联合固氮菌研究进展
植物与细菌协同固氮研究
植物与细菌协同固氮研究植物是人们为了生存和发展而依靠的物质基础之一。
在植物的成长和繁殖过程中，氮素是一个必不可少的元素，但自然界中的氮素主要以N2的形式存在，而植物无法利用N2。
为了获得足够的氮素，人们往往使用化肥。
然而，长期以来过度使用化肥，引起了土地退化问题，而且现在对环境保护的要求越来越高，我们需要寻找一种更加环保的氮素肥料。
在此背景下，植物与细菌协同固氮成为可行的方案。
什么是固氮？在自然界中，氮的主要来源是大气中的N2，这种氮气体极其稳定，植物无法利用。
而固氮就是指将N2转化为有机物的过程。
固氮是一个自然界非常重要的化学过程，通过这一过程可以生成氨、亚硝酸盐和硝酸盐等化合物，进而形成氮素的生物循环，一些化学反应会把氮化合物变为N2，而另一些化学反应则会把N2合成微生物可利用的化合物。
绝大部分固氮过程都是由细菌完成的。
什么是植物与细菌协同固氮？植物通过吸收土壤里的氮素来满足自己的生长和繁殖需求，而土壤里的氮素也需要从其他途径获得，例如动物的排泄物、植物残余物和细菌的代谢过程等。
细菌可以分为好的细菌和坏的细菌，其中一些好的细菌可以与植物形成共生关系，为植物提供生长所必需的氮。
这种协同固氮的作用方式可以让植物在土壤贫瘠或滴灌等环境中获得更稳定的氮素供应。
植物与细菌协同固氮的机理细菌通常可以分为两类：自由生活的细菌和共生的细菌。
自由生活的细菌不和任何其他生物形成共生生活，而且在生存环境不受限制时，它们可以依靠自身吸收空气中的氮气而生存。
共生细菌则更多是与植物形成的共生关系，住在植物的体内或植物根系周围，为植物提供必要的氮素。
通常，共生细菌在接触到植物根系时，会形成根瘤，从而与植物建立联系。
根瘤中的固氮菌会吸收植物根部提供的C源（一般来自光合作用）作为生长所需的能量，然后将自由态氮转化为氨。
这个化学过程需要一些酶参与，最终产生的NH3会作为固定的氮源为植物供应所需的氮元素。
通过这种方式，植物可以利用细菌的力量为自己提供足够的氮素，这是单靠自身无法完成的。
结缕草根际联合固氮菌培养条件研究
基 础 上经过 进 一步 试验得 到 了菌株 的典型 生 长 曲线 。试 验数 据 对 于 了解 掌握 菌株 的 生 长规律 以及 作 为 生物 茵肥加 以利 用具有 重要 的意 义 。 关 键词 ：结 缕草 ； 合 固氮茵 ； 养 条件 ； 型生 长 曲线 联 培 典
中图分 类 号 ：Ｑ ９ －３ ３３ ５ 文 献标 识码 ：Ａ 文章 编号 ：１ ０ —５ ０ ２ １ ） ５０ ６— ４ ０ ９５ ０ （ ０ １ ０ —０ ５０
分别将 菌株 接 种 到 Ｌ Ｂ液 体 试 管 培 养 基 中 ， 每个 菌 种
接种 ４管 ， 别 于 １ 、 ５ ２ 、５ ３ 、 ５ ４ 、 ５℃振 荡 分 ０ １ 、 Ｏ ２ 、Ｏ ３ 、０ ４ 培养 （ ８ ／ ｉ）４ ， 后 测 定 每个 菌 株 的 Ｏ 。 １ ０ｒ ｒ ｎ ８ｈ 然 ａ Ｄ∞
收稿 日期 ： ０ １０ －８ ２ １－２０ ；修 回 日期 ： ０ １０ ・０ ２ １ －５２ 基 金 项 目 ： 南 省 自然 科 学 基 金 （ ０ ０ ９ “ 缕 草 根 际 联 海 ３９０）结
合 固氮 菌 的分 离 、 定 及 筛 选 ” 助 鉴 资
作者 简介 ： 晓波 （ ９ ８）男 ， 张 １７ 一 ， 山西岢岚 人 ， 士 ， 师 ， 博 讲 从
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培养基 为 Ｌ Ｂ液体 培养 基［ １ 。
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植物联合固氮菌修复土壤重金属污染的研究进展
植物联合固氮菌修复土壤重金属污染的研究进展
植物联合固氮菌修复技术是一种将植物和固氮菌相结合的土壤修复方法。
植物作为修复剂可以通过吸附、积累、稀释等方式减少土壤中重金属的含量，而固氮菌则能够促进植物生长，并且通过固氮作用提供植物所需的氮源，增强其耐受重金属污染的能力。
近年来，研究者们对植物联合固氮菌修复土壤重金属污染进行了广泛的研究。
选择适宜的植物种类是成功修复土壤的关键。
一些植物如大豆、苜蓿等具有良好的耐重金属污染能力和固氮能力，适宜用于修复重金属污染的土壤。
研究者们通过调控土壤环境因子，如土壤pH值、有机质含量等，来影响植物吸收和转移重金属的能力。
研究者们还通过改良固氮菌来提高其抗重金属污染的能力，或者通过选择具有高效固氮菌株进行植物联合修复。
这些研究结果表明，植物联合固氮菌修复技术可以显著降低土壤中重金属的含量，并促进土壤生态系统的恢复。
目前植物联合固氮菌修复技术还存在一些问题和挑战。
需要进一步研究植物与固氮菌之间的互作机制，以及修复过程中的相互作用。
需要进一步优化修复的操作方法和条件，提高修复效果。
还需要研究长期修复对土壤生物多样性和生态系统功能的影响。
还需要进行更多的研究和实践来完善植物联合固氮菌修复技术。
植物内生固氮菌的研究进展
·１５０·ＣｈｉｎｅｓｅＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＢｕｌｌｅｔｉｎＶ０１．２１Ｎｏ．２２００５Ｆｅｂｒｕａｒｙｈｔｔｐ：／／ｚｎｔｂ．ｃｈｉｎａｊｏｕｒｎａｌ．ｎｅｔ．ｃｎ植物内生固氮菌的研究进展覃丽萍ｔ，黄思良２，李杨瑞１，２（１广西大学农学院广西南宁５３０００５；：广西农业科学院广西南宁５３０００７）摘要：植物内生固氮茵是指定殖于植物体内与宿主植物进行联合固氮的一类微生物，不但具有固氮作用。
还有生物防治、促进植物生长的作用。
对植物内生固氮茵的研究始于上个世纪８０年代，至今已一从甘蔗、水稻等多种作物中分离到多种内生固氮茵。
综述了１０多年来内生固氮茵的研究进展，对固氮醋酸杆茵∞ｃｅｔｏｂａｔｅｒｄｉａｚｏｔｒｏｐｈｉｃｕｓ）等几种内生固氮茵的生理、生物学特性及其侵染方式、传播途径和固氮机理进行了较全面的概述。
并对应用内生固氮茵的可能性和意义，以及需要注意的问题作了一些探讨。
关键词：生物固氮；内生固氮茼；固氮酶ＲｅｓｅａｒｃｈＰｒｏｇｒｅｓｓｉｎＥｎｄｏｐｈｙｔｉｃｄｉａｚｏｔｒｏｐｈＱｉｎＬｉｐｉｎ９１，ＨｕａｎｇＳｉｌｉａｎ９２，ＬｉＹａｎｇｒｕｉｌ’２（１ＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＣｏｌｌｅｇｅｏｆＧｕａｎ萨ｉＵｎｗｅ瑙毋，Ｎａｎｎｉｎｇ５３０００５；２Ｃｕａｎ舒ｉＡｃａｄｅｍｙｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｎａｎｎｉｎｇ５３０００７）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｅｎｄｏｐｈｙｔｉｃｄｉａｚｏｔｒｏｐｈｓｉｓｔｈｅｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍｓｃｏｌｏｎｉｚｉｎｇａｎｄｆｉｘｉｎｇｎｉｔｒｏｇｅｎｗｉｔｈｉｎｐｌａｎｔｓ．Ｔｈｅｓｅｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍｓｈａｖｅｂｅｅｎｆｏｕｎｄｔｈａｔｔｈｅｙｍａｙｆｕｎｃｔｉｏｎａｓｂｉｏ－ｃｏｎｔｒｏｌａｎｄｐｌａｎｔｇｒｏｗｔｈ－ｐｒｏｍｏｔｉｎｇａｇｅｎｔｓ．ｒ１１ｌｅｓｔｕｄｙｏｎＥｎｄｏｐｈｙｔｉｃｄｉａｚｏｔｒｏｐｈｓＷａＳｓｔａｒｔｅｄｉｎ１９８０ｓ．Ｕｐｔｏｔｏｄａｙ．ｍｕｌｔｉｐｌｅＥｎｄｏｐｈｙｔｉｃｄｉａｚｏｔｒｏｐｈｓｈａｖｅｂｅｅｎｉｓｏｌａｔｅｄｆｒｏｍｖａｒｉｏｕｓｃｒｏｐｓｓｕｃｈａｓｓｕｇａｒｃａｎｅ．ｒｉｃｅ．ｎｅｒｅｖｉｅｗｅｘｐｏｕｎｄｓｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｉｎＥｎｄｏｐｈｙｔｉｃｄｉａｚｏｔｒｏｐｈｓ．Ｔｈｅｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌａｎｄｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｓ，ｉｎｆｅｃｔｉｏｎｗａｙ，ｄｉｓｓｅｍｉｎａｔｉｏｎｐａｔｈ，ｎｉｔｒｏ－ｇｅｎ－ｆｉｘａｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｓｅｖｅｒａｌＥｎｄｏｐｈｙｔｉｃｄｉａｚｏｔｒｏｐｈｓｉｎｃｌｕｄｉｎｇＡｃｅｔｏｂａｔｅｒｄｉａｚｏｔｒｏｐｈｉｃｕｓａｒｅｅｘｐｌｉｃａｔ－ｅｄ．７ｎｌｅｐｏｓｓｉｂｉｈｔｙ．ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅａｎｄｅｘｉｓｔｉｎｇｐｒｏｂｌｅｍｓｉｎＥｎｄｏｐｈｙｔｉｃｄｉａｚｏｔｒｏｐｈａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｒｅａｌｓｏｄｉｓ－ｃｕｓｓｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｎｉｔｒｏｇｅｎｆｉｘａｔｉｏｎ，Ｅｎｄｏｐｈｙｔｉｃｄｉａｚｏｔｒｏｐｈｓ，Ｎｉｔｒｏｇｅｎａｓｅ生物固定的氮量在整个自然界的固氮量中占的份量很高，为非生物固氮的两倍多【ｌ】。
