生物固氮研究的前景

本世纪初以来全球农作物单位面积产量不断增长,在一定程度上依赖于氮素化肥的施用量不断增加。农作物依赖于施用氮素化肥所获得的增产实际上是以消耗能源和污染环境为代价所取得的。在大气中氮气含量接近８０％,但这种氮气并不能直接为高等植物吸收利用。人类自从发现豆科植物与根瘤菌共生结瘤固氮现象以来对生物固氮研究已有１１２年之久,我国对生物的共生固氮现象也进行了长达６２年的探索性研究。然而,关于生物固氮,特别是非豆科农作物的生物固氮,还有许多问题有待于进一步研究。目前,生物固氮研究已经被列为“国际生物学计划”中…     

外源nfeC基因导入快生型大豆根瘤菌菌株HN01的行为分析

ｎｆｃＣ基因是从慢生型大豆根瘤菌中克隆到的，与竞争结有关的基因。     

2,4—D诱地高粱结瘤与根瘤菌（ORS—571）共生固氮研究

报道了以植物激素２，４－Ｄ（２，４－二氯苯氧惭酸）处理高粱，并接种ＯＲＳ－５７１根瘤菌，诱导高粱根系结瘤并与结瘤组织共生，表现出固氮活性。     

植物和细菌的共生关系

豆科植物取氮有道，靠和根瘤菌形成的共生关系固定大气中的氮。固氮过程的关键在于有一个促使根瘤菌的进入同时又有拒绝土壤中大量不受欢迎的入侵者的分子识别系统。1990年，该识别系统中的一种成分被确定了。这种成分虽然形式各异但学名都叫结瘤因子（NOD）。NOD是由根瘤菌产生的，它是根瘤菌攻破植物根毛锁从而进驻植物体的钥匙。     

结瘤信号途径中相关调控蛋白的研究进展

以模式豆科植物与根瘤菌的共生固氮为视角,介绍近年来在结瘤信号途径中筛选到的能够与已知关键调控蛋白相互作用的新蛋白,综述了相关新蛋白在共生结瘤过程中发挥的重要作用,进一步补充和完善了结瘤早期信号转导途径,为豆科植物与根瘤菌共生关系的研究提供参考.     

旋扭山绿豆快生型根瘤菌DI51菌株的研究

作者从旋扭山绿豆(Desmodium intortum)根瘤中分离到快生型根瘤菌DI51菌株.其生长速度在指数生长期为0.222代/时,在30℃下液体振荡培养30～48小时后明显混浊.容易利用蔗糖、蕈糖、鼠李糖、甘露醇和α—酮戊二酸等多种碳源,而不利用淀粉和纤维素.能利用磷酸氢二铵和谷氨酸等氮源,但利用酵母膏最好,不利用蛋白胨和尿素.在酵母膏—甘露醇或蔗糖或葡萄糖等培养基上降低pH使B·T·B(溴麝香草酚兰)变黄,而在酵母膏—柠檬酸、丙酮酸等培养基提高pH使B·T·B变蓝或深蓝.不产生3—酮基乳糖.7天使石蕊牛奶培养基pH升高和形成乳清环,而30天后变酸.研究结果表明DI51菌株是Desmodium属中一些种的一株快生型有效根瘤菌株.     

豆科树种凝集素和根瘤菌胞外多糖结合反应与结瘤的关系

通过3种结瘤豆科树种合欢（Albizzia julibrissin）、马蹄针（Sophora davidii）、刺槐（Robinia pseudoacacia）和3种不结瘤豆科树种双决明（Cassia bicapsularis）、伞房决明（C．corymbosa）、黄槐决明（C．suffruticosa）的凝集素与13种根瘤菌胞外多糖的结合反应，在合欢、马蹄针和刺槐这3种树种中除合欢的凝集素不能与92-76菌株结合外，其余都能发生结合反应。而不结瘤的双决明、伞房决明和黄槐决明中也存在能与根瘤菌发生反应的凝集素，其中黄槐决明的凝集素可以与这13种根瘤菌株的胞外多糖都能发生凝集反应，但最终不能结瘤。因此豆科树种的凝集素与根瘤菌胞外多糖的结合可能仅是根瘤菌被吸附于豆科树种的根表，是它们之间建立共生体系的一个前提条件。     

两株花生根瘤菌的比较研究及结瘤能力的测定

从花生根瘤中筛选出两株生长速度差异明显的花生根瘤菌:1K(快生型),2M(慢生型),通过16S rDNA测序分析并结合生理生化实验确定两种根瘤菌分别为中华根瘤菌和慢生根瘤菌。对二者的生理特性、抗逆性和结瘤能力等指标进行了研究,发现慢生型虽然在生长速度、抗逆性等方面明显不及快生型,但是结瘤能力比快生型要强。     

Present status and development on biological nitrogen fixation research in China

This presentation introduces the advances in biological nitrogen fixation research abroad, in particular,describes the great progress and achievements on its research in China as follows: collection of rhizobial resources and establishment of the largest database of Rhizobium in China, correction and development of Rhizobium taxonomy in international; discovery of a couple of nif genes, identification and unification of linkage among the nif gene operons of Klebsiella pneumoniae, finding of regulative mechanism of positive regulation nif gene and its sensitivity to oxygen,temperature; finding of the activity of nodulation gene nodD3 product in Sinorhizobium meliloti which is not controlled by flavonoid produced from its host alfalfa; finding of the association between expression of genes coding the products for carbon utilization and nitrogen metabolism and their regulations; chemical synthesis of nodulation factor of Sinorhizobium meliloti; constructions of engineered nitrogen fixers and utilization in practice based on the research of gene expression and regulation; chemical simulation of the structure and function of nitrogenase and bringing forward the model of nitrogenase active center for the first time in international and synthesis of model compounds which were paid attention by colleagues abroad. Finally, the development of nitrogen fixation research in China in future has been put forward, suggesting that the nif gene regulation and its role in providing crops with nitrogen element, signal transduction and molecular interactions between Rhizobium and legume, coupling between carbon and nitrogen metabolisms, nitrogen fixation and photosynthesis, and functional genomics of nitrogen-fixing nodule symbiosis, etc., would be actively worked on.     

