甘蔗内生固氮菌液浸种对甘蔗生长前期氮代谢相关酶活性的影响

为研究甘蔗内生固氮菌液浸种对甘蔗生长前期氮代谢相关酶活性的影响,分别用从甘蔗品种桂糖28号、新台糖22号、B8中分离获得的3种内生固氮菌及其混合液对甘蔗浸种处理,并测定与氮代谢相关酶活性指标。结果表明,接种甘蔗内生固氮菌对甘蔗叶片硝酸还原酶活性和谷氨酰胺合成酶活性具有普遍而明显的促进作用,而对谷草转氨酶与谷丙转氨酶的影响则因甘蔗品种差异表现出不同效果;巴西品种B8的谷草转氨酶与谷丙转氨酶活性显著提高,但固氮菌对本地品种桂糖28号和新台糖22号的谷草转氨酶与谷丙转氨酶活性影响不大。     

广东箣竹内生固氮菌生理特性及促生效果研究

从广东箣竹中分离、筛选得到5株固氮酶活性高且稳定、生长势强的内生固氮菌株,对其生理特性、环境适应性及其对植物的促生效果进行了系统研究.结果表明:在无氮培养、温度18～40 ℃时,菌株均能生长且有固氮酶活性,其最适生长及固氮的温度为26～37 ℃;在偏酸(pH值5.0)和偏碱(pH值8.0)的条件下,菌株均能保持较强的生长势和较高的固氮酶活性,并能通过调节自身代谢适应环境的酸、碱变化,使培养液趋近中性;培养液中NaCl浓度在0.5～2.5 g·L-1、(NH4)2SO4浓度在0.05～0.50 g·L-1时,菌株均能保持旺盛生长且有较高的固氮酶活性.接种水稻试验表明:菌株对植物的生长有一定的促进作用.     

狗牙根内生固氮菌生长条件

从已分离的多个狗牙根(Cynodon dactylon)内生固氮菌株中筛选到两株固氮酶活性较高的菌株7D和BM13,为明确固氮菌株对环境因子的适应性,研究了在不同的生长环境条件下菌株的生长量。采用Ashby无氮培养基,测定了温度、pH、渗透压以及不同氮源和碳源等环境条件对固氮菌生长的影响。结果表明,在10~40℃的温度范围内、pH值3.92~9.64的酸碱环境和30g·L~(-1) NaCl的高渗透压下,固氮菌7D和BM13均能正常生长;菌株能耐受0~10mmol·L~(-1)的NH_4~+和NO_3~-,而且能利用蔗糖、甘油、麦芽糖、甘露醇和葡萄糖等多种碳源生长。说明狗牙根内生固氮菌株7D和BM13对环境因子有很强的抗逆性和适应性,但两菌株之间存在一定差异,可望进一步研发成为优良的固氮微生物肥料生产菌种。     

内生固氮菌在水稻上的应用效果研究初报

采用盆栽和田间小区试验,探讨了水稻接种2种内生固氮菌对其生长发育的影响,结果表明:水稻接种内生固氮菌后表现出固氮特性,促进了水稻的分蘖,提高了水稻产量,且Whr50菌株的总体效果要优于Hwo52菌株;与常规栽培处理相比,水稻接种内生固氮菌后根系活力较强,特别是表现在对根系吸收活跃表面积的影响上;而在水稻生长后期,2种固氮菌的固氮能力增强,造成水稻植株出现明显贪青现象.     

内生固氮菌研究进展

综述了植物内生固氮菌生物多样性、生物学特性、生理特性,与寄主植物的相互作用及应用前景等方面的研究进展。     

Agronomic evaluation of Herbaspirillum seropedicae strain ZAE94 as an inoculant to improve maize yield in Brazil

Diazotrophic bacteria applied as a seed inoculant can improve the grain yield of several crops including maize. The current study aimed to test the agronomic efficiency and contribution of biological nitrogen fixation(BNF) of the endophytic diazotroph Herbaspirillum seropedicae strain ZAE94 to maize under field conditions. Eighteen field assays were conducted in four different locations during consecutive years on two hybrids and two varieties of maize in a random block design with four replicates using a peat-based inoculant. The inoculant containing the ZAE94 strain was applied without nitrogen(N)fertilization or with 40 kg N ha~(-1) and was compared to the application of 40 and 80 kg N ha~(-1) without inoculation. Crop productivity and N accumulation in the grain were evaluated in addition to ~(15)N natural abundance(δ~(15)N) to evaluate BNF in the treatments without N fertilization. Fertilization at 40 kg N ha~(-1) plus bacterial inoculation produced crop yields similar to the treatment with 80 kg N ha~(-1) and increased grain N content, especially in the off-season with 40 kg N ha~(-1). The inoculation treatments showed lower δ~(15)N values than the non-inoculated treatments, which was most evident in the off-season. The BNF contributed about 30% of N accumulated in plants inoculated with ZAE94. On average, 64% of the N fertilized plots showed an increase of the parameters evaluated in the inoculated treatments, compared with the control. Inoculation also increased root length, root volume, and leaf area, and these parameters were positively correlated with plant weight using a hydroponic assay. This study revealed that the application of H. seropedicae inoculant increased the amount of N in plants owing to BNF, and there is a better chance of yield response to inoculation under low N fertilizer application in the off-season.     

