固氮生物：从绿豆肥田到固氮基因的研究

第一节　固氮生物

早在公元6世纪，我国贾思勰的《齐民要术》一书中就载有“绿豆肥田”的功能。传统农业的豆科绿肥使用直到今日已成为一门独立的农田绿肥科学。自19世纪中期李比希（J.Liebig，1803—1873）提出矿质营养学说和氮素利用观点以后，科学家加速了关于植物对大气CO₂和N₂的利用研究。1838年法国布森戈（J.Boussingault，1902—1879）用植物光照实验装置测定了叶片吸收CO₂作用而不能吸收N₂。直到1886年，在第59届德国科学家学术讨论会上，德国学者赫尔利格尔（Hermann Hellriegel）首次提出令人惊奇的试验结果，即当大豆生长在缺氮的土壤中时，大豆的根瘤也能使其良好生长，其机理在于其根瘤具有固氮功能。在当时称之为根生杆菌，现在称之为大豆根瘤菌的细菌对豆科植物根部的根瘤形成具有特殊的刺激作用，首次证明根瘤与固氮的关系。通过对根瘤菌进行接种培养后于1895年就获得了具有很强固氮能力的根瘤菌菌种。1895年，Winogradsky发现厌氧细菌，1901年Beijerinck发现好氧细菌Azotobacter也具有固氮能力。(www.xing528.com)

20世纪的生物固氮研究取得了很大的进步，它是一门跨越微生物、农业土壤化学和植物生理学的研究课题。在60年代以前的主要工作是广泛地开展分离、鉴定、分类和固氮生理及其固氮生物在农林业上的应用。随后，固氮生物学的侧重点转入固氮酶和固氮基因的研究。现已确认能固N₂的微生物有10多科目，50多属，100多种，包括自生、共生、厌氧、好氧、光合细菌或蓝藻等。