非共生生物固氮的重要作用和研究进展

生物固氮在氮气的同化中具有巨大的作用．在自然生态系统中生物固氮有3种方式，其中关于豆科植物与根瘤菌的共生固氮研究的较多，细菌自生固氮和联合固氮常被忽视。文章系统地介绍了自身固氮和联合固氮方式．并对其在生态系统中的重要作用进行了综述，同时分析和评价了生物固氮的研究和应用前景。     

禾本科牧草根部固氮菌的研究(简报)

很多研究表明,许多禾本科作物和牧草的根际、根表面以及根组织内存在固氮微生物,所谓保持着联合共生关系,称为联合共生固氮作用。自70年代初巴西学者Dobereiner发现一些固氮细菌与野生禾本科植物的根系进行联合固氮以来,引起了许多学者的注意,并进行了很多工作,相继报道了固氮微生物同禾本科作物玉米、谷子、高梁、小麦、水稻以及禾本科牧草等根系的联合固氮。我们对羊草的根系联合固氮情况作了调查研究。     

蚯蚓及植物促生根际细菌对土壤中氮和钾有效性的影响

采用室内试验的方法研究不同接种方式接种威廉环毛蚓(Pheretima guillelmi)、植物促生根际细菌(钾活化细菌(Bacillus mucilaginous PDSK-1)和固氮细菌(Azotobacter chroococcum PDSN-5))对土壤中固氮细菌和钾活化细菌的生长、土壤脲酶的活性以及土壤钾有效性的影响.7种接种方式均明显增加了土壤中固氮细菌和钾活化细菌的生长.蚯蚓活动对土壤中固氮细菌生长的影响有限,但明显增加了钾活化细菌的生长.接种蚯蚓、接种固氮细菌、接种蚯蚓和固氮细菌均明显增加了土壤中脲酶的活性.土壤中脲酶活性和速效钾的浓度分别与土壤中固氮细菌与钾活化细菌的数量成显著正相关关系(P＜0.05).试验结果表明,混合接种方式是一种有潜力的生物技术,可以用来减少农业生产中化肥的施用量.     

小麦改良的新途径—固氮

一、固氮的细菌种 集约农业的发展导致人们十分重视生物固氮的研究,以便节约能源。含有固氮酶的细菌能固定大气氮,使气态氮(N_2)还原成铵态氮(NH_4~+)。一些细菌不需任何帮助自身就能固氮,另一些则需共生寄主的作用才能固氮,这些共生寄主通常是真核物种。 在固氮方面,除了豆科植物和细菌的共生关系外,也有证据表明固氮细菌和非豆科     

固氮螺菌(Azospirillum)的研究进展

生物固氮是生物科学中一个重要的研究课题。对共生固氮微生物,如根瘤菌(Rhizo-bium),自生固氮微生物,如固氮菌(Azotobacter)的研究已有上百年的历史了。联合固氮(Associative Nitrogen Fixation)是近几年来才明确提出的一个概念,可以说是生物固氮中的一个新领域。联合固氮微生物不同于共生固氮微生物,它不与寄主植物形成特殊的组织。但也不同于自生固氮微生物,它紧密地附在根表,甚至有人报导它可存在于根组织内。目前发现的联合固氮类型都是细菌—植物联合固氮。固氮螺菌(Azospirillum)是其中一种主要的固氮细菌,由于它与禾木科作物联合固氮而受到重视。     

甘薯组培苗接种固氮醋酸杆菌的初步研究

固氮醋酸杆菌是一种从甘蔗中分离的固氮细菌。通过对组织培养的甘薯进行接种，发现固氮醋酸杆菌可以侵染到甘薯体内并定殖；指示剂显色反应和从接种植株体再分离细菌结果显示，固氮醋酸杆菌可以从根系或茎基部的伤口进入植株体内，并可到达根、茎、叶等器官中定殖；研究还发现接种固氮醋酸杆菌可以显著提高甘薯组培苗的生物量和叶片叶绿素含量，表明其有利于植株生长和氮营养的改善。     

