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论生物固氮文颖09环境24号近20年来,生物固氮研究异常活跃,已成为世界范围的重要课题。在固氮资源的有效利用方面,许多国家都在大力发展豆科作物,通过其有效的共生固氮体系,增加生物氮源,改善土壤肥力,以促进农业增产。此外,接种根瘤菌提高豆科作物产量已在全世界范围内使用。在稻田里接种和放养红萍和固氮蓝藻,既能增加土壤中生物氮数量,又能提高水稻的产量。这种共生固氮途径的有效利用,在我国和东南亚一些国家已有悠久的历史。随着分子生物学的进展,固氮的遗传工程受到了广泛重视,已成为目前最活跃的研究领域。生物固氮将大气中游离态的氮元素转变成生物体能直接吸收利用的氮元素,而氮元素是生物体蛋白质组成的必需元素,也是生物生长必须的大量元素之一,同时还参与多种生命活动。大气中的氮气以氮氮三键结合,结合非常紧密,很不容易被生物直接吸收。人工固氮的效率不高,而且高温高压的条件也比较苛刻,而雷电固氮火山喷发固氮所固定的氮素很难被收集。同时生物固氮所固定的氮素站世界上固氮量的90%,占绝对的数量,同时促进了生态圈物质的循环,因此生物固氮作用在整个生物界具有极为重要的意义固氮微生物多种多样,不同的划分标准满足了不同的要求。从它们的生物固氮形式来分,有自生固氮、联合固氮、和共生固氮3种。1,自生固氮微生物自生固氮微生物是指能够在自由生活状态下固氮的微生物总称。根据非光合细菌的自生固氮菌对氧的需求,可以分为厌氧的细菌如梭状芽胞杆菌;需氧细菌如自生固氮菌、贝捷林克氏固氮菌、固氮螺菌等;以及兼性细菌如多粘芽胞杆菌、克鲁伯氏杆菌、肠杆菌等。自生固氮微生物中的某些种类,在有些情况下可以与植物进行联合固氮。一般地,自生固氮微生物固定的氮素满足本身生长繁殖需要以后就不再固氮了,、繁殖比非根际土壤中旺盛得多,这是由于植物根系的分泌物和脱落物提供能源物质,固氮微生物利用这些能源物质生活和固氮,这种互利关系称之为联合固氮。联合固氮体系最先是在雀稗和雀稗固氮菌之间发现,后来发现小麦、水稻和C4作物如甘蔗、玉米、高粱等禾本科植物亦存在联合固氮体系。能够进行联合固氮的微生物种类较多,似乎没有什么特异性,有些微生物既可以在自生条件下进行自生固氮作用,又能在田间与一些禾本科作物进行联合固氮作用与共生固氮相比,联合固氮微生物与植物之间的关系不紧密,双方也没有共同的组织结构,因而固氮效率也不可能高。目前,对于联合固氮体系的固氮量很难有一个比较准确的估计,~1斤纯氮。3共生固氮微生物共生固氮微生物是指能与宿主植物形成特定固氮组织结构的一类微生物。它们彼此生活在一起,植物向微生物提供光合产物供微生物固氮需要,微生物则向植物提供氮素营养,双方互相有利。以豆科植物--根瘤菌共生体系来说,由于有根瘤组织作为它们的共生结构,共生效率是最高的。其原因是这种共生体系满足了上述所说的生物固氮的条件。已知的比较清楚的共生体系除了豆科植物--根瘤菌共生体系外,还有非豆科植物--固氮放线菌体系和红萍--固氮蓝藻共生体系。固氮机制固氮是还原分子氮的过程,所以需要消耗大量的能量和还原力。固氮酶对氧极其敏感,所以固氮需要有严格厌氧的微环境。1,好氧固氮苗防止氧伤害其固氮酶的机制固氮酶对氧极其敏感,因此固氮作用必须在严格的