固氮螺菌的固氮分子调控研究进展

本文对巴西固氮螺菌周氨基因的结构和调控进行综述。其固氮基因的调控可分为两种水平：通过DRAT-DRAG系统的翻译后水平和通过NifA蛋白的转录水平。通过NifA活性进行调控的机理目前尚不明了。     

固氮螺菌突变株CWV-22对提高小麦固氮量的初步研究

固氮螺煎突变株CWV-22与玉米、小麦联合体的固氮作用经采用纯培养物和密闭培育装置试验已被证实。在此基础上进行了盆栽(砂培)试验,结果表明：在无NH+4存在下,接菌CWV-22和接菌Sp7的小麦联合体对比,小麦苗期每克干物质中的含氮量,前者比后者高2．1倍;在30mmoi／L NH}存在下,前者比后者高46mg;而在30mmoI／L。‘N埘存在下,小麦苗期植株中吸收的“N量,接菌CWV一22的比接菌Sp7的小麦联合体高13μg。     

氧对固氮螺菌(Azospirillum brasilense)Yu 62固氮酶活性的调节作用

本文研究了在好气条件下,在以谷氨酸为氮源的液体培养基中,固氮螺菌(Azospirllumbrasilense)Yu62固氮酶形成的条件及溶氧压对固氮酶活性的影响。厌氧使整体细胞固氮酶迅速失活;而见氧后固氮酶又重新恢复活性。Western blotting实验证实,这种可逆失活的分子基础,是由于固氮酶铁蛋白-亚基被修饰和去修饰。呼吸抑制剂KCN对固氮酶活性的抑制,亦是由于固氮酶铁蛋白被修饰。因此推论细胞内的能量状态可能是启动固氮酶活化酶系统的重要信号。谷氨酰胺合成酶的抑制剂MSX不能去除厌氧和KCN引起的抑制作用。结果表明：固氮酶活性的NH+4和厌氧关闭可能通过不同的机制起作用。     

巴西固氮螺菌巨大质粒的快速检测法

研究了巴西固氮螺菌(Rzosprrrllum brarrlense)巨大质粒的快速检测方法。由于巨大质粒(>1000Md)在提取过程中易于断裂,故用常规的方法不易得到满意的结果。本实验以较温和的Husch原位裂解法为基础,作了相应的改进,在电泳前采用0.05%SDS预洗及冻融处理,电泳时,先反向电泳”分钟,然后再正向电泳。所得结果重现率高,且方法简便易行。     

巴西固氮螺菌（Azospirillum brasilense）吸氢酶基因的研究及展望

固氮生物在固氮过程中不可避免地将产生电子的消耗和能量的损失;固氮酶每转化一分子儿为氨需消耗4对电子和16个ATP,同时释放出一分子H2。而吸氢酶对所产生氢气的氧化作用可提供固氮过程中所需的还原力,从而提高了固氮微生物的固氮效率。通过分子生物学的实验手段可进行巴西固氮螺菌吸氢酶基因（hup基因）的定位和分离克隆,并进一步构建含多拷贝hup基因的固氮基因工程菌,为提高固氮效率,增加农作物经济产量提供一种有效的氮素营养供给手段。氛是植物生长发育不可缺少的元素。氮气虽然占空气重量的75．54畅,但植物和大多数微生物都不…     

固氮螺菌耐高铵突变株的选育

应用亚硝基脏(N-nitrosoguanidine,NTG)诱变剂对固氮螺菌菌株Ma241、Ma99、Sp7和G14进行诱变处理后,在掭加了铵的类似物乙撑二胺(ethyleae diamina)的D6bcreiner无氯培养基中进行筛选．反复纯化,获得了在4 5 n、M NH}浓度以上,保持固氯酶活性的耐铵突变株共9株。突变株22的耐铵固氮酶活性最强,在75mM NH+4浓度下,固氮酶活性达到464n mol乙烯／mg蛋白·小时,在200m M NH+4浓度下,固氯酶话性仍有32nmol/mg蛋白·小时。     