植物联合固氮菌修复土壤重金属污染的研究进展
植物联合固氮菌修复土壤重金属污染的研究进展引言土壤重金属污染是当前全球环境问题中的一个重要方面。
由于工业化和人类活动的增加，土壤重金属污染问题日益突出，给生态环境和人类健康带来了严重威胁。
研究土壤重金属污染的治理技术具有非常重要的现实意义。
植物联合固氮菌修复土壤重金属污染技术是一种绿色、环保的土壤修复方法，受到了越来越多的关注。
一、植物联合固氮菌修复技术的原理植物联合固氮菌修复技术是一种生物修复技术，其原理是将植物和固氮菌共同利用土壤中的重金属进行修复。
固氮菌是一类能够将空气中的氮气转化为植物可以利用的形式的微生物，通过与植物根系形成共生关系，共同生长并利用土壤中的养分。
在修复土壤重金属污染时，植物可以通过吸收土壤中的重金属离子将其积累在地上部分，并将部分重金属通过根分泌物排出体外或沉积在根系周围，同时利用固氮菌将土壤中的氮气转化为植物可以利用的形式，促进植物生长，从而降低土壤重金属的生物有效性。
二、植物联合固氮菌修复技术的适用性植物联合固氮菌修复技术适用于对重金属污染的土壤进行修复，并且在不同环境条件下都有着广泛的适应性。
植物的选择是植物联合固氮菌修复技术成功的关键，一般来说，对重金属污染土壤修复效果较好的植物具有较强的耐重金属性和较高的寿命，如铜钱草、石蒜等。
固氮菌的选择也是影响修复效果的重要因素，不同的固氮菌菌株对不同的植物有着不同的促生作用和固氮效果。
植物联合固氮菌修复技术的适用性较强，但需要根据具体的环境条件和污染情况进行合理的植物和固氮菌选择。
三、植物联合固氮菌修复技术的优势植物联合固氮菌修复技术在修复土壤重金属污染方面具有许多优势。
该技术是一种生物修复技术，具有绿色环保的特点，避免了传统的土壤修复方法中对土壤进行挖掘和替换的方式带来的二次污染问题。
在修复过程中，植物的生长能力和固氮菌的促生固氮作用可以促进土壤的自然修复过程，有助于改善土壤的综合性能。
植物联合固氮菌修复技术较为灵活，可以根据实际情况选择适用的植物和固氮菌菌株，因此可以在不同的环境中发挥出较好的修复效果。
高寒地区燕麦根际联合固氮菌研究Ⅱ固氮菌的溶磷性和分泌植物生长素特性测定
高寒地区燕麦根际联合固氮菌研究I 固氮菌的溶磷性和分泌植物生长素特性测定姚拓(甘肃农业大学草业学院 甘肃兰州730070)摘要 对分离自高寒地区燕麦根际的8株联合固氮菌株溶磷性和分泌植物生长素特性进行了测定 结果表明 菌株Azoto}acter sp .ChO 4~Azoto}acter sp .ChO 5和Azospzrzllus lzpoferum ChO 6具有溶磷能力 但溶磷强度差异较大(83.8~103.5pg /mL ) Azospzrzllus lzpoferum ChO 6溶磷能力较Azoto}acter sp .ChO 5和Azoto}acter sp .ChO 4强 8株菌株均具有分泌植物生长素特性 但能力差异较大(Z.16~17.31pg /mL ) 只有Pseucomonas sp .ChO 3和Azospzrzllus lzpoferum ChO 6分泌IAA 的浓度较高(大于10pg /mL ) 研究认为 菌株Pseucomonas sp .ChO 3~Azoto}acter sp .ChO 4~Azoto}acter sp .ChO 5~Azospzrzllus lzpoferum ChO 6和Azospzrzllus }raszlense ChO 8等在燕麦菌肥研制方面具有较大的开发潜力关键词 高寒地区 燕麦根际 联合固氮菌 溶磷性 植物生长素中图分类号 S 51Z.6 945.13文献标识码 A 文章编号 1004 5759(Z 004)03 0085 06土壤中磷素缺乏是限制许多发展中国家农牧业生产的重要因素 就我国而言 74%的耕地土壤缺磷 且土壤中95%以上的磷素为无效态 施入磷肥当季利用效率为5%~Z 5% 大部分磷素与土壤中的Ca Z +~Fe Z +~Fe 3+和Al 3+等结合形成闭蓄态难溶性磷酸盐[1] 据统计 从1949到199Z 年间 我国累计施入农田的磷肥为7880.9>107kg (P Z O 5) 其中大约有6000>107kg (P Z O 5)积累在土壤中不能被植物利用[Z ] 因此 提高土壤中磷素利用效率具有战略性意义近些年研究表明 存在于禾本科植物根际的联合固氮菌 特别是假单胞杆菌属(Pseucomonas )和芽孢杆菌属(Baczllus )具有分泌有机酸(如甲酸~醋酸~丙酸~乙醇酸~延胡索酸~乳酸和丁二酸等)能力 这些酸可使土壤中不溶性磷素转变为可溶性磷素 同时一些羟酸可与钙~铁等形成螯合物 使磷有效的溶解和被植物吸收[3 4] 此外 一些联合固氮菌(如Azospzrzllus 和Zoogloea 等)还可分泌植物激素(如生长素~赤霉素和细胞分裂素等)以促进植物根系吸收土壤中的水分和养分 并对植物体其他生命活动进行调控[5~8] 本研究旨在对分离自高寒地区燕麦根际的联合固氮菌株的溶磷性和分泌植物生长素(IAA )特性进行测定 为后续新型禾本科植物专用生物菌肥研制提供理论依据和菌种1材料与方法1.1供试菌株分离自高寒地区燕麦(Auena satzua )根际(土壤样品取自甘肃农业大学天祝高山草地试验站 土壤为高山黑钙土 采样深度0~Z 0cm )[9]的联合固氮菌株Pseucomonas sp .ChO Z ~Pseucomonas sp .ChO 3~Azoto}acter sp .ChO 4~Azoto}acter sp .ChO 5~Azospzrzllus lzpoferum ChO 6~Azoto}acter sp .ChO 7~Azospzrzllus }raszlense ChO 8和Pseucomonas sp .ChO 9 其固氮酶活性及形态学~生理生化特性见文献[9]1.2溶磷性测试1.2.1培养基选用PikoVaskaia s 培养基(1000mL ) Ca 3(PO 4)Z 3.0~5.0g 蔗糖10.0g (N~4)Z SO 40.5g NaCl 0.Z g MgSO 4 7~Z O 0.1g KCl 0.Z g 酵母粉0.5g MnSO 41mL (0.004g /L ) FeSO 4(Fe EDTA )0.1mL (0.00Z g /L ) 琼脂15g p~值7.0 0.Z [3]133Vol.13 No.3ACTA PRATACULTURAE SINICA 85-906/Z 004收稿日期 Z 003 05 131.2.2溶磷性定性判断将供试菌株点接种于盛有Pikovaskaia s培养基的培养皿中每皿4个重复每一菌株4皿置于28 下培养10d O观察接种菌株周围有无透明圈形成及其直径大小以判断该菌株有无溶磷性[3 10]O 1.2.3溶磷强度测定制备上述1.2.2中形成透明圈菌株的悬浮液(1>108个/mL)O取1mL菌株悬浮液接种于50mL液体培养基中(每一菌株5个重复)置于轨道摇床上(28 160r/min)培养10d之后在4 下离心(10000r/min)15min取上清液用钼酸铵比色法测定有效磷(P)的含量[11]O对照除不接种菌株外与处理相同O1.3分泌植物生长素(IAA)性能测定1.3.1培养基选用CCM(com1ined car1on medium)液体培养基(1000mL):甘露醇5.0g蔗糖5.0g乳酸0.5mL MgSO4-7~2O0.2g K~2PO40.2g K2~PO40.8g CaC12-2~2O0.06g NaC10.1g NaMoO4-2~2O2.5mg酵母粉0.1g Na-Fe-EDTA4mL(1.64%)N~4NO31g色氨酸0.1g p~值7.0[3]O1.3.2IAA提取及含量测定将1mL供试菌株的悬浮液(1>108个/mL)接种于盛有50mL CCM液体培养基的三角瓶中(每一菌株5个重复)置于摇床上(28 )培养12d