生物固氮的研究进展
人工合成微生物固氮技术的研究现状
人工合成微生物固氮技术的研究现状随着人类社会的不断发展，人们对于农业生产和粮食安全的需求也日益增加。
其中，农作物的氮素需求量尤为关键。
于是，人们开始探究一种新的方法——微生物固氮技术。
微生物固氮技术是什么？微生物固氮技术是指利用一些可以独立生存的微生物，将氮态氮固定成大分子化合物，以提供农作物的氮素营养。
这一技术的核心是细菌通过转化生物大分子，将空气氮气转化为可供植物利用的氨态氮、亚硝酸态氮和硝酸态氮，从而达到提高作物产量的目的。
人工合成微生物固氮技术的研究现状当前，人工合成微生物固氮技术已经成为了固氮领域的一个重要研究方向。
国内外不少科研机构都在开展相关的研究工作。
首先就是在前沿科技领域——合成生物学领域，不断涌现着具有微生物固氮能力的新型生物。
例如，美国农业部2018年曾发表一篇论文介绍了一种新型的光合细菌——Rhodobacter sphaeroides，它在细菌界中具有很强的氮固定能力。
然而，这种细菌的分离和培养非常困难，因此，科学家们经过多年的探究，利用基因编辑技术和基因拼接技术，成功合成了带有Rhodobacter sphaeroides关键氮固定基因的新型微生物，从而形成了一项全新的微生物固氮技术。
其次，很多国内外大学都在开展微生物固氮的新型研究。
例如，中国农业大学生命科学学院的蒲龙教授团队一直在从事微生物固氮、根瘤菌与大豆互作等领域的研究。
他们也成功构建了一些新型的微生物固氮功能模块，并进行了一系列的检测和验证工作。
不仅如此，还有很多与微生物固氮技术相关的领域也在紧锣密鼓地开展着相关研究。
例如，一些光合细菌的应用研究、土壤微生物种群结构与功能变化的研究等等，都具备着推动微生物固氮技术实现更大突破的潜力。
微生物固氮技术的应用前景由于微生物固氮技术具有很高的氮转化效率、高附加值和环境友好度等优点，因此其在土地修复、农业生产等领域的应用可谓是无限广阔。
首先，微生物固氮技术能够辅助农业进行有机化生产。
生物固氮的研究进展及发展趋势
生物固氮的研究进展及发展趋势
生物固氮是一种自然界中重要的氮循环过程，其在农业和生态系统中具有重要的意义。
研究生物固氮的进展以及未来的发展趋势，对于提高农作物产量、节约化肥资源、增加土壤肥力以及保护环境都具有重大意义。
近年来，生物固氮的研究取得了一系列重要的进展。
首先，对于固氮微生物群落结构和功能的理解不断深化。
通过使用分子生物学技术，可以快速检测和鉴定土壤和根际中的固氮微生物，了解它们的多样性和分布情况。
此外，通过基因组学和转录组学等方法，可以深入研究固氮微生物的基因表达和代谢途径，进一步揭示其固氮机制。
其次，关于如何提高固氮效率的研究也取得了进展。
通过选择性培育具有高效固氮能力的微生物或植物品种，可以显著提高固氮效率。
同时，研究表明，与其他生物有机肥料和化学肥料的联合使用可以进一步提高固氮效率。
此外，通过调控固氮微生物与宿主植物的共生关系，可以提高植物对固氮微生物的利用效率。
在生物固氮的未来发展中，一方面，研究人员将继续深入探索固氮微生物的多样性和功能，通过开展元基因组学和功能基因组学研究，预期会发现更多新的固氮微生物。
另一方面，研究人员将努力开发新的技术和方法，以提高固氮效率。
例如，通过基因编辑和代谢工程等手段，改良固氮微生物的代谢途径和固氮酶的催化效率。
此外，研究人员还将关注固氮微生物与植物之间的信号交流和共生调控机制，以更好地控制和利用生物固氮过程。
综上所述，生物固氮研究取得了不少进展，并且未来的发展趋势也比较明确。
通过深入研究固氮微生物群落结构和功能，以及努力提高固氮效率，我们有望实现更加可持续和高效的氮肥利用，在农业生产和环境保护中发挥重要作用。
微生物与植物根系固氮的关系研究
微生物与植物根系固氮的关系研究固氮是指将空气中的氮气（N2）转化为植物可吸收的氮化合物的过程。
在自然界中，有一些微生物能够与植物根系共生，促进固氮过程的进行。
这种共生现象被广泛应用于农业和生态修复领域，对于改善土壤质量和提高农作物产量具有重要意义。
本文将探讨微生物与植物根系固氮的关系及其在农业中的应用。
一、微生物与植物根系的共生关系1. 根瘤菌与豆科植物的共生关系根瘤菌是一类能够与豆科植物共生并固氮的微生物。
通过形成根瘤，根瘤菌与豆科植物建立起一种互惠共生的关系。
根瘤菌能够在植物根瘤内固氮，将氮转化为植物可利用的氨基化合物，同时，植物为根瘤菌提供了生长所需的有机物质。
这种共生关系对于豆科植物的生长发育和环境适应具有重要作用。
2. 蓝藻与水稻的共生关系蓝藻是一类能够固氮的原核生物，与水稻的根系形成共生关系。
蓝藻通过形成共生囊泡进入水稻根内，进行固氮作用。
同时，水稻为蓝藻提供了生长所需的营养物质和生长环境。
研究表明，蓝藻与水稻的共生关系能够提高水稻的氮素利用效率，促进水稻的生长和发育。
二、微生物与植物根固氮的机制1. 根瘤菌的固氮机制根瘤菌在豆科植物根瘤内固氮的过程中，主要依赖于一种叫做铁蛋白的酶。
该酶能够将根瘤菌固氮酶中的铁离子还原为可利用的形式，从而促进固氮反应的进行。
另外，根瘤菌还能通过分泌细胞因子和产生植物生长素来促进植物的生长发育。
2. 蓝藻的固氮机制蓝藻的固氮过程主要依赖于其细胞内独特的固氮酶。
该酶能够将氮气转化为氨氮，进而合成氨基酸等有机氮化合物。
此外，蓝藻还能通过系统发育树的构建和基因组学的研究来深入了解其固氮机制。
三、微生物与植物根固氮的应用1. 农田土壤中的固氮菌接种将根瘤菌等固氮菌分离培养并接种到农田土壤中，能够促进土壤中的固氮作用。