内生固氮菌HAUM10对水稻的侵染定殖规律及促生效应

试验以从表面灭菌的稗草中分离到的一株内生固氮菌HAUM10为对象,研究发现该菌具有较强的产固氮酶和吲哚乙酸能力.乙炔还原法测定其所产固氮酶的活性为0.824 μmol C2H4/(mL·h),液相色谱法测定其产吲哚乙酸量为15.44 μg/mL.将HAUM10用gfp基因标记后接种水稻,观察其在水稻中的侵染定殖规律,发现在接种后第7天,gfp标记的HAUM10主要定殖于根内通气组织和韧皮部细胞,少量定殖在叶鞘中.盆栽试验表明,HAUM10促进水稻叶绿素合成,有利于光合作用,在水稻生长后期促进氮、磷元素由叶向穗转移.     

紫云英季土壤固氮微生物对外源碳氮投入的响应

【目的】分析不同外源有机物料（稻草、葡萄糖）及氮素投入对紫云英季土壤固氮微生物的调控作用,为我国南方紫云英-水稻轮作体系中秸秆还田及化肥减施增效提供支持。【方法】采用盆栽试验,共设7个处理,即CK（对照,不添加有机物料和氮）、稻草等量添加并配施不同量氮素（分别表示为Rs、RsN₁和RsN₂,对应C/N比分别为66、25和13）;等秸秆碳量添加葡萄糖并配施不同量氮素（即Glc、GlcN₁、GlcN₂）、调整C/N比与秸秆添加相应处理保持一致。采集紫云英快速生长期土壤样品,利用Illumina Miseq PE300高通量测序和绝对定量PCR技术分析固氮功能基因nifH及固氮微生物群落特征。【结果】单独添加外源秸秆或葡萄糖处理的土壤C/N与对照无明显差异,但增施氮肥后C/N比呈下降趋势,GlcN₂处理土壤C/N显著低于对照;对于土壤速效养分,Rs和RsN₁处理土壤NO₃ ^--N含量与CK类似,但RsN₂处理明显增加了60%;而添加葡萄糖处理土壤NO₃ ^--N含量整体较高（增幅为35%—79%）;稻草单独添加或与氮素配施对土壤速效磷含量无明显影响,添加葡萄糖处理则显著降低其含量,降幅为16%—24%,但不同氮水平之间无明显差异。不同处理土壤nifH基因拷贝数为80.4×10 ⁶—140.5×10 ⁶ g ^-1土,稻草和葡萄糖添加处理nifH基因拷贝数较CK呈增加趋势,而增施氮素后有所下降。外源碳、氮添加导致固氮微生物α-多样性较CK整体降低,但α-多样性对氮素的响应因碳源种类而异,即稻草添加后增加氮素供应（RsN₁和RsN₂）处理土壤固氮微生物物种数目和Chao 1指数较Rs显著降低,降低幅度分别为6%—11%和13%—15%,而添加葡萄糖后增施氮肥则对α-多样性有一定促进作用。PCoA结果显示土壤固氮微生物群落结构主要因碳源种类差异而聚集为不同组别,受氮水平供应的影响相对较小。属水平上不同物种对外源碳、氮添加的响应存在明显差异：慢生根瘤菌（Bradyrhizobium）相对丰度最高,而外源碳、氮添加后较CK明显降低,且稻草添加处理的降低幅度（12.3%—19.7%）小于葡萄糖添加处理（31.6%—40.5%）;第二优势菌属（地杆菌,Geobacter）对碳源添加的响应趋势与Bradyrhizobium相反,与CK相比,葡萄糖添加处理Geobacter相对丰度的增加幅度（170%—270%）明显大于秸秆添加处理（25.0%—54.6%）。同时,多元回归树、RDA及相关性分析表明土壤固氮微生物丰度、多样性和群落结构组成主要受土壤NO₃ ^--N和速效磷的影响较大。【结论】氮素供应对固氮微生物多样性和群落结构的调控作用受碳源种类（或秸秆和葡萄糖中碳源有效性差异）影响;同时,不同碳源添加后造成土壤速效磷含量的差异也可能是影响紫云英季土壤固氮微生物群落组成的重要环境因子。     

