生物固氮原理應用及研究進展(編輯修改稿)
2025-05-01 23:38 本頁面
【文章內容簡介】 固氮植物和非固氮植物利用有效氮源的不同而形成的植物15N豐度的差異來測定生物固氮量，已逐漸成為一種應用范圍較廣的定量研究生物固氮手段，即自然豐度法這是目前國際上日益受到重視的一種方法，精度和同位素稀釋法接近，但成本便宜。四、聯(lián)合固氮菌目前的研究進展及未來研究方向聯(lián)合固氮菌是固氮生物中重要的類群，在為植物特別是糧食作物提供氮素、降低化肥用量、減少環(huán)境污染、維持生態(tài)平衡和促進農業(yè)可持續(xù)發(fā)展等方面發(fā)揮著重要作用，并因此成為國內外學者研究的熱點。由于聯(lián)合固氮細菌與植物之間是一種松散的結合，未能形成穩(wěn)定的共生結構，因而受根際土壤因素的影響較大，這也給聯(lián)合固氮菌的研究帶來一些困難。目前聯(lián)合固氮作用研究主要有以下方面:①聯(lián)合固氮菌的鑒定及其在植物根部的定位觀察。②對聯(lián)合固氮體系建立過程中的形成機理和根際微生態(tài)系統(tǒng)中植物、土壤和細菌三者間的作用機理的闡明。③由于結合態(tài)氮是抑制固定大氣氮的主要因素，如何獲得能高效固氮的耐銨型菌株是亟待解決的問題之一[9]。④聯(lián)合固氮菌之間的相互關系及協(xié)同作用。⑤將聯(lián)合固氮菌引入禾本科植物根內，誘導植物形成固氮根瘤。⑥固氮能源的供給及組成。雖然聯(lián)合固氮的固氮效應不及共生固氮高，但其分布廣，受益作物多，因此對于非豆科植物而言[11,12]，聯(lián)合固氮可能成為將來農、林、牧業(yè)中潛在的穩(wěn)定氮源，其生態(tài)意義和經濟效益都是不可低估的。五、自生固氮菌目前的研究進展及未來研究方向有些高等植物與菌根真菌共生形成菌根，非豆科固氮植物固氮能力強，是陸地生態(tài)系統(tǒng)中重要的供氮系統(tǒng)，植物內生菌與寄主植物在長期的共同進化過程中形成共生關系[13]。它們通過固氮作用，產生生理活性物質促進宿主對環(huán)境的適應， 在農業(yè)中具有重要的應用潛力。近年來，在甘蔗、玉米中發(fā)現(xiàn)了多種具有固氮功能的內生細菌，引起了學術界的高度關注。這一發(fā)現(xiàn)不僅對生物固氮調控有重要意義，也是對基因表達調控的基礎研究中的一項重要貢獻。它為進一步研究光合和固氮之間的聯(lián)系，提供了理論基礎。如果固氮微生物體內具有氫酶，可以吸收氫產生的能量。這樣，就能提高其固氮效率而增加產量。目前，利用基因工程技術轉移固氮基因從而使植物表達固氮作用已成為一項世界性的戰(zhàn)略課題。許多國家的科學家都在運用現(xiàn)代生物技術從事固氮菌的固氮機理和轉移微生物固氮能力等各方面的研究，展現(xiàn)固氮菌生物固氮的前景。針對目前固氮菌研究中存在的問題，目前關于固氮菌的發(fā)展主要集中在以下幾個方面[14]：改進現(xiàn)有固氮微生物的固氮效率改變固氮酶作用中的放氫耗能反應。由于固氮作用要消耗一定的能量，即消耗了植物光合作用的產物。因此可以設想，應用基因工程手段，組建菌株，使釋放的能量再用于固氮酶的固氮作用[8]。培養(yǎng)菌株，解除抑制固氮酶合成，使固氮菌環(huán)境中能結瘤固氮。利用生物工程技術， 構建新的固氮微生物原核生物間的遺傳性能轉移是比較容易的。應用質粒轉移培育高效固氮的根際細菌群，開辟根際細菌轉人固氮質粒的研究[15,16]。建立新的共生固氮體系共生固氮體系是生物界中最有效的固氮組合。固氮作用所需要的能量來自宿主植物的光合作用。固氮產物直接為宿主的氮素營養(yǎng)，共生的兩方面相互有利，相互支持。但是，對農、林和牧業(yè)生產有價值的共生固氮體系，在自然界中僅限于少數(shù)微生物與有限的豆科植物共生。研究擴大根瘤菌的共生范圍，使能在其它植物上結瘤固氮。或將固氮基因導入高等植物細胞， 創(chuàng)建能固氮的高等植物，自給氮素營養(yǎng)的植物類型是非常有意義的。加強固氮菌遺傳工程的研究從目前的研究現(xiàn)狀來
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