O菌株培养液经低温离心后取其上清液置于冰冻干燥仪中浓缩并用1mo1/L~C1调p~值至2.8O用乙酸乙酯提取IAA(V菌株培养液=V乙酸乙酯=1=3)O提取液在低温下蒸发至干燥再用1.5mL100%乙醇溶解后盛在2mL离心管中O对照除不接种菌株外与处理相同O同时配制50pg/mL的IAA标准液O利用高效液相色谱仪(~PLC)按文献[3]和[8]的方法和步骤测定IAA含量O2结果与分析2.1固氮菌株的溶磷性测定发现在供试的8株联合固氮菌株中只有Azotobacter sp.ChO4~Azotobacter sp.ChO5和Azosplrlll/sllpofer/m ChO6可在Pikovaskaia s平板培养基上形成透明圈说明这些菌株可分泌一些酸性物质并向周围的培养基中扩散使菌落周围的磷酸盐[Ca3(PO4)2]溶解即这些菌株具有溶磷性[10]O进一步测定溶磷圈直径和溶磷强度(表1)发现3株菌株的D/c值(1.3*2.0)及溶磷强度(83.8*103.5pg/mL)有差异表现为Azosplrlll/s llpofer/m ChO6>Azotobacter sp.ChO4>Azotobacter sp.ChO5 即Azosplrlll/s llpofer/m ChO6溶磷能力较Azotobacter sp.ChO5和Azotobacter sp.ChO4强O3株菌株的溶磷强度与对照相比均差异极显著(P<0.01)且Azosplrlll/s llpofer/m ChO6与Azotobacter sp.ChO5和Azotobacter sp.ChO4的差异亦极显著(P<0.01)O 表1溶磷菌株在PikoVaskaia s平板培养基上形成透明圈直径大小及其溶磷强度Ta ble1Z o ne-si ze a nd P d isso lut io n pr o duced by ph os ph o b a cter ia o n PikoVaskaia s med i um菌株S t rains菌落直径cCo1on y diame t er(mm)(菌落+透明圈)直径DCo1on y+Z one diame t er(mm)D/c溶磷量P disso1u t ion(pg/mL)Azosplrlll/s llpofer/m ChO6 2.1 4.3 2.0aA103.5aAAzotobacter sp.ChO4 1.6 2.2 1.41B86.61BAzotobacter sp.ChO5 2.8 3.5 1.31B83.81B对照CK---0cC注:各处理间字母相同表示差异不显著大写字母表示显著水平为0.01 小写字母表示显著水平为0.05ONo t e:The same or di eren t1e tt ers mean no signi ican t or signi ican t di erence1e tw een t he t rea t men t s respec t ive1y;sma111e tt ers(P<0.05) capi t a11e tt ers(P<0.01).2.2固氮菌株分泌植物生长素(IAA)特性菌株分泌植物生长素测定结果(图1 表2)表明:供试的8株联合固氮菌株均具有分泌植物生长素的特性但分泌IAA的能力差异较大O菌株分泌IAA的浓度在2.16*17.31pg/mL之间其中Pse/como7as sp.ChO3分泌IAA的浓度最高为17.31pg/mL;其次是Azosplrlll/s llpofer/m ChO6和Azosplrlll/s braslle7se ChO8 分别为68ACTA P ATAC LT AE SINICA(V o1.13 No.3)6/2004Azotobacter sp .Cho 4~Azotobacter sp .Cho 5~Azospzrz us zpoferum Cho 6和Azospzrz us brasz ense Cho 8等是优良的图1HPLC 测定联合固氮菌株(部分)分泌IAA 特性Fig .1IAA in exudates of associative nitrogen f ixing bacteria strains isolated f rom Avena sativa (detected by HPLC )表2燕麦根际联合固氮菌株分泌IAA 的浓度Table 2Concentration of IAA in exudates of the associative nitrogen -f ixing bacteria strains isolated f rom Avena s =====ativa菌株Strains IAA (pg /mL )菌株Strains IAA (pg /mL ===)Pseucomonas sp .Cho 2 2.16Azospzrz us zpoferum Cho ===610.56Pseucomonas sp .Cho 317.31Azotobacter sp .Cho ===7 4.42Azotobacter sp .Cho 4 3.48Azospzrz us brasz ense Cho ===8 6.14Azotobacter sp .Cho 5 4.76Pseucomonas sp .Cho 9 5.10表3燕麦根际联合固氮菌株固氮酶活性Table 3Nitrogenase activity of associative nitrogen -f ixing bacteria strains isolated f rom Avena s =======ativa 菌株Strains固氮酶活性Nitr O g e nas e a c ti v it y (C 2~4nm Ol /mL -h )菌株Strains 固氮酶活性Nitr O g e nas e a c ti v it y (C 2~4nm Ol /mL -h ===)Pseucomonas sp .Cho 2225.6Azospzrz us zpoferum Cho ===6497.7Pseucomonas sp .Cho 31147.9Azotobacter sp .Cho ===7493.4Azotobacter sp .Cho 4351.5Azospzrz us brasz ense ChCho ===8491.9Azotobacter sp .Cho 5986.3Pseucomonas sp .Cho 9112.578第13卷第3期草业学报2004年植物根际溶磷菌的研究报道较多,Elliott等[12]曾报道春小麦根际溶磷菌主要为芽孢杆菌属和假单胞杆菌属,SuHdarad等[13]发现小麦根际溶磷菌主要为芽孢杆菌属和埃希氏菌属(Eschelzchza),尹瑞龄研究表明我国旱地主要土壤溶磷菌种群为芽孢杆菌属~产碱菌属(A ca zgens)~假单胞杆菌属和Azoto}actel等并测定了从土壤中分离出的265株细菌溶解摩洛哥磷矿粉能力平均为2~30mg/g[14],林启美等[10]通过分析农田~林地~草地和菜地土壤有机磷细菌和无机磷细菌的数量及种群结构发现:有机磷细菌主要是芽孢杆菌属其次是假单胞孢杆菌属;而无机磷细菌主要是假单胞杆菌属;并测得假单胞杆菌属溶解无机磷的量最高为109.1pg/mL,范丙全等[15]测得溶磷草酸霉菌(Penzcz z/m o a zc/m)溶解无机磷的量为194.2pg/mL,本研究从燕麦根际分离获得的8株固氮菌中有3株具有溶磷性这3株菌株分别属于假单胞杆菌属和Azoto}actel其溶磷强度在83.8~103.5pg/mL之间相对略低;未分离到芽孢杆菌属和埃希氏菌属等这可能与选用的培养基种类和所用的植物根际材料等因素有关,因为有研究认为溶磷菌的种类和数量及溶磷量受土壤物理结构~有机质含量~土壤类型~土壤肥力~耕作方式和措施等因素的影响[16 17],此外研究还发现随着转皿次数的增加菌株透明圈直径在减小,这一现象与Sperber[18]~Kucey[19]和林启美等[10]发现在菌株的纯化过程中有近50%的溶磷菌失去了溶磷能力相似,不同形态的磷酸盐其结构和成分差异很大导致微生物对其溶解能力也有差异,BaHik等发现几株细菌和真菌对不同磷酸盐溶解能力为Ca3(PO4)2>AlPO4>FePO4,欧文氏菌4TCRi22完全不能溶解FePO4和AlPO4但可强烈溶解Ca10(PO4)6F2(氟磷灰石)[20],我国北方石灰性土壤主要是钙镁磷酸盐包括磷酸二钙~磷酸八钙~磷酸十钙(羟基磷灰石~氟磷灰石)等,本研究只研究了菌株对Ca3(PO4)2的溶解能力为了对菌株溶磷能力进行全面评价应对其他钙源如磷酸八钙和磷酸十钙等进一步测定,从燕麦根际分离获得的联合固氮菌株Azospzlz /s~Azoto}actel和Pse/domona属均具有分泌植物生长素的能力菌株分泌IAA的浓度在2.16~17.31pg/mL之间这与目前报道具有分泌植物生长素能力的细菌主要有Azospzlz /s~Azoto}actel~Blad}lhzzo}z/m~Aceto}actel~F a o}actelz/m~A ca zgenes~Entelo}actel~Pse/domonas~ Xanthomonas~Azoalc/s和Zoog oea等属的结果相似[8],如RaSul等用高效液相色谱仪测定分离自水稻(O }za satz a)~Kallar草(Leptoch os f/sca)和小麦根际的13株菌株(分别属于Azospzlz /s~Entelo}actel~Pse/domonas~ Azoalc/s~Zoog oea和F a o}actelz/m)发现除3株属于Entelo}actel属的菌株外其余10株均产生IAA其大小在1~22pg/mL[8],由于工业化肥的局限性(成本高~非再生能源消耗大和环境污染严重等)日益明显因此高效节能~环保型生物肥料的研制与使用日趋迫切,纵观世界生物肥料研究与应用现状发达国家(如美国)仍然是世界上研究~生产和使用生物肥料的大国[21],但近年来一些发展中国家(如印度~巴基斯坦~巴西和埃及等)对生物肥料的研究也十分重视并取得了很大成果,目前我国化肥年产量为1.2X108t总产量和单位面积使用量均居世界第一而微生物肥料年生产量仅为1.0X105t[21]且品种单一,因此我国生物菌肥的发展必须加快,本研究从高寒地区燕麦根际分离获得了具有固氮~溶磷和分泌植物生长素特性的菌株这些菌株是宝贵的微生物资源应进一步深入研究~保护和开发利用,以微生物肥料~微生物农药~微生物食品和微生物饲料等为核心的微生物农业即白色农业将成为未来农业可持续发展的重要方向之一[22],在土草畜生态系统中微生物对土壤肥力的作用至关重要[23]因此进行草地(特别是高寒地区)土壤微生物尤其是有益微生物(如固氮菌和溶磷菌等)研究具有十分重要的意义应大力加强,此外虽然目前国外已从禾本科植物根际分离出高效~多功能菌株但不同生境~不同植物根系生存着不同的微生物类群因此只能借鉴其成功经验从我国特定气候~生境~植物根际分离有益微生物菌株研制适合我国气候~生境的专用生物菌肥开发属于自己知识产权的新产品同时丰富和完善此方面的理论,致谢:本研究主要是在巴基斯坦国家生物技术与基因工程研究所(NIBGE)完成实验中得到~a f ee Z Fau Z ia博士~G h ulam RaSool博士~Sumaria Y aSmiH~Tari g S h a h实验师等的大力支持特致谢忱,参考文献:[l]赵小蓉林启美.微生物解磷的研究进展[J].土壤肥料2001 (3):7-11.[2]杨珏阮小红.土壤磷素循环及其对土壤磷流失的影响[J].土壤与环境2001 10(3):256-258.88ACTA PRATAC U LT U RAE SINICA(V ol.13 No.3)6/2004culture media [J ].Biologia ,1998,44:11O-122.[5]Hussain S ,Mirza M S 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difference in ability Was large(83.8-103.5 p g/mL).The phosphate-solubilizing poWer of Azo o e m Ch06Was greater than the other tWo strains.All the strains shoWed ability to produce auxin(IAA)although the difference in ability Was large(IAA concentration Was Z.16-17.31p g/mL).0nly tWo strains,P e c o m o n a sp.Ch03and Azo o e m Ch06,excreted high IAA concentrations(greater than10p g/mL).F rom the vieW of phosphate-solubilizing poWer and IAA production,it is considered that strains including P e c o m o n a sp.Ch03,Azotobacte sp. Ch04,Azotobacte sp.Ch05,Azo o e m Ch06and Azo b a e n e Ch08have relatively larger potential as inoculants in oat biofertilizer.K e y words,alpine region;A z e n a at z a rhizosphere;associative nitrogen-fixing bacteria;phosphate-solubilizing poWer;auxin(IAA)production。
非豆科植物固氮系统研究进展
非豆科植物固氮系统研究进展摘要生物固氮是地球上最大规模的氮肥生产工厂，其中豆科植物和根瘤菌的共生结瘤固氮已为人们所熟知。
非豆科植物与与之共生的微生物组成的两大类固氮系统，一是共生结瘤固氮系统，分别由非豆科木本双子叶植物与弗氏放线菌、非豆科双子叶植物与根瘤菌、裸子植物与细菌组成；二是联合固氮系统，分别由单子叶植物与联合固氮菌、非豆科木本双子叶植物与联合固氮菌组成，它们都是陆地生态系统中的重要供氮者。
关键词非豆科植物；双子叶植物；单子叶植物；裸子植物；共生固氮；联合固氮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早已引起人们的重视，国内外已进行了大量的研究，关于其研究进展也有较多的报道。
与豆科植物的共生固氮相比，对非豆科植物的固氮研究却少得多。
笔者着重阐述非豆科植物与与之共生的微生物组成的共生固氮系统和联合固氮系统，它们在自然界的森林生态系统和农业生态系统中占据了重要的地位。
1共生结瘤固氮系统1.1非豆科双子叶树木与弗氏放线菌共生结瘤固氮系统关于非豆科植物的结瘤固氮研究，现在研究最多的还是非豆科树木-弗氏放线菌共生固氮系统。
1978年Callaham等人首先从香蕨木根瘤中分离到内生的弗氏菌，并纯培养成功[1]，从而促进了非豆科树木结瘤固氮研究领域的发展。
1988年以后开始用分子生物学技术进行研究。
共生固氮放线菌有其特定的寄主范围。
迄今为止发现至少有8个科24个属和223种木本植物可以与固氮放线菌共生，国内已报道5个科、6个属、46种植物[2]。
弗兰克氏菌比根瘤菌更易生长，而且固氮酶活性高，固氮持续时间长，可与木本双子叶植物共生固氮，因此把这类植物称为放线菌结瘤植物。
放线菌结瘤固氮植物分布广，适应性强，在各种生态条件下都能生长。
主要分布在南温带和北温带地区，有些植物也延伸到亚热带和热带地区。
从江河、沼泽地区的潮湿生境，到沙丘、沙漠的干旱环境均有分布，从沿海地区到高海拔地区都有存在。
固氮菌的生产 应用现状及研究方向
固氮菌的生产应用现状及研究方向前言：固氮菌可以增加作物的产量，在农业生产中具有重要的作用。
目前应用最多的主要是根瘤菌，生物固氮越来越受到重视，它将向更深更远的方向发展。
population can increase the plant's output in agriculture has an important role. at present, the most applied largely root nodule truffles, and biological nitrogen fixation more attention, it will more further developed.引言：固氮作用是将空气中的氮气固定成氨。
人类与许多其它生物一样需要氮素作为合成蛋白质的原料，但不能自我合成有机氮。
虽然空气中有78%是氮气，但是绝大多数生物不能直接利用空气中的氮气。
关键词：固氮菌生产根瘤菌应用研究方向这里所说的固氮菌类肥料是指以自生固氮和联合固氮微生物菌生产出来的固氮菌类肥料生产中以联合固氮菌肥为。
这是由于联合固氮体系存在广泛，特异性不强，应用的范围；它的不足之处是作物与微生物只是松散的联合，它们之间没有形成共生的组织结构，因此固氮的活动容易受许多条件的制约。