这种方法能够提高农作物的氮素利用率，减少氮肥的使用量，从而实现农业的可持续发展。
2. 生态修复中的微生物共生微生物与植物根系的共生关系不仅在农业中有重要应用，也可以用于生态修复。
海洋微生物固氮作用研究进展
中图分类号 ： Ｑ１ ７ ８ ． ５ ３
文献 标 识 码 ： Ａ
文章 编号 ： ｌ ６ ７ ２ —５ ４ ２ ５ （ ２ ０ １ ３ ） １ １ 力 的 主要 限制 因素 。海洋
在 固氮 的同 时仍然 产 生 氧 气 ， 按 照微 生 物 在 固氮 时是
转化 为少 量可溶 性 氨 ； （ ３ ） 海 洋 微 生 物 的 固氮 作 用 ， 即 海 洋微 生物在 固 氮酶 作 用 下 将 Ｎ 催 化 还 原 为 Ｎｎｔ。 具 有 固氮作 用的 微 生 物不 仅 能 够 通 过 固定 Ｎｚ 来 支 持
酶链 式反 应 （ Ｐ ｏ ｌ ｙ ｍｅ ｒ ａ ｓ ｅ Ｃ ｈ ａ ｉ ｎ ｒ ｅ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ， Ｐ Ｃ Ｒ） 技 术 检
联合 固氮 菌是 能够 独 立 生 活 的 固 氮微 生物 ， 通 过 定植 于植 物根 系表 面或 附 近 土壤 或 侵入 植 物根 部 ， 依 靠植 物根 系分 泌物 生 长 ， 同 时 提供 固定 的 氮满 足植 物 生 长需 要 ， 二 者 形 成 松 散 的共 生 关 系 。海 草 Ｚ ｏ ｓ ｔ ｅ ｒ ａ ｍａ ｒ ｉ ｎ ａ根 系周 围 的沉积 物能 够刺 激微生 物 固氮 活性 ，
亿 学 与 佳 物 互程 ２ ０ １ ３ ， Ｖ ｏ １ ． ３ ０ Ｎ ｏ ． １ １
Ｃｈ ｅ ｍｉ ｓ ｔ ｒ ｙ ＆ Ｂｉ ｏ ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅｒ ｉ ｎ ｇ
目
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ ２ －５ ４ ２ ５ ． ２ ０ １ ３ ． １ １ ． ０ ０ ２
中氮 元 素的补充 有 三条 途 径 ： （ １ ） 陆源输入 ， 氮 营 养 盐
微生物氮和磷循环的研究进展
微生物氮和磷循环的研究进展随着大气污染和工业化的加速，土地和水源等自然资源的破坏也加剧了，其中重要的两种自然资源，氮和磷，是农业和生态系统中不可或缺的物质。
氮和磷的循环过程对于土地和水资源的保护和利用具有重要的作用，微生物氮和磷循环的研究已成为大众所关注的热点之一。
一、微生物氮循环氮是构成细胞和生命体的必需元素，但大多数的生物体并不能直接利用空气中氮气。
因此，细菌对氮的固氮成为了微生物氮循环的关键环节。
固氮微生物一般被分为两类：自由生活型固氮细菌（diazotroph）和共生型固氮细菌（endosymbiont）。
自由生活型固氮细菌广泛分布于自然界中的土壤中水库中，它们在根瘤范围之外活动，可与植物共生，也可以独立存在。
共生型固氮菌一般与植物根系形成共生关系。
近年来，随着微生物基因组学的火热发展和氮循环的深入研究，揭示了微生物氮固定及转化的新机制。
研究发现，一些草原土壤和海洋微生物可以利用光合细菌的氮酶来固氮。
同时，一些酶可以把氨转化成利用更加广泛的物质，如合成和解毒物质。
二、微生物磷循环磷是细胞内的巨量元素，是蛋白质、脱氧核糖核酸、脂类、三磷酸腺苷等重要物质的组成成分。
一些微生物可以将有机和无机磷化合物转为可被植物吸收的无机磷形式。
这是磷循环的关键和基础。
近年来，研究者们发现，微生物的生长和存活受磷酸盐的限制，而一些微生物可参与磷酸盐的释放和再分配。
针对微生物磷利用的研究，研究人员通过研究微生物的生理机制、基因信息以及微生物与植物之间的相互作用来解决微生物磷资源问题。
例如，拟紫色细菌、青海湖的磷酸酯酶和森林土壤中的磷酸酯酶等微生物参与了磷的循环与再分配。
三、微生物氮和磷循环研究的新进展微生物氮和磷循环研究已由原来的简单描绘发展到了跨学科的深度探讨。
现阶段，随着技术的进步和手段的丰富，对微生物氮和磷循环的研究也越来越深入。
其中，以下三个方向是特别值得关注的：1.新型细菌的发现以及固氮和磷化结合的研究。
生物固氮测定方法研究进展word
生物固氮测定方法研究进展2016051848 黄鹏摘要:对生物固氮测定的方法乙炔还原法(A R A)、15N同位素稀释法(I D)、、非同位素法、全氮差值法和酰脲估测法进行综述,并评述了其引起误差的因素和测定结果的准确性。
关键词:生物固氮;固氮量;测定;方法目前,固氮测定技术对于生物固氮研究是十分重要的。
随着研究的深入,固氮测定技术也不断地向准确、可靠、操作简便的方向发展。
生物固氮测定方法主要有乙炔还原法、、15N同位素稀释法、非同位素法、全氮差值法和酰脲估测法等。
为便于更好研究生物固氮, 本文主要介绍常用的几种测定方法以及它们的优缺点,以供参考。
1乙炔还原法始于20世纪60 年代, 目前被广泛应用,根据固氮酶具有还原分子氮或利用其他底物的能力,使乙炔还原为乙烯,作为固氮的间接测定。
从植物根际分离的纯培养物分别接种于盛有无氮半固体培养基的血清小瓶中,置于28 ～30 ℃培养箱中培养48 h ,将血清小瓶瓶盖在无菌条件下换成橡胶塞,用无菌注射器抽出10 %的气体, 每瓶注1 mL C2H4,,再置于28 ～30 ℃下培养24 ～48 h。
用无菌注射器从瓶种抽取混合气体0 .2 m L 注入气相色谱仪(GC)进样柱中, 测定C2H4含量。
其中,以不接种菌注有C2H2的血清小瓶为对照, 重复 3 次。
