固氮蓝藻对水稻肥效的初步研究

在农业增产中,氮肥的充足与否起着决定性的作用。在我国广大面积的耕地上,氮肥来源主要靠粪便肥、厩肥、绿肥和部分的化学肥料,因此一般都感到氮肥不够充足。在提高农作物的产量上,如何增加氮肥肥源,便成为当前生产上的关键问题了。利用固氮细菌作为作物的生物氮肥肥源,是一个新的途径,由于固氮能力较强强的固氮细菌,大半是好气性的,嫌气性的固氮能力较低,因此,在旱地作物上应用还是较为适宜,     

植物内生固氮菌及其固氮机理研究进展

氮素是植物生长必不可少的元素,植物内生固氮菌不仅能够在植物体内产生氮素以供植物利用,而且在自然界氮素循环过程中发挥积极作用,对农业可持续发展具有重要意义。近年来,植物内生固氮菌逐渐成为研究热点。由植物内生固氮菌的发现、作物共生、侵入途径、固氮机理、促生作用机制等方面系统地综述了植物内生固氮菌的研究进展,探讨了植物内生固氮菌新的研究思路以及一些尚未解决的问题,以期为植物内生固氮菌及生物固氮研究提供参考。     

联合固氮

1定义氮素是构成生命物质最重要的元素之一。自然界只有某些微生物能直接将大气中的氮透过固氮酶还原成NH,这类微生物包括细菌,蓝绿藻、放线菌等。在固氮的细菌中有一类属于自由生活的类群,它们定殖于植物根表（有的能侵人根表皮和外皮层的细胞间隙）和近根土壤中,靠根系分泌物生存,繁延,与植物根系有密切的关系。但宿主植物并不形成特异分化的结构。植物与细菌之间的这种共生关系称联合共生固氮。这类固氮菌称联合固氮菌。联合共生固氮的概念是1976年由巴西Dobereiner实验室提出的。ZO年来联合固氮的研究受到世界各国科学家的重视…     

苔藓-蓝藻共生体关系与固氮能力研究进展

苔藓-蓝藻共生体(BCS)能固氮, 是养分贫瘠地区森林氮输入的不可忽视的来源。BCS关系与固氮能力研究为科学认识生态系统氮输入与氮循环过程和机理提供了新的视角和有效途径, 具有重要的理论价值。然而, BCS关系、固氮作用与机理的研究迄今未受到足够关注, 报道较少, 认识仍然是零星而片段化的。基于系统查阅的相关文献, 该文综述了BCS的种类组成与共生关系类型、固氮能力及所固定氮的去向及其影响因素和作用机理, 指出了存在的问题及需要深入关注和亟待突破的4个研究方向。     

建立农田固氮系的综述

很久以来人们就十分重视氮素在植物营养中的重要作用。为保证高产稳产农田对氮素的需要,在积极利用生物氮源,建立高水平、高功效的氮素循环体系方面,国内外都积累了许多经验。一、生物氮在现代化农业中的意义农田生态系中氮素来源有两个途径,非生物途径主要是化肥工业——氮肥;生物途径是微生物的固氮作用;其他如厩肥,高杆还团的氮素主     