例如，环境中速效氮含量高时，固氮活动受到抑制，有些芽胞细菌在有氧情况下常常停止1应用基础此类微生物肥料在生产实践中应用不少，其原因是除了它们能固定一定量的氮以外，这些微生物当中的许多菌株在生长繁殖过程中，它们能够产生多种植物激素类物质，促进作物生长。
2目前，用于生产此类微生物肥料的菌种主要有：园褐固氮菌或称为褐球固氮菌(Azotobacter chroococum)；棕色固氮菌亦称维涅兰德固氮菌(Azotobacter chroococum)；德氏拜叶林克氏固氮菌(Beijerinckia derxii)和克氏杆菌属(Klebsiella spp.)、肠道杆菌属(Enterobacter spp.)及产碱菌属(Alcaligenes spp.)中的某些菌种。
固氮菌菌剂在农业生产中的应用研究进展
固氮菌菌剂在农业生产中的应用研究进展植物固氮是指某些特定的微生物通过与植物共生关系，将空气中的氮转化为植物可直接利用的形态。
其中，植物中最为常见的固氮通路是通过与根际土壤中的固氮菌共生来实现的。
固氮菌菌剂作为一种可用于农业生产中的微生物制剂，被广泛研究和应用。
本文将探讨固氮菌菌剂在农业生产中的应用研究进展。
首先，固氮菌菌剂在作物生长促进方面发挥着重要作用。
通过与植物根际共生，固氮菌菌剂可以为作物提供可直接利用的氮源，从而提高作物的氮素吸收效率。
研究表明，添加固氮菌菌剂可以显著提高作物的生长速度和生物产量，尤其在氮素限制的环境下，其增产效果更为明显。
此外，固氮菌菌剂还具有促进作物根系发育和增加根系表面积的作用，进一步增加作物对土壤养分的吸收能力。
其次，固氮菌菌剂对土壤质地改良和保持农田生态系统平衡也具有重要意义。
固氮菌菌剂可以改善土壤性状，增强土壤持水能力和肥力。
固氮菌通过将大气中的氮转化为植物可利用的形式，同时还能产生有机酸、酶和抗生素等物质，促进土壤微生物活动，提高土壤结构和肥力。
此外，固氮菌菌剂还能降低农药的使用量，减少对环境的污染。
另外，固氮菌菌剂对农作物的抗逆性和生物安全性也有一定的影响。
固氮菌菌剂可以提高作物的抗逆性和抗病虫害能力，降低农作物受到逆境因素和病虫害侵袭的风险。
同时，固氮菌菌剂本身具有较低的毒性和环境风险，对土壤生态系统和人体健康无明显危害。
然而，固氮菌菌剂在农业生产中的应用还面临着一些挑战。
首先，固氮菌菌剂的保存和贮存条件要求较为严格，容易受到环境因素的影响。
其次，固氮菌菌剂在大面积应用时需考虑与其他农业管理措施的配合问题，以最大化其应用效果。
此外，固氮菌菌剂的质量和标准化问题也是亟待解决的难题。
为了更好地推动固氮菌菌剂在农业生产中的应用，研究人员需要进一步深入探索其作用机制，并开展相关技术改进和应用示范。
此外，加强固氮菌菌剂的标准化和质量控制，制定相应的管理规范和监管制度，也是必不可少的工作。
禾本科植物固氮研究进展
禾本科植物固氮研究进展农作物固氮是指借助微生物将空气中的氮气还原为农作物能够利用的氨的过程。
本文综述了近年来从禾本科植物体内和根际发现的内生固氮菌和根际固氮菌的种类、特征及对宿主的促生机理，提出了发掘和利用禾本科植物的生物固氮潜力的努力方向。
标签：禾本科植物;联合固氮;联合固氮菌;根际固氮菌;内生固氮菌人类当前面临的最紧迫的问题之一是粮食短缺，粮食作物主要为禾本科植物。
对禾本科植物固氮的了解和研究有助于解决粮食短缺问题。
联合固氮作用在自然界广泛存在，对该体系的深入研究和探讨对于开发非豆科植物的固氮潜力具有重要意义。
虽然联合固氮的固氮效应不及共生固氮高，但其分布广，受益作物多，因此对于非豆科植物而言，联合固氮可能成为将来农、林、牧业中潜在的稳定氮源，其生态意义和经济效益都是不可低估的。
一、联合固氮菌的概念及研究意义20世纪70年代，巴西学者Dobereiner从热带禾本科牧草雀稗根际分离获得雀稗固氮菌，并提出根际联合固氮的概念，认为根际中存在一类自由生活的能固氮的细菌，定殖于植物根表或近根土壤，部分则能侵人植物根，但不与宿主形成特异分化结构，并将植物与细菌之间的这种共生关系称为联合共生固氮，又称为联合固氮作用。
这种固氮作用在自然界广泛存在，是介于根际自生固氮和结瘤固氮之间的过渡类型。
进入21世纪，人类社会普遍面临粮食、人口、环境、能源、资源等问题的困扰，加之目前化肥用量不断增加，土壤肥力日趋下降，如何保持农业生态环境的良好循环已成为当今世界现代农业的一个重大课题，在此背景下根际联合固氮作用逐渐显出其特殊的意义。
二、联合固氮菌种类联合固氮的种类和分布非常广泛，从禾本科作物到木本植物的根际中都有发现。
根据生理生态特征联合固氮菌大致可分成为三类：根际固氮菌、兼性内生固氮菌、专性内生固氮菌。
1.根际固氮菌。
根际固氮菌指定殖于根表的所有固氮细菌。
这类细菌不仅为植物提供氮素营养，其促进植物生长的主要原因在于产生的激素影响了植物的生理过程。
固氮菌研究现状及前景分析
固氮菌研究现状及前景分析摘要固氮菌所进行的生物固氮作用是土壤中氮素的主要来源，也是固氮微生物参与自然界氮素循环的主要环节，固氮菌主要包括自生固氮菌、共生固氮菌和联合固氮菌，涵盖固氮细菌和固氮蓝细菌两者共59个属。
本文将对固氮菌固氮作用的应用、基因工程育种在固氮菌研究上的应用以及固氮菌的最新研究进展等方面进行展开阐述，并进一步展望固氮菌的前景。
关键词固氮菌基因工程育种应用前景·AbstractBiological nitrogen-fixing is the main source of nitrogen in soil, also is the mainprocess that N-fixing bacteria take part in natural nitrogen cycle. N-fixing bacteriainclude free-living nitrogen fixing bacteria, symbiotic nitrogen fixing bacteria andassociative nitrogen fixing bacteria. This article will introduce the application ofnitrogen bacteria and the perspective of nitrogen fixing bacteria.KeywordNitrogen-fixing bacteria Genetic-engineering Application Perspective 固氮微生物包括自生固氮菌、共生固氮菌以及联合固氮菌三大类型。
对固氮菌的研究在农业生产，增加作物产量以及合成蛋白质等方面有着极其重要的应用。
本文叙述了生物固氮研究取得的重大进展和成果，包括发现了固氮基因，证实了克氏杆菌固氮基因操纵子的连锁性及正调控基因的调节机制和对氧、温度的敏感性；发现根瘤菌结瘤调控基因nodD3的产物对结瘤基因表达的启动不受宿主类黄酮的作用；发现根瘤菌的碳利用基因和固氮生物氮代射和碳代谢基因表达及其调节的偶联作用；在固氮基因表达调节基础上，构建了固氮基因工程菌株，并在生产中得到应用。
固氮细菌生理生态的研究进展
固氮细菌生理生态的研究进展氮是构成蛋白质、核酸等生命基础物质的重要元素，也是植物生长发育不可缺少的营养元素。
然而，氮在自然界中主要以氮气（N2）的形式存在，植物无法直接利用氮气中的氮原子，需要将氮气还原为植物可用的氨（NH3）或氮化物根离子（如NH4+）。
这一过程被称作“生物固氮”。
生物固氮的过程中，最重要的是固氮细菌。
固氮细菌是指通过固氮进程，将空气中的氮转化成为可由植物吸收的氨的一类细菌。
这些细菌的固氮能力极强，可以根据类型和生境的不同产生不同的酶，这些酶都是在极端条件下生长并繁殖的适应性。
例如在地球上最温暖、最酷热和最寒冷的环境中，都能发现具有固氮能力的微生物，并且它们在这些极端环境中的生存方式具有独特的适应性。
随着生态学和分子生物学技术的不断发展，固氮细菌在环境保护、农业生产和氮循环等领域的应用越来越广泛。
本文将从固氮细菌分类学、固氮调控机制、固氮途径和固氮进程的影响等方面，综述固氮细菌的生理生态研究进展。
一、固氮细菌的分类学固氮细菌因其固氮能力，被广泛分布于土壤、水体、植物根际等环境中，可分为泛固氮菌和共生固氮菌。
泛固氮菌主要存在于泥炭地、水稻田和湖泊等环境中，能够利用自由氧进行固氮。
共生固氮菌则与植物根部建立共生关系，对植物的生长发育和免疫系统发挥重要作用。
根据其在植物根际内的表现形式，共生固氮菌又可以分为根结固氮菌和非根结固氮菌两类。
根结固氮菌能形成在植物根部内的根瘤，细菌以根瘤为代价向植物提供固氮产物，植物则向其提供影响固氮途径的信号分子和营养物质等，是典型的共生关系。
而非根结固氮菌则是利用植物根际微生态的营养资源，向植物提供固氮物质，没有根瘤的形成以及植物的察觉。