从显示屏上C2H2、C2H4峰值判定有无C2H4的产生以确定其固氮性能, 按下式计算其固氮酶活性大小。
A RA =（实际C2H4峰面积×标准气含量×血清小瓶容积∕（标准气峰面积×进样量×培养时间×样品量）。
主要仪器：SP一02型气相色谱仪和氢离子化鉴定器。
该方法优点是灵敏度高,操作较简单,速度快、费用较低,可快速确认固氮作用的存在与否。
并通过还原乙炔活性的强弱，推算出植物——— 固氮菌联合体的固氮量、适应范围广,可以离体,也可以整株活体连续测定或原位测定。
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。
草地土壤非共生固氮微生物研究进展
草地土壤非共生固氮微生物研究进展1. 非共生固氮微生物的研究进展非共生固氮微生物是指那些能够独立进行固氮作用的微生物，它们通过将空气中的氮气转化为植物可吸收的形式来满足植物的氮素需求。
随着对土壤生态系统的认识不断深入，非共生固氮微生物的研究也取得了显著的进展。
科学家们通过对非共生固氮微生物的基因组测序和比较分析，揭示了这些微生物在固氮过程中所发挥的关键作用。
研究发现某些细菌能够利用特殊的酶类将大气中的氨气转化为亚硝酸盐，再通过与根瘤菌的互作，将亚硝酸盐转化为植物可吸收的硝酸盐。
还有一些细菌能够利用特殊的光合色素参与固氮过程，从而提高土壤中氮素的生物利用率。
研究人员还发现了一些新型的非共生固氮微生物，这些微生物具有独特的固氮机制和生长特性，为农业生产提供了新的潜在资源。
有研究表明一种名为“铁锈杆菌”的细菌能够通过与豆科植物根瘤菌的共生关系实现固氮作用，同时还能产生具有抗菌活性的物质，对植物病害具有一定的防治效果。
非共生固氮微生物在土壤肥力提升方面也发挥着重要作用，适当增加土壤中的非共生固氮微生物数量可以提高土壤中氮素的生物可利用性，从而促进植物生长。
这些微生物还能分解有机残渣、降解污染物、改善土壤结构等，有助于提高土壤质量。
非共生固氮微生物在土壤生态系统中具有重要的功能和价值，随着对这些微生物的研究不断深入，相信未来会有更多的新发现和应用前景。
1.1 非共生固氮微生物的定义和分类非共生固氮微生物是指那些能够独立进行固氮作用，即利用无机氮源(如氨、亚硝酸盐等)合成有机氮化合物，从而为植物提供营养的微生物。
这些微生物在生态系统中具有重要作用，因为它们可以增加土壤中的氮含量，促进植物生长，维持生态平衡。
非共生固氮微生物可以根据其固氮作用的类型和途径进行分类。
根据固氮作用类型，非共生固氮微生物可以分为两类：一类是自由固氮菌，它们能够直接将无机氮转化为有机氮；另一类是固氨菌，它们通过与特定的细菌形成共生关系，共同完成固氮过程。
生物固氮研究报告
生物固氮研究报告
标题：生物固氮研究报告
摘要：
本研究报告探讨了生物固氮的过程、机制以及其在农业生产中的应用。
生物固氮是指一种过程，通过该过程，某些生物能够将大气中的氮气转化为可供植物利用的形式，从而满足植物的氮营养需求。
这一过程对于生态系统的氮循环具有重要意义，也对农业生产的可持续发展起到了至关重要的作用。
研究方法：
本研究使用田间实验方法，选择了几种生物固氮相关的微生物和植物进行观察和研究。
通过收集土壤样本和植物根系样本，并进行实验室分析，以评估这些微生物在土壤中固氮的能力以及它们与植物的共生关系。
同时，也进行了田间试验，观察不同固氮微生物对作物生长和氮肥利用的影响。
研究结果：
研究表明，生物固氮的能力在不同微生物和植物之间存在差异。
一些固氮微生物，如根瘤菌和蓝绿藻，能够与植物建立共生关系，并通过将氮气固定为植物可利用的铵态氮来提供植物所需的氮营养。
这对于减少对化学氮肥的依赖，提高土壤质量和农产品质量具有重大意义。
此外，研究还发现，通过优化固氮微生物的应用方式和施肥管理措施，能够进一步提高生物固氮的效果。
结论：
生物固氮是一种可行的方法，用于实现农业生产的可持续发展。
通过建立良好的共生关系，利用固氮微生物将大气中的氮转化为植物可利用的形式，可以减少对化学氮肥的需求，减少对环境的负面影响，提高土壤质量，并提高农产品的产量和品质。
未来的研究应进一步深入了解生物固氮的机制，并探索更有效的固氮微生物应用方式。
微生物固氮及其应用研究
微生物固氮及其应用研究随着环境污染和气候变化的加剧，农业生产面临着极大的压力。
为了提升粮食产量和生态环境的可持续性，农业科学家们不断探索新的技术和方法。
其中，微生物固氮技术被认为是一种非常有前途的技术。
本文将介绍微生物固氮的基本概念、机制及其应用研究。
一、微生物固氮的基本概念与机制微生物固氮是指一些特定的微生物能够利用氮气（N2）和氢气（H2）在高压和高温条件下生成氨（NH3）。
其中，氮气起到了提供N原子的作用，而氢气则是还原剂。
微生物固氮的机制可以概括为以下三个步骤：1. 氢化：氢气通过费托合成反应与氮气结合成亚氨基化合物（NH2）。
N2 + 3H2 → 2NH32. 还原：亚氨基化合物经过还原生成氨。
NH2 + H2 → NH3 + H2N3. 电子转移：负电荷的氢离子（H-）通过电子传递从一种还原物质转移到另一种还原物质。
NH3 + H2N → NH4+微生物固氮的机制非常复杂，其不同微生物之间的固氮能力也存在差异。
比如，霍乱弧菌能够利用氮气固氮，但是其固氮能力相对较低。
相反，一些根瘤菌具有良好的固氮能力。
二、微生物固氮的应用研究微生物固氮技术在农业生产中有着广阔的应用前景。
一方面，它可以作为农业生产的重要手段，提高农作物的产量和品质；另一方面，它还可为环境保护、可持续发展等领域提供支持。