固氮螺菌CWV-22突变株与玉米、小麦联合体的固氮作用

应用乙炔还原法和同位素15N示踪技术证明固氮螺菌CWV-22是具有耐高铵、泌铵能力的突变株。它在含有50mM NH+4浓度的纯培养固氮试验中,吸收”N量为135μg／mg蛋白,不接种的对照吸收“N量为零,接种Sp7的只有1／~g]mg蛋白,在测试允许误差之内,证明Sp7的固氮作用是不耐铵的。在密闭培育装置中,用15N示踪植物试验：1．种植玉米或小麦,接种不耐铵的。P7或耐铵的CWV一22菌株,不论在有或无NH,Ac的条件下,植物吸收的生物固定”N量均远远高于不接种细菌的对照植物,达4．5—9．0倍;2．接种耐铵CWV一22菌株不受NH(Ac存在的抑制,接种不耐铵sp7菌株则受到显著的抑制,但仍有一定的固氮作用,并将固定的”N输送到植物根、茎、叶里。经检测,在有NH．Ac条件下,根际砂中含nil+量降低到l--2mM(远离根际的砂中含N时为29．1raM),低于对。P7菌株的抑制浓度,可能是。P7仍有固氮活性。     

巴西固氮螺菌中PⅡ和Pz在固氮调节中的不同使用

在巴西固氮螺菌（Azospirillum brasilense)中,glnB和glnZ是两个高度同源基因,分别位于3.7kgb/EcoRI PstI和3.7kb/SalI的两个不同的染色体片段上。用卡那霉素盒（Km^r-cas-sette)插入法,对glnB和glnZ分别进行定位诱变,并获得相应的突变株,即glnB^-和glnZ^-。研究表明,glnB^-突变株丧失固氮酶活性,表现为Nif^-,glnZ^-象野生型菌株一样具有固氮酶活性。为了进一步研究这两个基因的功能,将glnB和glnZ分别构建在pVK100载体上形成重组质粒pVK-Ⅱ和pVK-Z,对glnB^-和glnZ^-突变株进行互补实验,进一步证明了glnB与固氮酶活直接相关性,而glnZ无此作用。同时,通过三亲接合法将pVK-Ⅱ和pVK-Z分别转移到巴西固氮螺菌野生型Yu62和具有一定抗铵能力的draT^-突变株中,使glnB和glnZ的拷贝数增加,进一步比较它们的固氮酶活性。结果表明多拷贝的glnB基因,能显著提高固氮酶活性,而多拷贝的glnZ对固氮酶活性无影响。同时,将pVK-Ⅱ和pVK-Z分别转移到nifA^-突变株中,结果表明glnB和glnZ均不能恢复nifA^-的固氮酶活性。     

固氮螺菌氢代谢与固氮作用的关系I.固氮螺菌放氢现象与吸氢能力的研究

本文研究了固氮螺菌(Azosptrillum brastlense)的放氢现象和吸氢酶活性以及与固氮作用的关系。测定了57株固氮螺菌的放氢现象及其固氮酶活性,其中不放氢41株,微放氢14株,其放氢量为2·63—31.00n mol C2H4／ml菌液·小时。放氢量较多的2株R38{和R256A都是从水稻根表上分离获得,其放氢量分别为185.75n mol H2／ml 菌液·小时和547．00 moIH2／ml 菌液·小时。测定了53株螺菌的吸氢酶活性,它们均具有吸氢能力,其吸氢量各异,0-63-27·38n mol H2／ml菌液。小时。生长在含有NH4CI培养基上的固氮螺菌既没有固氮能力,也不产氢。在无氮培养基上所产生的氢是固氮过程中放出的氢。实验结果指出,C2H2抑制氢酶的活性。当吸氢的菌株与放氢菌株混合培养时,其固氮酶活性比单株纯培养高,有氢存在时,固氮酶活性比不加氢时高。     

固氮螺菌氢代谢与固氮作用的关系II．苯环类化合物对固氮螺菌吸氢与固氮作用的影响

本文报道了苯环类化台物对固氮螺菌的固氮及吸氢作用的影响。试验结果表明,固氮螺菌能利用苯作为碳素营养,在无其他碳源存在的情况下,生长在含有50和500m肘浓度苯的培养基中,固氮螺菌表现出固氮和吸氢活性。0.5mM的苯酚对固氮螺菌的固氮和吸氢活性略有刺激作用,而I．OmM即表现较强的抑制作用。固氮螺菌完全不能利用对硝基苯酚和2,{一二硝基苯酚作为碳源,即使是0．1mM的浓度对螺菌的固氮和吸氢活性均产生抑制作用。     