固氮细菌的分类主要根据其代谢特性和形态结构等方面，同时还会应用分子系统学技术对细菌的遗传关系及种类重要性进行鉴定。
通过分类学研究，不仅可以系统地了解固氮细菌的地理分布和生物多样性，还能够为固氮细菌的在农业和生态环境方面的应用提供科学基础。
高寒地区燕麦根际联合固氮菌研究_固氮菌分离及鉴定
本研究旨在对高寒地区种植面积较大的饲用植物燕麦( A vena sat iva) 根际联合固氮菌( 下称固氮菌) 进行分 离、生理生化特性研究及鉴定, 为后续新型禾本科植物专用菌肥研制提供理论依据和探索新途径。 1 材料与方法 1. 1 固氮菌分离及固氮酶活性测定 1. 1. 1 材料准备 土壤样品取自甘肃农业大学天祝高山草地试验站。该站位于青藏高原东北部的甘肃省天祝 县, N37°11′～37°13′, E102°13′～102°23′, 海拔 2 700～3 300 m , 气候寒冷湿润。年均温- 0. 1℃, 全年≥0℃积温 1 380℃。无绝对无霜期。年降水量 416 mm , 年蒸发量 1 592 mm 。土壤为高山黑钙土, 容重 0. 71 g / cm3, 有机质 含量 10% , 全氮 0. 06% , 速效氮 0. 017% , 全磷 0. 067% , pH 7. 0～8. 2。
联合固氮菌研究进展
并 以茎节或块 根作 为繁殖材 料的植 物 ， 如甘蔗 、 甘薯 、 紫花 狼
尾草 等共 生 。重 氮营 养 醋杆 菌为 好 气性 杆 菌 ， 尾部 圆形 ， 革
ｌ ｉ ｐ ｏ ｆ ｅ ｒ ｕ ｍ） 、 假单孢菌 （ Ｐ ｓ ｅ ｕ ｄ ｏ ｍ ｏ ｎ ａ ｓ ｓ ｐ ） 等。
２ ． ２ 内生 固氮菌
内生固氮 菌是指那 些定 殖在 植物 根 内而
与宿主植物联 合 固氮 的 固氮菌 。它们 的来 源之一 是 种子 和 无性 繁殖材 料 （ 块根、 块茎 等 ） 。另 一个 来 源是 根 围 和叶 围 ，
其 中主要是根 围 。根据 内生固氮菌 的特 点不 同 ， 又可分 为兼
不断增 加 ， 土壤 肥力 日趋下 降 ， 如何 保持 农业 生态 环境 的 良 好 循环 已成为 当今世界现代农业 的一 个重 大课 题 ， 在此 背景
下根际联合 固氮作用逐渐显 出其 特殊 的意义 。 ２ 联合 固氮菌种 类 联 合固氮的种类 和分布非常 广泛 ， 从 禾本科 作物 到木本
作者简介
收 稿 日期
兰氏阴性 ， 具 １ ３ 条鞭 毛 ， 以Ｎ ２ 为 唯一氮 源 ， 高 浓度 （ １ ０ ％）
田颖（ １ ９ ７ １ 一） ， 女， 陕西西安人 ， 硕 士， 讲师， 从事微生物学的
植 物 以及竹 子的根 际 中都有 发 现。其 中研 究 的较 为普 遍 和
深入 的 有 ： 雀稗 固氮菌 （ Ａ ｚ ｏ ｌ ｏ ｂ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ） 、 粪 产 碱 菌
（ Ａ ｌ ｃ ａ ｌ ｉ ｇ ｅ ｎ ｓ ｆ ａ ｃ ｃ ａ ｌ ｉ ｓ ） 、 肺炎克雷伯氏菌（ Ｋ ｏ ｅ ｂ ｓ ｉ ｅ ｌ ｌ ａ ｐ ｎ ｅ ｕ ｍ ｏ ｎ ｉ ａ ） 、
植物联合固氮菌修复土壤重金属污染的研究进展
土壤重金属污染是指重金属或其化合物通过各种途径进入土壤并且其含量超过了土壤自净能力而造成的污染[1],重金属是指密度≥5g/cm 3的金属,包括铬(Cd )、铅(Pb )、汞(Hg )、铬(Cr )、铜(Cu )、锌(Zn )、锡(Sn )等,砷(As )、锑(Sb )、硒(Se )虽不属于重金属,但因其来源以及危害都与重金属相似,故通常列入重金属类进行研究讨论[2-3]。
近年来,工业上的采矿、冶炼、电镀、化工等产生的“三废”以及农业上污灌、农药化肥的不合理施用等造成我国大面积耕地土壤遭受重金属污染。
这种污染不仅影响农作物生产,而且也影响大气和水环境质量,甚至通过食物链危害人类的健康。
不仅在我国,全世界范围内土壤重金属污染也依旧是一个严峻的问题,并且随着工业化的不断发展和自然界生物的循环,该问题会变得越来越严重[1],目前,土壤重金属污染修复技术众多,植物联合固氮菌修复土壤重金属污染不仅可以高效利用生物资源,而且可以起到作物增产和降低土壤重金属污染的双重效果,是一种绿色、低碳、环保并极具发展和应用前景的土壤修复技术。
1土壤重金属污染的特点尧来源及危害1.1土壤重金属污染的特点土壤重金属污染由于其自身所具有的3个特点使其在众多土壤污染中处于重要位置。
一是复杂性。
土壤中的重金属离子形态变换较为复杂,多为过渡元素,有较多的价态变化,如土壤中的砷(As )以三价的亚砷酸盐(AsO 2-)和五价的砷酸盐(AsO 43-)形态存在,土壤中的铬(Cr )通常是以Cr(Ⅵ)和Cr (Ⅲ)2种价态存在,土壤环境的pH 值和配位体的不同会使土壤中的重金属离子呈现出不同的价态、化合态和结合态,根据重金属在土壤中的存在形态可将其分为有机结合态、残留态、碳酸盐结合态和可交换态等,而重金属的毒性大小与其价态和化合物的种类密切相关,有机态比无机态的毒性更大,不同价态的重金属离子毒性不同,如As (Ⅲ)的毒性远大于As (Ⅴ),而Cr (Ⅵ)的毒性比Cr (Ⅲ)大。
微生物论文
固氮菌固氮菌是一类严格好氧，能够固定空气中氮元素的细菌。
自1901年，M.W.拜耶林克发现并描述了这类细菌以来，人们从未停止过对它们的探索。
氮元素对于植物来说是不可或缺的营养元素，空气中含有大量的氮气，但是由于氮气是由三条化学键连接起来的，大部分的植物都无法将其利用，而固氮菌里面含有的固氮酶，能够使氮气被消化利用。
固氮菌可以分为三大类，一类是共生固氮菌，一类是自生固氮菌，一类是联合固氮菌。
而与我们生活最为紧密的就是联合固氮菌了。
一联合固氮菌的分类根据生理生态特征,联合固氮菌大致可分成为3 类:根际固氮菌、兼性内生固氮菌、专性内生固氮菌。
（一）根际固氮菌根际固氮菌指生活在植物根际并定殖于植物根表的所有固氮细菌, 这类细菌不仅为植物提供氮素营养,而且产生大量的植物激素, 从而影响植物的生理过程并促进植物的生长。
这类固氮菌主要包括雀稗固氮菌、拜叶林克氏菌、阴沟肠杆菌、催娩克氏菌。
Baldani等研究发现, 热带甘蔗根系能分泌一些含糖化合物,而拜叶林克氏菌能优先定殖于含糖化合物释放处,推测植株分泌物对这种细菌在根部的定殖并形成优势菌群有调节作用。
阴沟肠杆菌和催娩克氏菌均属革兰氏阴性, 兼有固氮和促进植物生长的作用, 能够明显地促进菜心、小白菜、菠菜和生菜种子萌发、提高种子发芽势和发芽率,最终促进幼苗生长。
（二）兼性内生固氮菌这类固氮菌既能在根内也能在根表和土壤中定植,主要为固氮螺菌属的细菌。
该属细菌分布广泛,能与许多寄主联合固氮,目前已分离鉴定出的有 5 个种: 产脂固氮螺菌、巴西固氮螺菌、亚马逊固氮螺菌、伊拉克固氮螺菌等。
前两种固氮螺菌的共同特点是均可利用柠檬酸为碳源, 具N2O 还原酶基因, 存在生长素合成基因, 不同之处仅是产脂固氮螺菌还可以葡萄糖为碳源; 而后两者的共同点是均能利用蔗糖为碳源, 无N2O 还原酶基因, 不同点是亚马逊固氮螺菌能在较广pH 值下生存, 能产生植物激素, 存在生长素合成基因, 而伊拉克固氮螺菌能水解果胶, 但不产生植物激素, 不存在生长素合成基因。
禾本科植物固氮研究进展
禾本科植物固氮研究进展作者：史秀超来源：《农家科技》2018年第12期摘要：农作物固氮是指借助微生物将空气中的氮气还原为农作物能够利用的氨的过程。
本文综述了近年来从禾本科植物体内和根际发现的内生固氮菌和根际固氮菌的种类、特征及对宿主的促生机理，提出了发掘和利用禾本科植物的生物固氮潜力的努力方向。
关键词：; 禾本科植物;联合固氮;联合固氮菌;根际固氮菌;内生固氮菌人类当前面临的最紧迫的问题之一是粮食短缺，粮食作物主要为禾本科植物。
对禾本科植物固氮的了解和研究有助于解决粮食短缺问题。
联合固氮作用在自然界广泛存在，对该体系的深入研究和探讨对于开发非豆科植物的固氮潜力具有重要意义。
虽然联合固氮的固氮效应不及共生固氮高，但其分布广，受益作物多，因此对于非豆科植物而言，联合固氮可能成为将来农、林、牧业中潜在的稳定氮源，其生态意义和经济效益都是不可低估的。
一、联合固氮菌的概念及研究意义20世纪70年代，巴西学者Dobereiner从热带禾本科牧草雀稗根际分离获得雀稗固氮菌，并提出根际联合固氮的概念，认为根际中存在一类自由生活的能固氮的細菌，定殖于植物根表或近根土壤，部分则能侵人植物根，但不与宿主形成特异分化结构，并将植物与细菌之间的这种共生关系称为联合共生固氮，又称为联合固氮作用。
这种固氮作用在自然界广泛存在，是介于根际自生固氮和结瘤固氮之间的过渡类型。