1. 农业生产微生物固氮可以为农作物提供充足的氮素，进而提高作物品质和产量。
一些根瘤菌被广泛应用于豆科作物的生产中，如大豆、豌豆、菜豆等。
比如，在大豆生产中，根瘤菌能够促进大豆的根系生长，提高土壤中氮素的利用率，增加大豆产量并改善其品质。
2. 生态环境保护微生物固氮技术还可以改善土壤质量。
由于目前大量使用化肥等农业生产方式对土地造成了严重的污染，因此采用微生物固氮技术可以减少农业生产对土地的污染。
此外，微生物固氮还可以固定空气中的氮气，并将其转化为有机氮，补充土壤中的氮素，从而减少了对化肥和农药的依赖。
3. 可持续发展微生物固氮技术支持可持续农业发展。
生物固氮菌的研究报告
生物固氮菌的研究报告摘要生物固氮菌是一类重要的微生物，它们具有固定大气中的氮气能力，将其转化成可供植物吸收利用的形式。
本文通过对生物固氮菌的研究进行了综述，包括其分类、生活特性、作用机制以及在农业领域的应用等方面。
通过对相关文献资料的调研，我们了解到生物固氮菌在土壤肥力改善、植物生长促进和环境保护方面具有巨大潜力。
然而，生物固氮菌的研究还存在一些挑战，如固氮效率的提高、固氮菌的筛选和应用技术的改进等。
因此，我们需要进一步加强对生物固氮菌的研究，以实现农业可持续发展和环境保护的目标。
引言固氮菌是一类具有重要生物学功能的微生物，其能力在农业和环境领域具有广泛应用。
固氮菌通过将空气中的氮气转化为可供植物吸收利用的氨或亚硝酸盐，并促进土壤肥力的提高。
因此，研究生物固氮菌对于农业的可持续发展和环境保护至关重要。
本文将综述生物固氮菌的分类、生活特性、作用机制以及在农业领域的应用，并探讨其研究现状以及未来的发展方向。
一、生物固氮菌的分类根据其菌落特征以及生理生化分类等多种方法，可以将生物固氮菌分为不同的类群。
最常见的分类方法是根据生物固氮菌在土壤中的生理生化特征将其分为两大类：自由生活固氮菌和共生固氮菌。
1. 自由生活固氮菌自由生活固氮菌是指在土壤中独立生活并具有固氮能力的菌群。
它们广泛存在于土壤、水体和植物内部等环境中，主要以自由态的形式存在。
自由生活固氮菌可以固氮产生胞外酶，通过酷热或低温、风化或静脉等多种因素的调节，以适应不同的生存环境。
代表性的自由生活固氮菌有蓝藻类和假单胞菌等。
2. 共生固氮菌共生固氮菌是指与植物形成共生关系，并在植物体内固氮的菌群。
它们通常以根瘤菌和蓝藻类等形式存在。
共生固氮菌通过与植物根系形成共生关系，进入植物根系内部，利用植物根系提供的环境来生活和繁殖，并固定大气中的氮气。
共生固氮菌与植物的共生关系对植物生长和发育具有重要影响，有助于植物生长和抗逆性的提高。
二、生物固氮菌的生活特性生物固氮菌在光合作用、代谢途径、生物生成物质等方面都具有独特的特性。
微生物固氮机制的研究现状和新进展
微生物固氮机制的研究现状和新进展微生物的固氮能力是构建土壤氮素循环的关键，也是维持生态平衡的重要组成部分。
微生物通过各自的固氮途径将空气中的氮气转化成化学物质，为植物提供必要的营养素。
随着科技的不断进步，对微生物固氮机制的研究也取得了一些重要的发现和进展。
近年来，单细胞生物氮素转化机制的研究成为了固氮领域的热点。
以著名的单细胞固氮菌为例，其通过形成分裂小体的方式实现了分子固氮。
该过程过程中，由ATP酶驱动，集中在夹层腔中的谷氨酸合酶将加入氢原子的氢气与植物活塞内的电荷负载原子氮相结合，形成氨基基团后输出。
而其他的单细胞生物固氮菌则采用了不同的机制。
在多细胞生物领域，共生关系的研究成为了新的热点。
一些微生物通过与植物的共生关系，在植物根际创建适宜的微环境，为氮固定提供优越的条件。
同时，这些微生物还可通过其他途径来获得生存空间、水、光和其他营养物质等。
此外，一些研究也表明固氮能力可以通过基因改造来提高。
科学家通过人工合成新的代谢途径和调节代谢路径，成功地创建了一些高效型固氮细菌，使微生物的固氮能力得到了大大提升。
这项技术的应用在很大程度上为农业生产和生态保护带来了新的机遇。
但是同时，我们也不能忽视微生物固氮机制研究所面临的众多挑战。
除了单细胞生物和共生关系的研究，还有很多与微生物固氮相关的基因、生理和环境条件等等都需要深入探讨，以更好地理解微生物固氮机制的本质。
迄今为止，微生物固氮机制的研究没有结束，而是不断在进化和创新中发展。
对微生物固氮机制的深入探索不仅能够为理解生态系统提供基础知识，同时还将有益于开发新的农业技术和环境保护方法。
生物固氮的研究进展
生物固氮的研究进展一、本文概述生物固氮，指的是生物体（特别是某些微生物）在无氧或低氧条件下，将大气中的氮气（N₂）转化为氨（NH₃）或其他含氮化合物的过程。
这一过程对于全球氮循环和生物圈的氮素供应具有至关重要的作用。
本文旨在概述生物固氮的研究进展，包括固氮微生物的种类与特性、固氮机制、固氮效率的提高方法，以及生物固氮在农业、环保和工业生产等领域的应用前景。
我们将重点介绍近年来在分子生物学、基因工程和生物技术等方面的新发现和新进展，以期为推动生物固氮的深入研究和实际应用提供参考。
二、生物固氮的微生物学基础生物固氮，又称生物氮固定，是指某些微生物在常温常压下，将大气中的氮气（N₂）转化为氨（NH₃）或其它含氮化合物的过程。
这一生物过程在地球氮循环中起着至关重要的作用，为许多生态系统和农作物提供了必要的氮源。
生物固氮的微生物主要包括两大类：自生固氮菌和共生固氮菌。
自生固氮菌，如圆褐固氮菌，能够在无植物存在的情况下独立进行固氮作用。
而共生固氮菌，如根瘤菌，必须与植物形成共生关系，在植物根部形成根瘤结构，才能有效固氮。
