[精品]固氮菌研究现状及前景分析

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1、固氮菌研究现状及前景分析固氮菌所进行的生物固氮作用是土壤中氮索的主要來源，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•AbstractBiologicalnitrogen-fixingisthemainsourceofnitrogeninsoil,alsoisthemainprocessthatN-fixingbacteriatakepart

2、innaturalnitrogencycle.N-fixingbacteriaincludefree-livingnitrogenfixingbacteria,symbioticnitrogenfixingbacteriaandassociativenitrogenfixingbacteria.Thisarticlewillintroducetheapplicationofnitrogenbacteriaandtheperspectiveofnitrogenfixingbacteria.KeywordNitrogen-fixingbacteriaGenetic-engineeringAppli

3、cationPerspective固氮微生物包括自生固氮菌、共牛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牛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，并在生产屮得到应用。一、生物固氮作用首先从固氮菌的作用了解固氮菌。固氮菌的生物固

4、氮是指自然界的一些微牛物和蓝绿藻将大气屮的不能被植物利用的氮气变成可利用的氮的过程［1］。氮素是构成生命物质最重要的元素之一，在口然界里只有某些微生物能直接将大气中约78%的氮气通过固氮酶还原成钱根离子。固氮作用类型分为自生固氮型、共生固氮型和联合固氮型。在自然界屮具有孤单作用的微生物即是固氮菌［2］。固氮菌的应用口前固氮菌肥料的生产是最主要的固氮菌应用方式。固氮菌肥料是利用固氮微生物将大气中的分子态氮气转化为农作物能利用的氨，进而为其提供合成蛋口质所必需的氮素营养的肥料［3］。固氮菌肥料是最理想的、最有发展前途的肥料。口前固氮菌肥料的牛产基本上采用液休发酵的方法。产品可分液体菌剂和固体菌剂。

5、从发酵罐发酵结束后及时分装即成液体菌剂，发酵好的液体再用灭菌的草炭等载体吸附剂进行吸附即成固体菌剂［4］。自身固氮菌不与高等植物共生，没有寄主选择，而是独立生存于土壤中，利用土壤中的有机质或根系分泌的有机物作碳源来固定空气屮的氮素，或直接利用土壤小的无机氮化合物。固氮菌肥对各种作物及蔬菜都有一定增产作用。三、固氮菌的研究进展1、固氮基因的发现通过基因定位突变的方法，构建了大肠杆菌E26染色体上基因nifL突变菌E11和E12,并对其固氮特性进行分析。结果显示，当细菌在有NH+4的条件下，nifL作为固氮基因的负调节因子，可能是通过nifL蛋白与nifA蛋白之间的相互作用，形成某种复合物，导致N

6、ifA的失活，从而关闭nif基因的表达。高温条件下(37°C),nifL并不参与对nif基因表达的阻遏作用，但是nifL的突变影响NifA激活nif基因表达对热的稳定性。2、同氮遗传工程的兴起自然界冇生物固氮能力的生物只限于极少数低等的原核微生物，基因重组和细胞融合等遗传操作新技术为改造生物提供了强有力的手段。对于固氮微生物來说，固氮基因(nif)操纵和调节固氮酶的合成，从而使固氮微生物具冇固氮作用。如果将固氮基因进行人工转移，就可能获得具有固氮作用的新物种。在这一领域人们已进行了大量的研究，进展显著。固氮基因已经能够在原核生物界细菌之间转移，例如，已能将帅炎克氏杆菌的固氮基因转移到大肠杆菌中

7、去。因此，有的学者预言，玉米结瘤固氮可望在21世纪初成功，水稻的固氮也有成功的可能。美国科学家估计，今后20年内，生物工程可能使粮食作物产生自身固氮能力，从而可节约生产氮肥投资的90%以上［5］。3、对固氮根瘤菌及其宿主植物的基因组、功能基因组和蛋白质组研究认识生物同氮及其与Z相关的微生物与高等植物相互作用机理，必将取得新的突破。重组根瘤菌己构建成功，并作为第一个可提高固氮效率的基因工程根瘤菌肥而