll, the net photosynthetic rate and seed yield of soybean were much higher in either hydroponically cultivated or field-grown plants inoculated with Rhizobium B16–11C (or Clark nodulating strain) than in control without inoculation (or Clark non-nodulating strain). These results show that the symbiotic nitrogen fixation has a beneficial effect on photosynthesis. However, the effect was indirect and slow so that there was no change in the net photosynthetic rate of the soybean leaves until three clays after removing nodules from the soybean roots. On the other hand, decreasing the photosynthate supply to nodule by shade, defoliation or shoot removal of the soybean, the nodule activity declined significantly. It seems that the supply of photosynthate to root nodule is a limiting factor for symbiotic nitrogen fixation. However, the diurnal variation of the nodule activity could not be explained by change neither in the contents of sucrose and starch of the root nodules nor in the ambient temperature. The factor controlling the diurnal variation deserves further study.     

大豆-根瘤菌共生体系光合与固氮关系研究

水培大豆和田间生长的大豆,接种根瘤菌 Rhizobium B16-11C 后植株全氮含量、叶片叶绿素含量和净光合速率及种子产量都明显增加。比较 Clark 大豆的结瘤品系和不结瘤品系获类似结果。摘除根瘤后3天内叶片净光合速率无明显变化。大豆植株遮阴、去叶或切掉地上部导致根瘤活性明显下降。但去豆荚不能提高根瘤固氮的比活性。根瘤活性的日变化不能用根瘤蔗糖、淀粉含量或周围温度的变化来解释,其控制因子尚待深入研究。     

氮素形态配比对菜用大豆籽粒膨大过程中氮碳同化的影响

以菜用大豆品种‘理想95-1'为试材,通过蛭石盆栽试验研究了氮素不同形态配比对菜用大豆籽粒膨大过程中碳氮代谢的影响.结果表明:营养液中增加适当的铵态氮比例(25%～50%)有利于菜用大豆的生长发育,菜用大豆植株和荚果干鲜重、干物率显著增加,尤以硝铵比为75∶25最为显著.在高比例的硝态氮(100%)或铵态氮(75%)处理下,菜用大豆籽粒的硝酸还原酶(NR)和谷氨酰胺合成酶(GS)活性分别显著升高,氮代谢显著增强,可溶性蛋白含量迅速增加,但同期的籽粒淀粉酶活性较低,可溶性糖和淀粉含量显著下降,碳代谢受到显著抑制.在硝铵比为75∶25时,菜用大豆籽粒氮代谢强度适中,同期碳代谢显著增强,籽粒可溶性糖和淀粉含量显著升高,能维持籽粒正常的生理代谢,有利于菜用大豆籽粒发育过程中营养物质的积累.可见,硝态氮和铵态氮配比能显著影响菜用大豆籽粒发育过程中的碳氮代谢,籽粒碳氮代谢与其产量密切相关,可通过调节硝铵比来获得理想菜用大豆产量.     

Continuous CO2 enrichment leads to increased nodule biomass, carbon availability to nodules and activity of carbon-metabolising enzymes but does not enhance specific nitrogen fixation in pea

Recent research has shown that nodule nitrogen fixation is limited under a wide range of environmental constraints by lowered carbon flux within the nodule due to down-regulation of sucrose synthase activity. The aim of this work was to elucidate whether an increase in both carbon flux and activity of enzymes of carbon metabolism in nodules may lead to an increased nitrogen fixation. We report the effects caused by a continuous exposure to atmospheric CO₂ enrichment in nodulated pea plants. CO₂ enrichment led to an enhanced whole-plant growth and increased nodule biomass. Moreover, nodules of plants grown at increased CO₂ showed a higher sugar content as well as enhancement of some activities related to nodule carbon metabolism, such as sucrose synthase, UDP glucose pyrophosphorylase and phosphoenolpyruvate carboxylase. Indeed, acetylene reduction activity, measured by the classical technique, was increased more than four times. However, when specific nitrogen fixation was determined as hydrogen evolution, no significant differences were detected, consistent with the lack of changes of enzymes involved in nitrogen metabolism such as glutamate synthase and aspartate aminotransferase. These results are discussed in the context of the regulation of nitrogen fixation and nodule metabolism.     

Development of the nitrogen fixing apparatus in the legumes,Centrosema pubescens Benth., and Vigna unguiculata L. Walp.

The sequence of events leading up to the establishment of symbiotic nitrogen-fixation were studied in two tropical legumes, Centrosema pubescens Benth, and Vigna unguiculata L. Walp. Parameters measured included fresh and dry weights, chlorophyll and leghaemoglobin contents, as well as the activities of NADH-nitrate reductase (EC 1.6.6.1), and nitrogenase (nitric-oxide reductase-EC 1.7.99.2) in plants that were inoculated with suitable rhizobia or which were watered with potassium nitrate. Dry weight and photosynthetic activity of both species followed the sigmoidal pattern which is characteristic of most plants. Growth was little different in either a qualitative or quantitative sense whether nitrogen was supplied as nitrate or through dinitrogen fixation. Although the biochemical sequence of events was dependent on the limiting sensitivities of the individual assays used, the data suggest that nitrate reductase is the first measurable enzymatic activity in the nodules (and roots), followed by acetylene reduction and leghaemoglobin in that order. It is possible therefore, that low levels of symbiotic nitrogen fixation occur in the nodules in the absence of leghaemoglobin. Nitrate reductase activity in C. pubescens nodules was negatively exponentially correlated with nitrogenase activity of the same nodules, suggesting a changing metabolism in old nodules. These data are discussed in terms of environmental and physical factors known to control nitrogen fixation.     

不同植物构成的人工湿地对生活污水中氮的去除效应

测定由不同植物构成的人工湿地的氨态氮、硝态氮和亚硝态氮含量,对比不同植物对生活污水中氮的去除效率.结果表明,与不种植物的人工湿地相比,由风车草[Cyperus alternifolius L. ssp. flabelliformis (Rottb.) Kiikenth.]、香根草[Vertiveria zizanioides (Linn.) Nash]、芦苇(Phragmitas communis Trin.)和美人蕉(Canna indica Linn.)构成的人工湿地对氨态氮去除率分别提高6%、8%、11%和14%;对硝态氮去除率分别提高5%、6%、13%和9%;对亚硝态氮去除率分别提高5%、7%、10%和7%,说明种植芦苇和美人蕉的人工湿地对生活污水中的氮具有较好的去除效果.     

水稻根际兼性厌氧催娩克氏杆菌和阴沟肠杆菌的固氮与氢代谢

兼性厌氧细菌Enterobacter cloacae菌株E-26和Klebsiella oxytoca菌株NG-13的氢酶与固氮酶同时形成。固氮的最佳碳源为蔗糖、葡萄糖和丙酮酸,此外延胡索酸和苹果酸也能支持固氮。支持固氮的碳源也支持放氢,两者动力学基本一致。40％乙炔预处理后,吸氢活性下跌,放氢量未增加;NH_4~ 抑制固氮酶,但未导致放氢量降低;可能E-26菌株的放氢主要依赖于氢酶。菌株E-26和NG-13的吸氢反应,既能以O_2为电子受体,也能以延胡索酸、硝酸、MB为电子受体。但仅延胡索酸为电子受体时,E-26菌的固氮活性被分子H_2促进,它的氢吸收利用与固氮相偶联;而在CO_2和NH_4~ 代谢与H_2利用之间并无明显相关性,吸氢活性不被CO_2和NH_4~ 促进。