长期有机污水灌溉对土壤固氮细菌种群的影响

固氮细菌是土壤生态系统中十分重要的功能群之一,在土壤氮素循环中发挥着不可替代的作用。本文通过传统培养方法和固氮基因（nifH）PCR—DGGE指纹图谱分析方法,从微生物功能群角度,研究了长期有机污水灌溉对土壤表层和亚表层固氮细菌种群数量和多样性的影响。结果表明,土壤表层固氮细菌数量随土壤污染的增高而不同程度减少,亚表层自生固氮菌数量无明显变化。从DGGE指纹图谱结果来看,对照清洁土壤的固氮细菌种群多样性较丰富,其Shannon指数在表层为2．4674,在亚表层为2．8210,分别高于受有机污水灌溉不同年限的土壤固氮细菌种群shannon指数,且种群的相似程度有所差异。说明种群结构发生了一定的变化。改清灌3a和改清灌30a土壤固氮细菌种群shannon指数分别略有增加,但种群结构并没有得到完全恢复。污水灌溉对土壤固氮细菌种群的影响具有长期的生态效应,是导致土壤生态与结构功能改变的重要因素之一。     

接种蚯蚓及植物促生根际细菌对甘蓝生长·营养元素吸收的影响

[目的]为阐明混合接种蚯蚓及植物促生根际细菌技术在蔬菜生产中的作用。[方法]采用室内盆栽试验的方法,研究接种蚯蚓、植物促生根际细菌(固氮细菌和钾活化细菌)对甘蓝生长的影响以及甘蓝对氮和钾的吸收。[结果]7种接种方式均明显促进了甘蓝根上部分的生长,其中混合接种蚯蚓、固氮细菌和钾活化细菌处理下甘蓝根上部分生物量最大。5种接种方式(接种蚯蚓、双接蚯蚓和固氮细菌、双接蚯蚓和钾活化细菌、双接钾活化细菌和固氮细菌以及混合接种)下甘蓝地上部分氮的吸收量在0.05水平显著高于对照。[结论]混合接种方式是一种有潜力的生物技术,可以用来减少蔬菜生产中化肥的施用量。     

氧对内生固氮菌的调控及其防护机理

联合固氮菌在植物固氮中发挥了重要的作用,但由于受到多种环境因素的限制,固氮效率一般都较低,因此联合固氮菌对植物的主要贡献不是提供氮化合物,而是分泌植物激素,促进宿主的生长。植物内生固氮菌的发现为从事植物固氮方面的研究开辟了一个新的方向。植物内生固氮菌是指那些定殖在植物内部,并且可与植物宿主联合固氮的细菌。由于这些微生物定殖在植物体内,周围有充足的碳源和适合固氮的低氧分压,因此它们在固氮方面具有更大的优势。     

菊花·月季·香石竹联合固氮细菌的分离筛选

介绍了菊花、月季和香石竹联合固氮细菌的分离筛选方法,发现菊花、月季、香石竹根际都不同程度地存在着联合固氮细菌,为开创非豆科花卉联合固氮领域作了初步研究。     

光合细菌-根瘤菌最佳施用配比的研究

利用光合细菌与大豆根瘤菌混合菌液处理的大豆,其固氮活性的生理生化指标较它们的纯培养物均有显著提高,说明光合细菌与大豆根瘤菌的固氮活性具有协同作用。主要对光合细菌与根瘤菌协同效应进行研究,包括不同比例的光合细菌与根瘤菌混合施用对大豆根系活力、叶片叶绿素含量和生物学特性的影响。结果证实:光合细菌与根瘤菌混合施用比例不同对大豆根系活力、叶片叶绿素含量和生物学特性提高程度也有所不同。从经济效益等多方面考虑,初步认为光合细菌与根瘤菌施用比例为2:1比较适合。     

美国固氮基因研究获突破 能让植物自行合成氮肥

正美国圣路易斯华盛顿大学日前发布新闻公报说,该校研究人员通过移植固氮基因,成功使一种光合作用细菌获得了从空气中吸收氮的能力。这将有助于研究植物固氮技术,培育不需要施氮肥的农作物。将空气中游离态的氮转化为含氮化合物的过程叫氮的固氮。植物没有固氮能力,只有一些豆科植物能利用共生细菌间接固氮。为保证产量,现代农业     