Symbioses of Cyanobacteria in Marine Environments: Ecological Insights and Biotechnological Perspectives

Cyanobacteria are a diversified phylum of nitrogen-fixing, photo-oxygenic bacteria able to colonize a wide array of environments. In addition to their fundamental role as diazotrophs, they produce a plethora of bioactive molecules, often as secondary metabolites, exhibiting various biological and ecological functions to be further investigated. Among all the identified species, cyanobacteria are capable to embrace symbiotic relationships in marine environments with organisms such as protozoans, macroalgae, seagrasses, and sponges, up to ascidians and other invertebrates. These symbioses have been demonstrated to dramatically change the cyanobacteria physiology, inducing the production of usually unexpressed bioactive molecules. Indeed, metabolic changes in cyanobacteria engaged in a symbiotic relationship are triggered by an exchange of infochemicals and activate silenced pathways. Drug discovery studies demonstrated that those molecules have interesting biotechnological perspectives. In this review, we explore the cyanobacterial symbioses in marine environments, considering them not only as diazotrophs but taking into consideration exchanges of infochemicals as well and emphasizing both the chemical ecology of relationship and the candidate biotechnological value for pharmaceutical and nutraceutical applications.     

秸秆添加量对土壤生物固氮速率和固氮菌群落特征的影响

【目的】研究不同秸秆添加量对土壤固氮速率及固氮菌群落结构的影响,为我国秸秆还田及化肥减施增效提供支持。【方法】采用室内培养试验,除对照（C0: 0）外共设5个秸秆添加梯度（C1：0.2 mg·g^-1;C2：1.0 mg·g^-1;C3：2.0 mg·g^-1;C4：4.0 mg·g^-1;C5：10.0 mg·g^-1）,采用¹⁵N₂标记的方法,在黑暗条件下培养28 d后收集土壤样品,进而对生物固氮速率进行定量,利用Illumina PE250高通量测序和荧光定量PCR技术分析固氮功能基因nifH的丰度及群落特征。【结果】随着秸秆添加量的增加,土壤硝态氮含量显著下降,铵态氮含量无显著变化,土壤pH有下降趋势。同时,生物固氮速率显著增加,C3、C4及C5处理在培养期间（28 d）潜在固氮速率为87—96 kg N·hm^-2·a^-1,相比于对照提高了38.1%—52.4%。各处理固氮微生物nifH基因拷贝数变化范围为5.48×10⁷—9.20×10⁷ copies/（g soil）,其中,相比于C0,C4及C5处理固氮微生物nifH基因拷贝数均显著提高（P<0.05）。随着秸秆添加量的增加,C4、C5水平的香农-威尔指数显著低于其他4个处理（P<0.05）,其他4个处理多样性无显著差异。主成分分析（PCoA）结果显示土壤固氮微生物群落结构主要因秸秆添加量差异而聚集为不同组别。固氮微生物在门水平上分为变形杆菌（Proteobacteria）,蓝细菌（Cyanobacteria）,厚壁菌（Firmicutes）和放线菌（Actinobacteria）和螺旋体菌（Spirochaetes）。随着秸秆添加量的增加,蓝细菌相对丰度有先增加再降低的趋势;在属水平上,不同优势菌属对秸秆添加量的响应存在明显差异,慢生根瘤菌（Bradyrhizobium）为数量最丰富菌属,随着秸秆添加量的增加,C5相较于C0、C1、C2、C3水平相对丰度差异显著（P<0.05）,显著增加了12.07%—14.13%。与生物固氮速率呈正相关的贺氏伪枝藻属（Scytonema hofmanni）随着秸秆添加量的增加其相对丰度逐渐增加,但当秸秆添加量达C5水平其相对丰度反而降低（P<0.05）。同时,最小偏二乘路径分析（PLS-PM）,冗余分析(RDA)及相关性分析表明生物固氮速率和土壤固氮微生物群落受秸秆添加量和NO₃^--N含量影响较大。【结论】土壤生物固氮速率随着秸秆添加量的增加而增加,秸秆对固氮的促进作用主要源于秸秆添加降低了土壤NO₃^--N含量,进而促进慢生根瘤菌（Bradyrhizobium）、贺氏伪枝藻属（Scytonema hofmanni）和固氮螺菌属（Azospirillum）等固氮菌属微生物的生长。根据本试验结果计算,相比于不添加秸秆,添加秸秆4.0 mg·g^-1后,土壤生物固氮速率约增加26 kg N·hm^-2·a^-1,可显著降低我国氮肥需求。