土壤pH调控固氮植物和非固氮植物间的氮转移

氮作为构成蛋白质的主要成分, 是植物生长的必要营养物质。陆地生态系统普遍存在土壤氮缺乏的现象, 混交种植模式中固氮植物可以将生物固定的氮转移给非固氮植物, 是满足非固氮植物氮需求的途径之一。明确固氮和非固氮植物间氮转移的影响因素有助于恢复退化生态系统, 构建稳定群落, 增加生态系统生产力。为了量化环境及生物等因素对氮转移的影响, 该研究采用文献调研法, 对118组氮转移比例(氮转移量占非固氮植物氮含量的比值, P_transfer)文献和实验数据(包括21种固氮植物和23种非固氮植物)进行了线性混合模型分析。结果表明土壤pH是影响P_transfer变化的最主要因素(解释量为44.04%), 其次为年平均温度(解释量为9.14%)以及固氮与非固氮植物生物量比值(解释量为2.95%), 而作为随机因素的固氮和非固氮植物物种差异的解释量为16.52%。此外, 碱性土壤中P_transferr显著高于酸性土壤。在酸性土壤中, 年平均温度(解释量为12.49%)和土壤总氮含量(解释量为11.72%)是影响P_transfer差异的主要因素, P_transfer随着年平均温度和土壤总氮含量的增加而显著增加。而在碱性土壤中, P_transfer差异主要受到固氮与非固氮植物生物量比值(解释量为13.29%)、年降水量(解释量为10.73%)和土壤总氮含量(解释量为9.33%)的调控。相对于酸性土壤, 碱性土壤能够显著增加固氮与非固氮植物生物量比值进而增加P_transfer。同时, 在碱性土壤中P_transfer与年降水量和土壤总氮含量呈显著正相关关系。这些结果对提高固氮和非固氮植物间的氮转移, 有效缓解土壤氮对非固氮植物生长的限制以及构建稳定群落具有重要意义。     

海岸带地区的固氮、氨化、硝化与反硝化特征

海岸带是海洋环境中受人类活动影响最大、生物地球化学循环最为活跃的地区。这一地区氮的生物地球化学循环包括 :生物固氮、有机氮的氨化、氮的硝化、反硝化等 4个主要过程。概括性地介绍了有关这四个过程的发生机制、环境影响因素及研究方法等方面的研究动态、进展、存在的科学问题与今后的研究方向。过去十几年来 ,固氮主要集中在对束毛藻属的研究上 ,其间有两个重要发现 ,一是生物固氮在海洋氮循环中的作用远比人们以前的想象要重要得多 ;二是蓝细菌已经在海洋中存在了 2 0亿年 ,它们有可能调节大气中的 CO2 ,进而影响全球气候。由于有机物的结构千差万别 ,含氮有机物的氨化过程可能是一个简单的矿化反应 ,也有可能是一系列复杂的代谢过程 ,在水解酶的作用下含氮有机物降解为下一级化合物。硝化过程分两步进行 ,氨的硝化为反硝化细菌提供了重要的硝酸盐来源 ,通常采用同位素方法来研究硝化过程。发生在沉积物中的反硝化过程是氮循环的关键步骤 ,反硝化过程一方面减少了海水中初级生产者可利用的氮 ,另一方面产生了终结产物 N2 和 N2 O,而 N2 O是一种温室气体 ,可能影响全球气候变化     

高氮抑制豆科植物结瘤固氮机制研究进展

豆科植物通过与根瘤菌共生,形成根瘤并进行生物固氮。豆科植物的结瘤固氮作用在农业上具有减肥增效、改良土壤等重大意义。然而,高氮会抑制豆科植物结瘤固氮,形成"氮阻遏"效应。着重论述了高氮抑制豆科植物结瘤的分子机制,包括氮素通过结瘤自调控AON(Autoregulation of nodulation)信号、NLP(NIN-like protein)转录因子、植物激素信号等途径抑制根瘤数目和发育的最新进展;并探讨了高氮抑制根瘤固氮活性的假说及争议,包括亚硝酸盐毒性和碳饥饿等,以期为提高豆科植物应对"氮阻遏"效应提供理论基础。     

植物的共生固氮体系

氮是植物生命活动中不可缺少的重要元素之一。大气中的氮尽管为79％,但这种游离氮只有少数固氮细菌和蓝藻才能吸收利用,绿色植物却不能直接利用。这些细菌、蓝藻把大气中的游离氮固定转化为含氮化合物,成为植物所能吸收的氮,就称为生物固氮作用。固氮生物之所以能催化还原N2成NH3,是由于它含有固氮酶。固氮酶是一种结构复杂、功能特异的酶,由铁蛋白和钼铁蛋白组成。     