固氮过程的核心是固氮酶的作用。
固氮酶是一种由铁蛋白和钼铁蛋白组成的复合酶，能够在ATP的供能下，将N₂还原为NH₃。
这一过程中，铁蛋白起到传递电子的作用，而钼铁蛋白则是固氮反应的催化中心。
固氮微生物具有独特的生理生态特性，以适应其在各种环境条件下的固氮生活。
例如，它们能够分泌多种胞外酶，分解有机物质以获取能量和营养；同时，它们还能够形成特殊的细胞结构，如根瘤，以提高固氮效率。
固氮效率受到多种因素的影响，包括环境因素（如温度、湿度、光照等）、土壤条件（如pH值、有机质含量等）以及微生物自身的遗传特性。
因此，在农业生产中，通过调控这些因素，可以有效提高生物固氮的效率和效果。
随着分子生物学和基因工程技术的快速发展，对固氮微生物的遗传机制和固氮酶的作用机制有了更深入的了解。
这为通过基因工程手段改良固氮微生物、提高其固氮效率提供了可能。
生物固氮和植物利用效率提高的技术研究
生物固氮和植物利用效率提高的技术研究近年来，随着人口不断增长和环境污染的加剧，对粮食生产的需求越来越高。
而植物的生长需要充足的养分供应，其中氮元素是植物生长过程中必不可少的一个元素。
然而，氮素的供应和利用是植物生长的关键环节之一。
生物固氮和植物利用效率提高的技术研究成为当前关注的热点和难点。
一、生物固氮技术生物固氮是指将大气中的氮气转化为植物可吸收的氨基氮形式，在土壤中形成有机氮物质的过程。
生物固氮有助于减少对化学肥料的依赖，降低生产成本，同时也有利于土壤的健康和生态环境的保护。
目前，生物固氮技术主要有两种类型：自然固氮和人工固氮。
自然固氮是指通过植物和土壤微生物的相互作用，将空气中的氮转化为植物可吸收的有机氮化合物，促进土壤肥力的增加。
人工固氮则指通过人为手段，利用一些可以固氮的细菌或植物，将氮气转化为植物可吸收的氮形式，用于农业生产。
在自然固氮方面，大豆、豌豆等黄豆类作物具有很好的固氮能力，对于提高土壤的氮素含量具有很好的作用。
而在人工固氮方面，一些细菌如红色孟德氏菌、绿色叶绿体固氮菌等，在农业生产上得到广泛应用。
二、植物利用效率提高技术植物利用效率指的是作物在生长发育过程中对养分利用的效率，包括水分、养分等的有效利用能力。
在当今社会，生产效益至关重要，如何提高作物的养分利用效率，降低生产成本，成为了当前农业领域研究的重点。
在植物利用效率提高方面，农民可以通过选用育种优良、高质量的植物品种，实现对养分的最大利用。
此外，合理施用肥料和提高土壤肥力，也能够有效提高植物养分利用效率。
在技术上，一些植物生长调节剂和生物控制剂，也有助于提高植物养分利用效率，促进植物生长发育。
总的来说，生物固氮和植物利用效率提高是目前农业领域研究的热点话题，这两种技术的发展和应用，将对农业生产、粮食生产的稳定和提高产生积极的影响。
期望未来能有更多的技术和方法，为农业增产和生态环境的保护做出贡献。
生物固氮的研究进展及发展趋势
参考内容
生物固氮研究的新进展及其在农 业和环境中的应用
摘要
生物固氮，指的是生物通过一系列生理生化过程，将空气中的氮气转化为可 用于农业和环境中的氮素养分的过程，其在现代农业中扮演着举足轻重的角色。 本次演示将综述生物固氮的研究历史、现状及其未来的发展方向，并深入探讨其 在农业和环境领域的应用和重要性。
谢谢观看
引言
生物固氮指的是某些微生物和植物通过特殊的生理生化过程，将空气中的氮 气转化为有机氮化物的过程。这种转化对于农业和环境都至关重要。在农业领域， 生物固氮可以提供植物生长所需的氮素，从而提高作物的产量和质量。在环境领 域，生物固氮有助于减少氮素污染，从而缓解水体富营养化等问题。因此，对生 物固氮的研究具有重要的理论和实践意义。
研究现状
1.根瘤菌固氮
根瘤菌是与豆科植物共生的一种特殊微生物，能够将大气中的氮气转化为有 机氮化物。近年来，研究者们在根瘤菌的生态学、遗传学和分子生物学等方面取 得了重要进展。例如，研究发现根瘤菌的结瘤基因和固氮基因之间存在复杂的调 控机制，为深入理解根瘤菌的共生固氮提供了线索。然而，根瘤菌的共生固氮效 率受到土壤环境、气候变化等多种因素的影响，仍面临许多挑战。
在环境领域，生物固氮对于缓解水体富营养化等问题也具有积极意义。例如， 通过向污染水体中添加固定氮的微生物，可以减少水体中的氨氮等有害物质，改 善水质。
未来展望
未来生物固氮的研究将集中在以下几个方面：首先，随着基因组学和代谢组 学的快速发展，对微生物和植物的互作机制的研究将更加深入，这将有助于揭示 生物固氮的内在规律，为提高生物固氮的效率和产量提供理论依据；其次，新型 生物技术的应用，如基因编辑技术等，将为生物固氮研究开辟新的途径；最后， 针对不同环境条件下的生物固氮研究也将得到进一步拓展，
固氮微生物的分离培养与生长机制研究
固氮微生物的分离培养与生长机制研究固氮微生物是一类能够将大气中的氮气(N2)转化成可供植物利用的氨(NH3)或亚硝酸盐(NO2-)的微生物。
它们在生态系统中扮演着非常重要的角色，因为氮气是生物体内必不可少的元素，但又因为氮气分子非常稳定，有很高的解离能，所以一般情况下，植物无法直接将大气中的氮气转化为可用的氮源。
因此，固氮微生物的研究尤为重要。
本文将介绍固氮微生物的分离、培养和生长机制的研究进展。
一、固氮微生物的分离固氮微生物广泛存在于土壤、淡水、海水等各种环境中，但由于它们的生长特点和数量较少，因此分离并且纯化固氮微生物是非常困难的。
在此基础上，研究人员不断地探索和改进固氮微生物的分离和纯化方法，以便更好地对固氮微生物进行研究。
现在比较常用的分离方法包括筛选法、选培法、生态法等。