进入21世纪，人类社会普遍面临粮食、人口、环境、能源、资源等问题的困扰，加之目前化肥用量不断增加，土壤肥力日趋下降，如何保持农业生态环境的良好循环已成为当今世界现代农业的一个重大课题，在此背景下根际联合固氮作用逐渐显出其特殊的意义。
二、联合固氮菌种类联合固氮的种类和分布非常广泛，从禾本科作物到木本植物的根际中都有发现。
根据生理生态特征联合固氮菌大致可分成为三类：根际固氮菌、兼性内生固氮菌、专性内生固氮菌。
1.根际固氮菌。
根际固氮菌指定殖于根表的所有固氮细菌。
这类细菌不仅为植物提供氮素营养，其促进植物生长的主要原因在于产生的激素影响了植物的生理过程。
植物联合固氮菌修复土壤重金属污染的研究进展
植物联合固氮菌修复土壤重金属污染的研究进展重金属污染是当前全球环境问题的一个重要方面。
由于工业化和人口增长，大量的重金属被排放到土壤中，对生态系统和人类健康产生了严重影响。
寻找一种高效、经济、可持续的修复重金属污染土壤的方法是当务之急。
近年来，植物联合固氮菌修复土壤重金属污染的研究已成为一个新兴的研究领域。
植物具有吸收和累积重金属的能力，而固氮菌则可以将大气中的氮气固定为植物可利用的氮源。
这两者的联合利用可以起到互补作用，促进植物生长和土壤修复。
在植物联合固氮菌修复重金属污染土壤的研究中，可以利用植物的根系吸收重金属，减少土壤中重金属的含量。
植物根系分泌的有机酸和螯合剂可以增加土壤中重金属的可溶性和可移动性，从而促进重金属的释放和迁移。
固氮菌通过产生胞外多糖、蛋白质和酶等物质，可以与重金属形成络合物，减少重金属在土壤中的有效性，从而降低重金属对植物和土壤的毒性。
固氮菌还可以促进植物生长和根系发育，提高植物的营养摄取能力，从而增加植物对重金属的吸收和累积能力。
近年来，很多研究已经证明了植物联合固氮菌修复重金属污染土壤的有效性。
一些研究表明，使用不同的植物种类和固氮菌可以显著降低土壤中重金属的含量，同时增加土壤的氮素含量，改善土壤的肥力。
还有一些研究表明，植物联合固氮菌可以提高植物的生长和产量，在修复土壤重金属污染的同时增加农作物的产量和质量。
虽然植物联合固氮菌修复土壤重金属污染的方法具有许多优点，但仍然存在一些挑战和问题。
不同植物和固氮菌对重金属的吸收和抗性能力存在差异，需要进一步研究筛选适合的植物和固氮菌进行修复。
植物联合固氮菌修复重金属污染土壤的机制尚不完全清楚，需要深入研究固氮菌与植物在重金属修复中的相互作用过程。
植物联合固氮菌修复土壤重金属污染的技术还需要进一步改进和优化，以提高修复效果和经济效益。
植物联合固氮菌修复土壤重金属污染是一种具有潜力和前景的修复技术。
通过深入研究固氮菌与植物之间的相互作用机制，筛选适合的植物和固氮菌种类，并进行修复技术的优化和改进，有望为重金属污染土壤的修复提供一种有效、经济和可持续的方法。
植物联合固氮菌修复土壤重金属污染的研究进展
植物联合固氮菌修复土壤重金属污染的研究进展随着现代化进程的不断推进，我国的工农业和城市化发展已经成为重要的经济支柱，但是这也伴随着大量的工业和生活废弃物的排放，导致环境污染问题日益严重。
其中，重金属污染是一种较为严重的环境污染，主要来自于矿山、化工厂等工业生产和城市化发展所带来的影响。
重金属污染会破坏土壤生物多样性，对人类的健康产生负面影响，因此必须采取有效的措施来修复土壤中的重金属污染。
植物联合固氮菌被认为是一个有前途的方法来修复重金属污染的土壤。
植物联合固氮菌可以通过一系列的生化反应来将氮气转化为影响植物与土壤的活性物质，这些活性物质具有吸附重金属离子的能力，从而将重金属离子转化为不易溶解或被植物吸收的化学形态，来保护植物的生长和避免重金属污染的扩散。
目前，研究人员已经开展了许多关于植物联合固氮菌修复重金属污染的土壤的实验研究。
这些研究表明，植物联合固氮菌是一种有效的修复重金属污染的土壤的方法，并且可以降低土壤中重金属污染的程度，提高土壤的生长条件。
1. 选择适宜的植物：适宜的植物通常是那些对于重金属有较高抗性的植物。
这些植物通常会积累更少的重金属，并且它们通常具有吸收重金属离子的能力。
研究人员已经尝试了许多不同的植物种类，包括适宜植物、耐受植物和一些杂草。
2. 选择适宜的固氮菌：适宜的固氮菌应该具有高效固氮、抗重金属等特性。
同时选取合适的微生物可以使植物与细菌形成共生关系，实现有利物种的选择，促进植物的生长，从而帮助植物在重金属污染土壤中生长。
3. 土壤改良：基于重金属在土壤中的吸附机制和与不同重金属形态之间的转换关系（如Fe3+，Mn2+，和PO43-等），可以通过添加石灰、纤维素和有机质等改良土壤质地，改变土壤性质，促进植物生长和提高密度，从而有效防止重金属对土壤组分的积累。
目前，植物联合固氮菌技术在重金属污染的修复和复垦领域已经得到了广泛的应用，并且已经被认为是为有着很高前景的一种修复技术。
固氮菌菌剂在果树病害防治中的应用研究
固氮菌菌剂在果树病害防治中的应用研究摘要：固氮菌是一种重要的土壤微生物，具有固定大气中氮气的能力。
在果树病害防治中，使用固氮菌菌剂可以改善土壤环境、促进果树生长、提高果实品质，并且降低对化学农药的依赖。
本文主要从固氮菌菌剂的种类、应用方法、研究进展以及前景展望等方面进行综述，旨在为果树病害防治提供参考。
1. 引言果树病害是制约果树生产的主要因素之一，传统的病害防治方法主要依赖于化学农药，但长期使用会导致环境污染和抗药性增加等问题。
固氮菌是一种天然的病害防治微生物，利用其固氮特性可以改善土壤环境，提高果树的抗病能力，因此在果树病害防治中的应用逐渐受到关注。
2. 固氮菌菌剂的种类固氮菌菌剂主要有两类：一类是固氮杆菌（Rhizobium），它是活动在根瘤上并与豆科植物共生的一类杆菌；另一类是自由生活的固氮菌，如蓝藻（Anabaena）、假单胞菌（Azotobacter）等。
这些固氮菌菌剂可以通过种子处理、土壤施用、叶面喷雾等方式应用于果树种植中。
3. 固氮菌菌剂的应用方法（1）种子处理：将固氮菌菌剂与种子混合，保证菌剂附着在种子表面，然后进行播种。
这种方法适用于大多数果树种植，可以提供菌根的初始接种。
（2）土壤施用：在果树种植季节的不同阶段，通过根部或土壤直接施加固氮菌菌剂。
这样可以增加土壤中固氮菌的数量，改善果树根系周围的土壤环境。
（3）叶面喷雾：将固氮菌菌剂溶解在水中，通过叶面喷雾的方式施用。
这样能够直接提供固氮菌菌剂给果树叶片，从而影响果树的养分吸收和利用。
4. 固氮菌菌剂在果树病害防治中的应用效果研究表明，固氮菌菌剂在果树病害防治中具有显著的应用效果。
（1）改善土壤环境：固氮菌能够分解土壤中的有机物，释放出植物所需的养分，并增加土壤的通气性和保水性。
（2）促进果树生长：固氮菌能够与果树根系共生，为果树提供固定的氮源，从而促进果树的生长和发育。
（3）提高果实品质：固氮菌通过改善土壤环境和提供养分，可以提高果实的糖度、色泽和口感等品质指标。
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联合固氮菌研究进展田颖1,陈萍2 (1.陕西科技大学,陕西西安710016;2.陕西省仪祉农业学校,陕西咸阳712000)摘要 过量施用化学肥料,对维持生态平衡和保护环境不利,微生物肥料具有长效、无毒、无污染、节约能源、成本低等特点,可弥补化学肥料的不足,因此,生物固氮引起各国科学家的关注。
通过阐述联合固氮菌的研究现状、进展及相关技术,为研究者提供相关的参考。
关键词 联合固氮菌;联合固氮作用;进展中图分类号 Q936 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2005)11-2131-03R esearch on the Improvem ent of Associative N itrogen Fixation B acteriaTIAN Ying et al (Shanxi University of Science&T echn ology,X ian,Shanxi710016)Abstract It is n ot g ood to retain ecologic balance and protect environm ent under over use of chem ical fertilizer.T he m icrobiological fertilizer,which has s o m any advances,such as the long effectiveness,n o toxic and n o pollution etc,can give support to chem ical fertilizer.S o biological fixation of nitrogen has been paid attention to by scientists.K ey w ords Ass ociative nitrogen fixation bacteria;Research progress 人类当前面临的最紧迫的问题是:粮食短缺、环境污染、能源枯竭。