海洋生物固氮研究进展

海洋生物固氮因可以支持初级生产所需的氮而在全球碳氮循环中具有重要作用。从二十世纪九十年代分子生物学和15N2同位素示踪法应用于固氮研究领域以来, 逐渐发现了单细胞固氮蓝藻和异养固氮细菌的重要性, 是近年来海洋固氮研究领域的最大进展之一, 表明以前基于束毛藻为主要固氮生物估算的固氮量可能低估了生物固氮在全球海洋生物地球化学循环中的地位。另一方面, 传统的海洋生物固氮研究仅局限于热带亚热带的寡营养盐区域, 对高营养盐区域如上升流、河口等高营养盐区域较少关注, 因此有必要对这些区域的生物固氮进行重新评估和再认识。综述了国际固氮研究的最近进展, 主要包括固氮生物多样性及分布特征、生物固氮的限制性因素、研究方法以及存在的问题。同时综述了南海生物固氮方面的最新进展和问题。     

固氮红细菌(Rhodobacter azotoformans) YLK20去除无机氮的影响因素

【背景】不产氧光合细菌(Anoxygenicphototrophicbacteria,APB)作为一类重要的微生物资源,在水产养殖水体氮污染的修复方面已有广泛研究与应用。养殖水体环境复杂,含多种有机物,尤其是有机氮显著影响菌体除氮功效。【目的】在高浓度无机三态氮(氨氮、硝氮和亚硝氮)共存体系中,阐明小分子有机碳、有机氮和盐度对固氮红细菌(Rhodobacter azotoformans) YLK20去除无机三态氮的影响规律及机制,挖掘针对性强和适应性广的高效除氮菌株。【方法】采用RAST和KEGG方法分析YLK20基因组碳氮代谢途径及耐盐机制;采用次溴酸钠氧化法、紫外和N-(1-萘基)-乙二胺分光光度法分别测定氨氮、硝氮和亚硝氮含量。【结果】基因组显示,YLK20拥有EMP、HMP、TCA、固氮、氨化、氨同化和反硝化碳氮代谢途径,含有soh B、nha C、bet B和gbs A等多种耐盐基因。丙酮酸钠、乙酸钠、柠檬酸钠、乙醇和甘露醇是YLK20生长和去除无机三态氮的良好有机碳,葡萄糖和果糖的存在降低了无机三态氮去除能力,蔗糖体系中硝氮和亚硝氮能被良好去除,但氨氮去除能力较低。在高浓度蛋白胨(3.21 g/L)和尿素(1.43 g/L)体系中,YLK20仍能高效去除无机三态氮。YLK20能在3%盐度内生长良好,低盐度时该菌株能良好去除无机三态氮,高盐度时亚硝氮去除能力受到严重抑制。YLK20对海水和淡水实际养殖水体中的无机三态氮有良好去除效果。【结论】YLK20主要通过氨同化和反硝化途径去除无机三态氮,尤其在高浓度有机氮环境中也能高效去除;该菌株适应盐度范围广,兼可适用于淡水和海水养殖水体;该菌株生长和无机三态氮去除影响因素、规律及除氮机制的阐明,可为APB微生物制剂的合理应用提供指导。     

固氮生化遗传学研究进展Ⅰ.