短程硝化生物脱氮技术

短程硝化生物脱氮处理技术是近年来国内外水处理研究的一个热点。文章结合国内外的研究现状,简要地介绍了短程硝化的反应机理,分析了影响亚硝酸累积的主要因素,探讨了短程硝化的实现途径并对其所存在的问题进行了客观的分析,最后展望了短程硝化发展前景及目前需要解决的问题。     

不同电子供体对厌氧系统生物脱氮效率及微生物群落分布状态的影响

在厌氧条件下,分别以葡萄糖、甲醇和邻苯二甲酸氢钾作为电子供体对NO3--N进行厌氧反硝化实验,每种电子供体设定两个C/N比,分别为4∶1和10∶1.实验结果表明:在2种C/N比情况下,葡萄糖与甲醇作为电子供体时,总氮的去除速率一致,且都比邻苯二甲酸氢钾作为电子供体时要快.当C/N=4时,总氮的去除速率要快71%,而当C/N=10时,总氮的去除速率的差距只有7%.不同有机物作为反硝化的电子供体时,活性污泥样本中的微生物菌落检出情况表现出3个反应体系中具有各自优势的厌氧菌群、硝化及反硝化菌群明显特征.该微生物群落的分布特点反映出不同有机物作为电子供体时反应系统状态的差异性.     

豆科植物-根瘤菌共生固氮的分子机理

与豆科植物－根瘤菌共生固氮有关的基因涉及根瘤菌基因和宿主基因，根瘤菌基因有结瘤基因（nodD,nodAB-CIJ和hsn基因），根瘤菌细胞表面结构基因（exs,lps和ndv基因）和固氮基因（nif和fix基因）；宿主基因主要是结瘤素基因（ENOD和NOD基因）。根瘤菌结瘤基因表达后诱导产生结瘤因子。在根瘤发育过程中，这些基因在根瘤菌与植物之间进行着信息交换，并且具有不同的表达水平。结瘤因子和植物激素对它们进行着调节。     

突缘拟凹背蝗生物学特性初步研究

突缘拟凹背蝗Ｐｓｅｕｄｏｐｔｙｇｏｎｏｔｕｓ ｐｒｏｍｉｎｅｍａｒｇｉｎｉｓ Ｚｈｅｎｇ ｅｔ Ｍａｏ在云南大理地区１年发生１代,产于土中的虫卵于９月中,下旬开始孵化,卵期平均９０．５ｄ;蝗蝻５龄,历时１８４．５ｄ,主要以３龄蝗蝻越冬;次年５月上,中旬开始羽化,不久即交配交卵,每雌虫平均产卵２４．９个,成虫寿命１８－２３ｄ,于６月下旬至８月上旬相继死亡,已知有多种天敌。     

氧化沟工艺及其生物脱氮原理

系统介绍了氧化沟工艺的基本工艺特征和运行方式等,结合国内外研究的进展,对同时硝化反硝化的形成机理及其对不单独设置缺氧段的氧化沟工艺的应用进行了分析,对于氧化沟的存在的问题和发展前景做了展望。     

Submerged culture of Magne-tospirillum gryphiswaldense under N2-fixing condition and regulation of activity of nitrogen fixation

A submerged culture technique for Magnetospirillum gryphiswaldense under the nitrogen-fixing condition (microaerobic and N-limited) was set up. In N-limited medium with Na-lactate as a sole carbon source, the optical density (A600 nm) and activity of nitrogen fixation of cells were 1.3 and 217 nmol of ethylene produced per hour per A600nm respectively within 21 h by three times of feeds. The pH and temperature were controlled at 7.2 and 30℃ respectively, and the oxygen concentration was controlled by sparging with N2 containing 0.4%-0.8% of O2. The activity of nitrogen fixation of cells was obviously inhibited by oxygen and ammonium. It indicated that the posttranslational regulation of nitrogenase existed in M. gryphiswaldense.     

费氏中华根瘤菌042BS(Rhizobium fredii 042BS)蛋白质组学初步研究

为了从蛋白质水平阐明根瘤菌的固氮机理,扩大其宿主植物范围,应用蛋白质组学技术(2-DE),分析比较了能够在大豆和苜蓿上跨宿主结瘤的费氏中华根瘤菌042BS与已经完成基因组测序的根瘤菌模式菌株苜蓿中华根瘤菌(Rhizobium meliloti 1021)的蛋白质表达图谱差异。经过图像分析检测到二者分别有436和428蛋白点。其中约有50个蛋白点初步认为二者所共有的。     

诱导不结瘤豆科树种结瘤固氮的研究

根据国内外有关诱导非豆科作物结瘤固氮的现状,结合作者几年来的工作,对诱导不结瘤豆科树种结瘤固氮的可行性进行了探讨,并报道了作者近年来人工诱导不结瘤的豆科树种—山皂荚(Gledtsia melanacantha)的试验结果。