辣椒叶际固氮菌分离筛选及抑菌活性

为后续研制叶面微生物菌肥提供优良固氮菌种，以辣椒为研究对象，利用选择性培养基分离、筛选辣椒叶际固氮细菌，测定其固氮能力和植物病原菌的拮抗能力并对性能优良的菌株进行16S rDNA分子生物学鉴定。研究表明，从辣椒叶际共分离得到2株具有高效固氮性能的自生固氮菌LJ-1和LJ-2,分别鉴定为不动杆菌(Acinetobacter sp.)和根瘤菌(Rhizobium sp.),固氮酶活性分别达93.26和102.23 U·L^-1。两株菌具有广谱抗真菌活性和耐酸碱能力，对油菜菌核病菌、番茄灰霉病菌和棉花立枯病菌抑制效果可达50%以上。因此，辣椒叶际固氮菌LJ-1和LJ-2是具有固氮和生防作用的多功能细菌，可为进一步研发优良的叶际固氮菌肥提供微生物资源。     

高效固氮芽孢杆菌筛选及其生物学特性

 【目的】筛选高效固氮芽孢杆菌,研究固氮微生物固氮酶活性、竞争适应能力与接种固氮效能的关系,探讨接种固氮芽孢杆菌对根际细菌多样性的影响。【方法】采用无氮培养基富集、加热筛选固氮芽孢杆菌。乙炔还原法测定固氮酶活性,采用盆栽小白菜选育高效固氮芽孢杆菌、研究菌种竞争适应能力与接种固氮效能。通过形态、生理生化特征和16S rDNA序列分析鉴定菌种。【结果】筛选到了3株固氮酶活性相对较高、固氮能力较强的菌株GD062、GD082和GD282,初步鉴定为芽孢杆菌Bacillus spp.和类芽孢杆菌Paenibacillus sp.。进一步的研究结果表明菌株GD082竞争适应能力较强,在盆栽试验自然土壤条件下接种固氮效能与施用化肥试验处理效果相当,可望进一步研发用于生产固氮微生物肥料。试验结果同时显示,供试菌株的固氮酶活性与其接种固氮效能并不直接相关,菌株的竞争适应能力对接种固氮效能影响很大,接种固氮芽孢杆菌使小白菜根际土壤细菌多样性显著增加。【结论】接种固氮微生物为农作物提供氮素养分具有生产实践意义。高效固氮菌种的筛选是一个复杂的过程,菌株的固氮酶活性与其接种固氮效能并不直接相关,竞争适应能力对接种固氮效能影响很大。筛选到的芽孢杆菌GD082固氮酶活性较高、固氮能力较强、竞争适应能力很强,可望进一步研发成为优良的固氮微生物肥料生产用菌种。     

国外农业

正固氮基因研究获突破美国圣路易斯华盛顿大学日前发布新闻公报,该校研究人员通过移植固氮基因,成功使一种光合作用细菌获得从空气中吸收氮的能力。这将有助于研究植物固氮技术,培育不需要施氮肥的农作物。圣路易斯华盛顿大学的研究人员在     

水稻内生联合固氮细菌阴沟肠杆菌营养及其配方的研究

阴沟肠杆菌(Enterobacter cloacae)J115和G161是2株具高固氮活性的水稻内生细菌.经研究发现,2株固氮细菌的营养要求基本相似,具体配方为:2%葡萄糖或蔗糖、1%蛋白胨或2%牛肉浸膏、0.02%K_2HPO_4、0.1%酵母膏.另外,添加硝态氮(KNO_3)对2株固氮细菌的生长有明显的抑制作用,但氨态氮[(NH_4)_2SO_4]则对细菌生长无影响.     

澳洲坚果种植地土壤固氮微生物群落结构和多样性

采用qPCR和高通量测序技术对固氮相关基因(nifH)进行检测，探究农业果园经营形式下土壤固氮微生物的群落结构、多样性及其影响因素。结果表明，种植地pH值在5.0左右，属于典型的酸性土。综合分析发现，澳洲坚果园种植地带养分含量明显升高，并且种植区域养分含量也存在较大差异，说明土壤肥力分布不均。与未种植区域相比，种植区域固氮细菌(相关基因nifH)群落丰富度和多样性指数均呈下降趋势。变形菌门(Proteobacteria)为含nifH基因的固氮细菌群落优势菌门，相对丰度为18.21%～79.69%,并且种植使土壤固氮菌群落结构发生了改变。实时荧光定量PCR结果表明，固氮相关基因(nifH)拷贝数在7.325×10⁶～5.120×10⁷之间。土壤理化因素与功能基因拷贝数相关性结果表明，nifH基因拷贝数与AK、OP、NH⁺₄-N、NO^-₃-N、TN、OM等的含量均呈极显著负相关。澳洲坚果种植地中固氮细菌以变形菌门(Proteobacteria)为最优势的菌群，...     