1. 筛选法：筛选法是根据固氮菌的形态、特殊的染色反应等特征，进行筛选并分离目标菌株的方法。
这种方法需要对细菌的形态和染色反应有很高的识别能力，因此分离出来的目标菌株纯度比较高。
但同时，这种方法对操作者的技术要求非常高，误判的可能性也较大。
2. 选培法：选培法是通过培养基成分的不同，选择适宜生长在某一特定培养基上的菌株，以达到分离纯化的目的。
例如，利用法氏硝酸盐盐(NFb)培养基分离根瘤菌等。
选培法虽然对纯度较低的目标菌株分离效果不太好，但是对于对特定的宿主植物有较高亲和力的菌株有较好的分离效果。
3. 生态法：生态法是针对微生物在自然环境中生存和竞争的特点进行的一种分离方法。
通过模拟自然环境中的条件(例如土壤、水体等)，利用微生物的生长特点和代谢活性，对目标菌株进行分离和纯化。
这种方法对环境因素变化较为敏感，对操作者的技术要求也相对较高，但其分离出来的菌株有较好的抗环境逆境的能力。
二、固氮微生物的培养固氮微生物属于微生物中的一类特殊生长分类，主要表现为菌株对氧气的敏感性较高，而同时对氢气、甲烷等气体极其敏感，同时对营养物的需求也较高。
海洋生物固氮作用研究进展
基金项 目： 国家自然科学基金资助项 目（０ １０ ６ ； ９ ４ １ １ ） 国家重点基础研究发 展计划资助项 目（ ０ ５ Ｂ ２ ３５） 国际海底 区域研究开发 “ ２０Ｃ ４２０ ； 十一
张 ， 际 敏
（ 门 大学 海 洋 学 系 ， 建 厦 门 ３ １０ ） 厦 福 ６０ ５
摘要： 年来 ， 近 海洋 生物 固氮作用研 究 已成 为 海 洋 氮循 环研 究热 点之 一 ， 因为 它补 充 了海 洋 中的结
合 态氮 ， 响着海 洋氮储 库 的收 支平衡 ， 而调 控 海洋 的初级 生产 力 ， 因此 与 海 洋颗粒 有机 碳 的 影 进 并
估 测方 法． 束毛 藻 曾被认 为是 全球 海洋最 重要 的 固氮 生物 ， 但近 年 来也发 现 了固氮 生物在微 微 （ ｉ ｐ．
ｃ） ｏ 级和微 （ ａｏ 级 的分 布 ， 明 以往基 于柬 毛藻 的 固氮速 率 可能是 被低 估 的． 洋 生物 固氮作 用 ｎｎ ） 表 海
营养 盐 限制 的研 究主要 集 中在铁 和磷 这 ２个元素 的作 用 ， 目前 尚无定 论． 中国边缘 海 生物 固氮 但 在
中 图分 类号 ：７４ Ｐ ３
文 献 标 识 码 ： Ａ
文章 编号 ： ０ — １０ ２ １ ）３０ ２ —６ １ ０ ８６ （０ ０ ０ —４ ８０ ０
海 洋生物 固氮作 用是 指海洋 微生物 在 固氮 酶作用 下将 Ｎ 催化 还原 为 Ｎ ；的过程 ， Ｈ 其反应 方程 式为 ：
Ｎ ＋８ ＋８ 一＋１Ａ Ｐ 里 ２ Ｈ＋ ｅ ６ Ｔ —
时， 追踪 新 固定氮的 流 向， 而为 海洋 氮循 环提供 准确信 息． 进
生物固氮研究报告
生物固氮研究报告生物固氮是指某些微生物能够将大气中的氮气(N2)转化为植物能够利用的氨。
这个过程被称为固氮。
固氮的能力对土壤肥力和植物生长起着重要的作用。
为了研究生物固氮的机制和影响因素，我们进行了以下实验。
实验一：固氮菌种筛选我们从不同的环境中采集土壤样品，分离出固氮菌进行筛选。
首先，我们制备了含有氮源缺失的培养基，在无氧条件下进行培养。
通过测定培养基中的氨含量，我们筛选出了具有较高固氮能力的菌株。
这些菌株在进一步的实验中被用于固氮机制研究。
实验二：酶活性测定我们测定了固氮菌在不同条件下的酶活性。
为了测定固氮酶的活性，我们制备了含有固氮酶底物的反应体系。
通过测定反应体系中氨的生成速率，我们可以确定固氮酶的活性。
我们同时测定了不同固氮菌株的酶活性，以比较它们之间的差异。
实验三：影响因素分析我们研究了不同因素对于生物固氮的影响。
首先，我们调节了培养基pH值，观察了固氮菌生长和固氮能力的变化。
其次，我们改变了培养温度，探究其对固氮菌固氮能力的影响。
最后，我们添加了不同浓度的氮源，研究其对固氮菌的生长和固氮能力的影响。
实验结果显示，我们筛选出的固氮菌株具有较高的固氮能力。
在酶活性测定中，我们发现不同菌株之间存在明显的酶活性差异。
在影响因素分析中，我们发现培养基pH值、培养温度和氮源浓度对固氮菌的生长和固氮能力都有显著影响。
低pH值和适宜的培养温度能够促进固氮菌的生长和固氮能力。
适度的氮源浓度也可以提高固氮菌的固氮能力。
综上所述，生物固氮是一种重要的氮循环过程，对土壤肥力和植物生长起着重要作用。
我们通过筛选固氮菌株、测定酶活性和分析影响因素等实验，研究了生物固氮的机制和影响因素，为进一步理解和应用生物固氮提供了基础。
固碳微生物相关研究现状及发展动态
固碳微生物相关研究现状及发展动态生物固氮研究现状及发展动态从1862年发现生物固氮现象以来，对生物固氮的研究已经经历了大约一百五十年。
生物固氮作为一个世界性的基础研究课题，各国都对其做了大量的研究工作，并取得了不俗的成绩。
当前生物固氮已经成为一个交叉学科的综合性研究课题，从以往的生态水平，个体水平，细胞水平逐渐转变为分子水平，甚至原子水平，从宏观到微观层次的转变。
生物固氦的早期研究主要是广泛开展对根瘤菌分离、鉴定、分类和固氮的生理以及固氦微生物在农业上的应用。
20 世纪70年代后，固氮微生物学的侧重点转入固氮酶系统和固氮基因转移方面的研究。
生物固氮是由一些原核生物在固氮酶的作用下发生的一种特有的反应，生物固氮的化学方程式为:N2+ 8H+ + 8e - + 16 ATP一2NH3 + H2+ 16ADP + 16 Pi。
此催化反应对电子转移,氢还原和ATP有很高的需求量。