人类需要蛋白质食物。蛋白质可来自植物,也可来自动物,但最终还是来自植物。蛋白质由氨基酸组成。植物吸收土壤中氮化物同化成氨基酸,然后合成蛋白质。在耕作区为植物利用的氮有限,必须施加大量人工合成氮肥。近年来,世界能源危机,用当前高温高压方法合成氮肥受到很大限制。其实,地球上氮肥主要来源于生物。有些微生物可将空气中不能为植物直接利用的氮气转化为氨,称为生物固氮。固氮生物有自生固氮的克氏肺炎杆菌(K.pneumoniae)     

新疆地区结瘤固氮的豆科植物调查

世界上有豆科植物748属19700种,据报告在研究过的365属3108种豆科植物中,实际结瘤的豆科植物为2839种。新疆为典型的内陆干旱地区,分布着47属400种豆科植物,是新疆植被中主要类群之一,为干旱区生态体系中有效氮的主要     

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。     

硝酸盐调控豆科植物与根瘤菌共生固氮的机制研究

氮是植物生长发育所需的大量营养元素之一。硝态氮不仅可以被植物直接吸收利用,还可以作为重要的信号分子调控植物对氮素的响应、吸收、代谢相关基因的表达,从而影响植物的生长和发育。豆科植物可以通过与根瘤菌共生互作来获得生长所需的氮,但共生固氮是一个耗费植物能量的过程。当土壤中存在高浓度的氮素时,氮作为信号分子会影响共生固氮基因的功能从而抑制共生固氮过程。目前的研究表明,硝酸盐通过局部和系统的调控方式抑制共生固氮过程;结瘤自主调控(Autoregulation of nodulation,AON)和NLPs(NIN-like proteins)转录因子在硝酸盐抑制豆科植物根瘤形成中有着重要的作用。本文结合最近的研究进展,重点讨论NLPs转录因子和AON途径在硝酸盐抑制共生固氮过程的作用。     

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.     

植物氮高效利用研究进展和展望

氮是影响植物生长发育的重要矿质营养元素,也是叶绿体、核酸、蛋白质以及很多次生代谢产物的重要组成成分。增加氮肥施用是农作物增产的主要手段,但同时也会带来土壤酸化、水体富营养化、农业生产成本增加等问题。提高氮肥利用效率(nitrogen use efficiency, NUE)是解决这一问题的主要途径。现就近年来植物中氮素吸收、转运、同化及氮信号转导的分子机制等研究进展进行概述,以期为作物氮高效利用的分子设计育种提供理论基础。     

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。     

固氮蓝藻对水稻肥效的初步研究

在农业增产中,氮肥的充足与否起着决定性的作用。在我国广大面积的耕地上,氮肥来源主要靠粪便肥、厩肥、绿肥和部分的化学肥料,因此一般都感到氮肥不够充足。在提高农作物的产量上,如何增加氮肥肥源,便成为当前生产上的关键问题了。     

水位和施氮对若尔盖高寒湿地土壤非共生固氮的影响

高寒湿地中土壤微生物固氮是氮元素进入生态系统的主要途径之一,环境因子变化对土壤固氮功能的影响仍不明晰。在四川若尔盖高寒湿地搭建了由27个生态模拟箱组成的中宇宙实验系统,通过控制水位和模拟氮沉降,研究水位变化和施氮对土壤非共生固氮的影响。实验设计了3水位水平×3施氮水平共9个处理,测定了生态模拟箱中表层土壤的非共生固氮速率,土壤碳、氮含量,以及地上植物生物量和植物氮含量,比较不同水位和施氮处理下非共生固氮速率的变化规律并分析其与土壤和植物碳、氮含量的关系。研究发现：生态模拟箱中土壤非共生固氮速率范围是0.003-7.35 μg N g^-1 d^-1,从不淹水到淹水的处理土壤非共生固氮速率提高约2倍。施氮处理中固氮速率随土壤含水量升高而增强的敏感性高于施氮对照处理,且施氮处理下的生态模拟箱中土壤有机碳含量显著升高,据此推测施氮可能使淹水的生态模拟箱中的浮游植物提高生产力而释放可利用有机碳,从而间接促进土壤非共生固氮。本研究获得以下结论：（1）若尔盖高寒湿地中土壤水位是限制固氮速率的重要因子;（2）施氮背景下土壤含水量对非共生固氮的促进效应更明显。