对生物固氮各环节的了解有助于解决上述问题。
联合固氮作用在自然界广泛存在,对该体系的深入研究和探讨对于开发非豆科植物的固氮潜力具有重要意义。
1 联合固氮菌的概念及研究意义20世纪70年代,巴西学者D bereiner从热带禾本科牧草雀稗根际分离获得雀稗固氮菌(Azotobacter paspali),并提出根际联合固氮的概念,认为根际中存在一类自由生活的能固氮的细菌,定殖于植物根表或近根土壤,部分则能侵入植物根的皮层组织或微管中,靠根系分泌物生存繁殖,与植物根系有密切关系,但不与宿主形成特异分化结构,并将植物与细菌之间的这种共生关系称为联合共生固氮(Ass ociative symbi2 otic nitrogen fixation),现称为联合固氮作用[1]。
这种固氮作用在自然界广泛存在,是介于根际自生固氮和结瘤固氮之间的过渡类型。
继D bereiner等人的发现之后,又发现许多具有重要经济价值的非豆科作物如:甘蔗、水稻、玉米、棉花、牧草等存在明显的生物固氮现象,这引起人们对非豆科植物生物固氮的极大关注。
进入21世纪,人类社会普遍面临粮食、人口、环境、能源、资源等问题的困扰,加之目前化肥用量不断增加,土壤肥力日趋下降,如何保持农业生态环境的良好循环已成为当今世界现代农业的一个重大课题,在此背景下根际联合固氮作用逐渐显出其特殊的意义。
2 联合固氮菌种类联合固氮的种类和分布非常广泛,从禾本科作物到木本植物以及竹子的根际中都有发现。
其中研究的较为普遍和深入的有:雀稗固氮菌(Azolobacter paspali)、粪产碱菌(Alcali2 gens f accalis)、肺炎克雷伯氏菌(K oeb siella pneumonia)、印度拜叶林克氏菌(Beijerinckia india)、德氏拜叶林克氏菌(Bderxii)、弗李明拜叶林克氏菌(Bflumnensis)、多粘芽孢杆菌(Bacillus polymyxa)、梭菌属(Clo stridium)、德克氏菌属(Derxia)、阴沟肠杆菌(E cloacae)、凝聚肠杆菌(E agglomerans)、草生欧文氏菌(Erwoma herbicola)、稻草杆菌(Flavobacterium oryzae sp now)、生脂刚螺菌(Azo spirillum lipo ferum)、假单孢菌(P seudomonas sp)等。
作者简介 田颖(1971-),女,陕西西安人,硕士,讲师,从事微生物学的教学与研究工作。
收稿日期 2005208216 根据生理生态特征联合固氮菌大致可分成为3类:根际固氮菌、兼性内生固氮菌、专性内生固氮菌[2]。
2.1 根际固氮菌 根际固氮菌指定殖于根表的所有固氮细菌。
这类细菌不仅为植物提供氮素营养,其促进植物生长的主要原因在于产生的激素影响了植物的生理过程。
这类固氮菌主要包括雀稗固氮菌(Azotobacter paspali)、拜叶林克氏菌(Beijerinckia spp)等。
2.2 内生固氮菌 内生固氮菌是指那些定殖在植物根内而与宿主植物联合固氮的固氮菌。
它们的来源之一是种子和无性繁殖材料(块根、块茎等)。
另一个来源是根围和叶围,其中主要是根围。
根据内生固氮菌的特点不同,又可分为兼性内生固氮菌和专性内生固氮菌2类。
2.2.1 兼性内生固氮菌。
这类固氮菌既能在根内也能在根表和土壤中定殖,主要为固氮螺菌属(Azo spirillum)的细菌。
该属细菌分布广泛,能与许多寄主联合固氮,目前已分离鉴定出的有5个种:产脂固氮螺菌(A.lipo ferum)、巴西固氮螺菌(A.brasilense)、亚马逊固氮螺菌(A.amazomense)、伊拉克固氮螺菌(A.irankense)、高盐固氮螺菌(A.haloprae ferens)。
2.2.2 专性内生固氮菌。
这类固氮菌在土壤中不能生存或生存能力很差,主要存在于植物组织内。
它们可为宿主提供相当数量的氮素。
这类细菌主要从寄主植物的自然开口(排水口、气孔、皮孔)、根表皮裂细胞或次生根形成点细胞间隙感染植物,经木质部扩散至植株上部。
该类群包括重氮醋酸固氮菌(Acetobacter diazotrophicus)、固氮弧菌(Azoarus spp.)、草螺菌属(H erbaspirillum spp)、红苍白草螺菌(H erbaspirillum rubrisubalbicans)和伯克霍尔德氏菌(Burkholderia spp.)。
3 几种联合固氮细菌的特征3.1 重氮营养醋杆菌(Acetobacter diazotrophicus) 重氮营养醋杆菌是Dǒbereiner1988年从甘蔗当中分离得到的[3],其固氮酶活性很高,可为甘蔗提供60%的氮素。
该菌是严格的专性内生菌,大量存在于甘蔗的根茎叶当中,主要与富含糖分并以茎节或块根作为繁殖材料的植物,如甘蔗、甘薯、紫花狼尾草等共生。
重氮营养醋杆菌为好气性杆菌,尾部圆形,革兰氏阴性,具1～3条鞭毛,以N2为唯一氮源,高浓度(10%)蔗糖是其生长和固氮的最好碳源,在蔗糖浓度高达30%时仍可生长,生长过程中会产酸,甚至使环境的pH值达3.0以安徽农业科学,Journal of Anhui Agri.Sci.2005,33(11):2131-2133 责任编辑 罗芸 责任校对 罗芸下,并仍能保持生长和固氮活性[4]。
该菌与甘蔗的联合固氮体系是目前发现的最有效的联合固氮体系[5]。
3.2 粪产碱菌(Alcaligenes f aecalis) 粪产碱菌是首先从我国广东省水稻根分离出来的,并广泛分布于我国水稻水中[6]。
目前,从水稻、玉米和甘蔗等的根系均分离到粪产碱菌。
该菌为革兰氏阴性杆菌,具有周生鞭毛,不利用糖类,以苹果酸、乳酸、琥珀酸等有机酸作为碳源生长,在无碳培养基上培养时,能以C O2为唯一碳源,含吸氢酶。
其DNA中G+C含量为62.95%～63.93%,其生长和固氮的最佳温度、pH值和pO2分别为30℃、7.0和1.6×103Pa[6]。
近年来,国内学者已经利用遗传工程技术将含有固氮基因DNA片段的质粒转入某些野生型粪产菌株,结果这些转化结合子在高铵条件下表现出固氮活性并集聚在水稻根系(而相同条件下野生型粪产菌株远离根表),其固氮率为20%[7]。
3.3 固氮螺菌(Azo spirillum) 固氮螺菌是联合固氮菌中研究最多的。
,弧状或短杆状,有鞭毛,此属常见的2种是产脂固氮螺菌(A.lipo ferum)和巴西固氮螺菌(A.brasilense)。
前者主要与C4植物联合固氮。
后者多与C3植物联合共生。
接种固氮螺菌有益于谷物生长的事实已得到普遍的承认。
据G h onsikar等报道,高粱接种固氮螺菌后根量增加29%,根体积增加39%,籽粒增产18%,饲草增加43%[8]。
目前固氮螺菌Y u62的固氮酶基因表达和活性双重调节机制研究已经比较清楚,为构建耐铵泌铵的基因工程菌株和降低化肥用量提供了理论基础[9～11]。
4 联合固氮菌对植物的促进作用4.1 为植物提供氮素 有些联合固氮菌将固定的氮素直接提供给植物吸收同化,有些则将固定大气中的氮气部分提供给宿主吸收利用[12],其余部分被细菌转化为细胞氮,由于细菌的生命周期比植物短得多,细菌死亡崩解后释放的有机氮也能逐步为植物根系吸收。
4.2 产生植物激素 有些根际联合固氮菌还可以产生植物激素[13](如生长素、赤霉素、细胞分裂素等),这些植物激素影响宿主根的呼吸速率和代谢,并刺激侧根生长,使根毛数目增多,根系发达。
从而在不同的环境和土壤条件下促进植物的生长,尤其是幼苗期的生长。
4.3 提高对矿物质的吸收 固氮菌能影响根表面膜的活性,促使根系新陈代谢加强,从而促进根系吸收能力增强。
4.4 促进内根际的生理变化 主要可以促进植物内根际多元酚的分泌,促使根部氧化酶活性降低还原酶活性提高,多元酚的功能与植物色素形成、细胞壁构建、紫外线杀害的保护和真菌浸染的防御有关;氧化酶活性降低可能是造成内源激素和多元酚水平提高的原因。
同时还可以促进植物内根际A TP含量增加从而增强植株的生活力[14]。
4.5 固氮菌可有效地抑制不同病菌引起的植物病害 这一方面是由于内生固氮菌定殖在植物体内占据了植物上的生态位点,使病原菌由于生存空间的限制而难以入侵和定殖,这些细菌还可以与病原菌形成营养竞争关系,使病原菌得不到营养而死亡[15]。
另一方面是由于有些联合固氮菌能够分泌氧污酸类或邻苯二酚等高铁载体,可以抑制土壤病源微生物的生长与繁殖,增强植物抗逆性[16～17]。