在豆科植物根瘤中,入侵的根瘤菌分化成类菌体(bacteroids)形式并且催化大气中的氮气还原为氨。
这一反应的直接产物氨(N H ) ,或以NHA*离子的形式被输送至植物胞质,在那里它们通过谷氨酰胺合成酶途径被同化为谷氨酰胺。
谷氨酰胺为细胞氮流通服务,使得其他的氨基酸(乃至蛋白质)和核苷酸(以及RNA ,DNA ,烟酰胺腺嘌呤二核苷酸,ATP)得以合成。
具有固氮作用的最知名的植物是在豆科(L eguminosae)，豆科植物共生固氮是自然界中最强的生物固氮体系)我国生物固氮研究进展我国从1937年开始研究生物固氮以米，已经有七十多年历史了。
尽管我国生物固氮的研究起步较晚，但广大科技人员还是克服了建国前的战乱以及建国后的种种困难，取得了一系列的重要成果，在某些方面还具有重要影响。
1)在我国豆科植物根瘤菌和非豆科树木结瘤弗兰克氏菌的资源调查和分类方面，研究人员已坚持工作20多年，逐步摸清了我国豆科植物根瘤菌和非豆科树木结瘤弗兰克氏菌的资源[14,15]。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
氮效率的基因工程根瘤菌肥而投放到国际市场 与
目前对联合固氮菌研究的重点 一方面是对菌株 粮食作物联合固氮的固氮螺菌的固氮调控机制研究
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
进行遗传改造 筛选出具有高细胞密度 同时又能 也已逐步明朗 为构建铵阻遏条件下也能固氮的基
大量分泌 ＮＨ４＋的联合固氮菌，使之能与外界环境抗 因工程菌株打下了理论基础 最近 对以苜蓿根瘤
Research Progress on Biological Nitrogen Fixation Ci En, Gao Ming
(College of resource and environment, Southwest Agricultural University, Chongqing, 400716, China)
–２７–
云英根瘤菌 的结瘤固氮基因表达调节的研究 最 近 发现了微生物体内碳代谢与固氮及氮代谢的基
年代末到 ８０ 年代中期 总结了固氮酶催化 Ｎ２ 还原过 程是 ２ＭｇＡＴＰ 与铁蛋白结合 铁蛋白－２ＭｇＡＴＰ 与钼
因表达调节之间 存在着偶联关系 这一发现不仅 铁蛋白结合成复合物 ＡＴＰ 水解 复合物内发生电子
Abstract: The biological nitrogen fixation is a global strategic problem, and is very significant to environment, food and population and so on. Currently, its research has been being developed on the level of gene, enzyme, cell and ecosystem. The paper reviews home and overseas research works on exhumation and use of nitrogen-fixing resource, genetics engineering of nitrogen fixation, and biochemistry of nitrogenase and chemical modeling of biological nitrogen fixation, and describe the prospect of biological nitrogen-fixing research. Keywords: Nitrogen fixation; Genetics engineering; Nitrogenase; Chemical modeling
１．３ 结瘤的非豆科植物 弗兰克氏菌（Ｆａｎｋｉａ） 稻等接种固氮蓝藻都取得了增产效果 引起了普遍
是一种能与非豆科植物共生的放线菌 比根瘤菌更 重视 但到目前为止 除蓝藻外 自生固氮菌很少
易生长 而且固氮酶活性高 木本双子叶植物能与 作为肥料在土壤中应用
其共生结瘤固氮 该固氮体系固氮持续时间长 固
ＷＵ Ｆ．Ｂ． 发 现 苗 期 海 岛 棉 （Ｇｏｓｓｙｐｉｕｍ 前景 遗传工程发源于分子生物学和微生物学 而
ｂａｒｂａｄｅｎｓｅ Ｌ．） 接 种 自 生 固 氮 菌 （Ａｚｏｔｏｂａｃｔｅｒ 自然界有生物固氮能力的生物只限于极少数低等的
ｓｐ．） 巴西固氮螺菌 Ａｚｏｓｐｉｒｉｌｌｕｍ ｂｒａｓｉｌｅｎｓｅ
对生物固氮调控有重要意义 也是对基因表达调控 转移 底物结合与还原 铁蛋白－２ＭｇＡＤＰ 复合物与钼
的基础研究中的一项重要贡献 它为进一步研究光 铁蛋白分离 ２ＭｇＡＴＰ 替换出 ２ＭｇＡＤＰ 又形成铁蛋白
合和固氮之间的联系 提供了理论基础 另外 培 －２ＭｇＡＴＰ 复合物 如此完成一次循环 每循环一次传
可形成联合固氮体系 并且形成联合固氮体系的高 产生自身固氮能力 从而可节约生产氮肥投资的 ９０
梁根量增加 ２９ 根体积增加 ３９ 籽粒增产 １８％［１１］
以上［１４］
李季伦等对从我国土壤中分离出来巴西固氮螺菌
目前 对固氮根瘤菌及其宿主植物的基因组
Ｙｕ６２ 进行了多方面研究［１２］ 铵对该菌固氮酶活性的 功能基因组和蛋白质组研究工作正在蓬勃开展 在
农业生物技术科学
中国农学通报 第 ２０ 卷 第 １ 期 ２００４ 年 ２ 月
–２５–