固氮螺菌耐高铵突变株的生物学特性

本文报道9株固氮螺菌耐铵突变株,在培养基中有30—120m mol/L NH₄⁺存在时,具有强弱不等的固氮酶活性。而出发菌株在有微量NH_4~+存在时,固氮酶活性完全被抑制。耐铵突变株的其它特性与出发菌株相似。     

固氮螺菌中固氮酶活性的厌氧关闭与细胞内ATP／ADP比值的关系

本文研究了巴西固氮螺菌(Azospirillum brasilense)“玉-62”在以谷氨酸为氮源的好气液体培养条件下固氮酶活性厌氧关闭的机制。ATP 合成的解偶联剂 CCCP 使固氮酶迅速失活,Western blotting 实验证明这种失活的分子基础是固氮酶铁蛋白—亚基被修饰。用萤光素-萤光素酶法测定表明厌氧处理使细胞内 ATP/ADP 比值迅速下降,固氮酶活性亦迅速被抑制,重新供氧后细胞内 ATP/ADP 比值很快恢复到原水平,固氮酶活性亦迅速上升。CCCP处理亦使细胞内 ATP/ADP 比值迅速下降。低电位电子受体 Metronidazole 制固氮活性,但固氮酶铁蛋白不被修饰,细胞内 ATP/ADP 比值略上升。实验证明,细胞内 ATP/ADP 比值的变化是启动固氮酶铁蛋白修饰系统的信号分子。     

巴西固氮螺菌的周质蛋白与宿主相关性的研究

本文报道用一种微量的方法研究从小麦、玉米、水稻、谷子等作物根系分离到的30株巴西固氮螺菌的周质蛋白。结果表明:尽管经形态、生理生化等多项指标鉴定确认它们同属于Azospirillum brasilcnse (巴西固氮螺菌),但是来源于不同植物根表的菌株间的周质蛋白扫描图谱有明显的差异,而来自同一种作物根表的菌株间的周质蛋白图谱却很相似。从而表明,巴西固氮螺菌具有宿主特异性。     

固氮螺菌(Azospirillum.brasilenseYu-62)中固氮酶活性的氨关闭现象

固氮螺菌(A.brasilense)Yu-62在以谷氨酸为氮源好气液体培养条件下,氨离子使固氮酶迅速失活,Western blotting实验证明这种失活的分子基础是固氮酶铁蛋白一亚基被修饰.测定加NH_4~ 后细胞内α-ketoglutarte和glutamine的含量.α-ketoglutarate/glutamine比值在加NH_4~ 后瞬间下降然后上升,而细胞内ATP/ADP的比值没有明显变化.谷氨酸合成酶的抑制剂azaserine使固氮酶失活.Western blotting实验表明这种失活的分子基础也是固氮酶铁蛋白一亚基被修饰.测定加azaserine后细胞内α-ketoglutarate及glutamine比值的变化以及外源α-ketoglutarate及glutamine对细胞固氮活性的影响,表明细胞内一些小分子化合物的变化可能是作用于固氮酶活性氨关闭的重要因素.     

巴西固氮螺菌Yu62由水稻和烟草根部向茎、叶的迁移运动

巴西固氮螺菌(Azospirillrm brasilence)是重要的植物促生内生菌之一.用gfp基因标记固氮螺菌后接种无菌的水稻和烟草幼苗的根部,限制培养一定时间后,用共聚焦激光显微镜观察,结果表明:除了根部有发荧光的螺菌定殖外,螺菌还分布在茎、叶的表皮细胞,皮层细胞和维管系统组织的细胞间隙.从根、茎、叶器官分离固氮螺菌,都存在有较高的螺菌群体密度.这一结果证明螺菌在植物内存在着从根部向茎、叶顶端的迁移现象.这一发现为研究巴西固氮螺菌在窠主植物体内的迁移运动的机制、与植物细胞间的分子相互作用及其对植物的促生作用奠定了生态学和细胞形态学的基础,也为实际应用提示了进一步的科学依据,具有重要的科学和实践意义.