玉米内生联合固氮菌的分离与鉴定

试验对玉米内生固氮菌进行分离、鉴定,并研究内生细菌与玉米的联合固氮活性。结果表明,从玉米中分离出5株具有联合固氮活性的菌株,分别为1株弯曲假单胞菌NFR19(Pseudomonas geniculata),2株产酸克雷伯氏菌NFL28与NFSt18(Klebsiella oxytoca),1株节杆菌NFR7(Arthrobacter sp.),1株纤维化纤维菌NFR10(Cellulosimicrobium cellulans)。研究首次分离出具有固氮活性的纤维化纤维菌,并证实节杆菌具有固氮活性。从环境中筛选新的玉米内生固氮菌资源,促进玉米生长,为玉米内生联合固氮细菌的应用奠定基础。     

衡水湖湿地土壤氮素利用微生物区系初探

衡水湖湿地土壤氮素利用细菌区系的分布调查结果表明:总体分布情况为氨化细菌＞脱氮细菌＞反硝化细菌＞亚硝酸氧化细菌＞氨氧化细菌＞固氮细菌;水平分布数量为氨化细菌、固氮细菌及硝化细菌是东湖芦苇湿地＞西湖芦苇香蒲沼泽,反硝化细菌与脱氮细菌分布则相反;垂直分布数量为氨化细菌及硝化细菌随土层加深而减少,固氮细菌、反硝化细菌及脱氮细菌随土层加深先上升后下降.     

华北落叶松根际土壤氮素细菌类群和氮素代谢研究

采用经典的统计学方法和相关性及排序分析,连续3年(2017—2019年)研究不同林龄华北落叶松(幼林、中林、成熟林和过熟林)根际土壤氮素细菌类群和氮素代谢,并探讨了土壤氮素细菌类群和土壤养分含量之间的关系.结果表明:(1)华北落叶松根际土壤pH值显著低于非根际土壤(P<0.05),根际土壤有机碳、全氮和有效磷的含量均显著高于非根际土壤(过熟林除外),根际和非根际土壤有机碳、全氮和有效磷的含量呈一致的变化趋势,随着华北落叶松林龄的增长表现出先增加后降低的趋势,在成熟林阶段达到最大值.(2)华北落叶松根际和非根际物种丰富度指数、均匀度指数和碳源利用指数随着林龄增加呈先增加后降低趋势,在成熟林阶段达到最大值;幼林、中林和成熟林根际丰富度指数、均匀度指数和碳源利用指数显著高于非根际土壤,而过熟林根际与非根际土壤差异不显著.不同林龄根际与非根际土壤微生物优势度指数差异不显著.(3)参与氮素循环的细菌共4类11属,其中固氮细菌有拜叶林克氏菌属、慢生根瘤菌属、根瘤菌属和弗兰克氏菌属,硝化细菌有硝化杆菌属和亚硝化螺菌属,反硝化细菌有假单胞菌属、罗尔斯通菌属、伯克氏菌属、芽孢杆菌属和链霉菌属,氨化细菌有芽孢杆菌属和假单胞菌属.(4)土壤养分含量和微生物多样性指数与固氮细菌相对丰度密切相关,其中土壤pH值对土壤固氮细菌相对丰度贡献为负,土壤养分含量对土壤固氮细菌相对丰度贡献为正,是土壤固氮细菌相对丰度的重要影响因素.(5)冗余分析结果显示,土壤环境因子分别解释了根际和非根际土壤固氮细菌相对丰度的83.38％和80.93％的总特征值,由此表明,土壤环境因子对土壤固氮细菌相对丰度有显著影响.其中对土壤固氮细菌相对丰度影响较大的有有机碳含量和全氮含量,而pH值对土壤固氮细菌相对丰度影响为负.