生物固氮的研究进展＊
慈 恩 １ 高 明＊＊
西南农业大学资源环境学院 重庆 ４００７１６
摘 要 生物固氮是一个全球性的战略课题 它对环境 粮食 人口等问题有着重要意义 目前这方面研 究已从基因 酶 细胞和生态系水平上逐步展开 本文从固氮资源的发掘和利用 固氮的遗传工程以及固 氮酶生物化学和化学模拟生物固氮三方面对国内外的研究进展进行了全面的阐述 并对生物固氮研究的前 景进行了展望 关键词 生物固氮 遗传工程 固氮酶 化学模拟
衡 另一方面 离体培养菌根菌 使之能廉价 大 菌为代表的模式菌株的基因组工作已经完成 对其
量地制备以满足农业生产的需要［１３］
功能基因组学研究也刚刚兴起 这必将在一个新的
１．５ 自生固氮 主要指生活在土壤中的固氮菌 层次上揭示根瘤菌与宿主植物相互作用机理 我国
能独立地完成固氮作用 它的固氮量远远低于共生 科学家在深入研究在调节基因 ｎｉｆＡ 的表达及其
１．４ 联合固氮 定殖于植物根系等部位 与植物 固氮微生物具有固氮作用 如果将固氮基因进行人
间有较密切的关系而在植物根上不形成特异化结构 工转移 就可能获得具有固氮作用的新物种 在这
的固氮菌被称为联合固氮菌 联合固氮菌可与特定 一领域人们已进行了大量的研究 进展显著 固氮
的植物形成联合固氮体系 该体系中的植物主要是 基因已经能够在原核生物界细菌之间转移 例如
抑制已基本研究清楚 构建成脱铵阻遏的工程菌株 一个新的层面上认识生物固氮及其与之相关的微生
ＵＢ３７，在玉米田间小区实验中达到减少氮肥用量 ２０％ 物与高等植物相互作用机理 必将取得新的突破
的效果 从这一系列研究和发现可以看出 联合固 重组苜蓿根瘤已构建成功 并作为第一个可提高固
氮在农业生产上有着广阔的应用前景
临着能源 粮食 人口和环境等问题 因而生物固 共生固氮方面也进行了大量的研究 新发现结瘤豆
氮的研究倍受世人的关注 随着社会经济和科学技 术的深入发展 生物固氮研究已日新月异，其研究深
科植物 ３００ 种 并经多相分类研究 确定了根瘤菌 新属 ２ 个［３，４］ 新种 ８ 个［５ １０］ 不少国家 特别是美
固氮量 约在 １．５ｋｇ／ｈｍ２ 左右 对自生固氮菌的研究 产物 ＮｉｆＡ 活性调节机制的基础上 构建了携带
开始于 １９ 世纪 １８９３ 年维诺格拉斯从土壤中分离到 有能组成型表达 不受铵阻遏 ｎｉｆＡ 质粒 将其引
第一个自生固氮菌 厌氧的巴斯德菌 １９０１ 年
入阴沟肠杆菌和大豆根瘤菌后 其固氮作用不再受
是最高的 在水稻田里放养红萍 既能增加土壤中 等的纯培养 １９５６ 年中国水生生物研究所开始了固
生物氮数量 又能提高水稻的产量 因此 红萍这 氮蓝藻的研究 并分离出 ４ 种固氮蓝藻 其中 ３ 种
种蕨类植物与蓝藻的共生固氮体引起世界各国的普 属于鱼腥藻属 １ 种是林克氏念珠藻 它们的固氮能
遍重视
力均很强 盆栽和田间试验表明 对一些作物如水
生物氮在现代农业中具有提高作物产量 培肥土 南亚一些国家就利用红萍作为绿肥和饲料 红萍是
壤 维持生态系统平衡的作用 要增加生物氮的数 量 就要有效利用现有的固氮资源和寻找新的固氮
一种水生蕨类植物 它可以与固氮蓝藻共生固氮 其固氮量可达 １５０ ３００ｋｇ／ｈｍ２，高的可在 ４５０ ｋｇ／ｈｍ２
１＊ 基金项目 国家 ９７３ 项目 ００ＣＢ１０８９０５ 第一作者简介 慈恩 男 １９８１ 年 １ 月出生 西南农业大学硕士研究生 通讯地址 重庆市西南农 业大学 １８７＃ 邮编 ４００７１６ 联系电话 ０２３ ６８２５９６０６ Ｅ－ｍａｉｌ ｃｉｅｎ７７７＠ｓｏｈｕ．ｃｏｍ ＊ ＊ 通讯作者 高明 男 副研究员 硕士生导师 投稿 日期 ２００３－０６－１３ 修回日期 ２００３－０８－２０
２１ 世纪 ３０ 年代我国人口将达到 １６ 亿 年需粮食 资源 当前在农业生产应用上较广泛 意义较重要
（按人均 ４００ｋｇ 计算）６．４ 亿吨 每收获 １ 吨粮食约投 的固氮资源有 豆科植物共生固氮 红萍和固氮蓝
入 １００ｋｇ 尿素 总计需尿素 ６４００ 万吨 为了满足 ２０３０ 藻 结瘤的非豆科植物 联合固氮和自生固氮等
育具有氢酶的固氮微生物的研究也在进行 因为如 递 １ 个电子 并消耗 １ 个 ＡＴＰ 一般公认的固氮反应
原核微生物（细菌和蓝藻） 微生物学中的基因重组
ＮＯ４０ 多糖芽孢杆菌（Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｐｏｌｙｍｙｘａ ｓｐ．）和根 和细胞融合等遗传操作新技术为改造生物提供了强
瘤菌后 功能叶中氮 磷 叶绿素含量以及生物学 有力的手段 对于固氮微生物来说 固氮基因 ｎｉｆ
产量均明显提高
操纵和调节固氮酶 Ｎｉｔｒｏｇｅｎａｓｅ 的合成 从而使
２ 固氮的遗传工程
氮量在 ４５ １５０ｋｇ／ｈｍ２ 现已知能与弗兰克氏菌结瘤
遗传工程是用人工的方法去改变生物的遗传特
的植物分布在 ７ 目 ８ 个科 ２４ 个属中 其种类多 抗 性或按着人们的意愿去创造新的物种 近十多年来
逆性强 在农业和水土保持中具有广阔的应用前景 固氮遗传工程的兴起为研究生物固氮开辟了美好的
高效的 Ｃ４ 植物（如玉米 高粱 甘蔗 黍等） 近年 来有研究表明甘蔗体内的内生固氮菌 它们生活在
已能将肺炎克氏杆菌的固氮基因转移到大肠杆菌中 去 因此 有的学者预言 玉米结瘤固氮可望在 ２１
植物体内 可为植物提供高达 ６０％的氮素 另外 世纪初成功 水稻的固氮也有成功的可能 美国科
Ｇｈｏｎｓｉｋａｒ 等用固氮螺菌接种高粱 结果发现 两者 学家估计 今后 ２０ 年内 生物工程可能使粮食作物