五、生物固氮的展望
据测算,在大气中氮素含量为3.9×1015t;在全球耕地内生物固氮量理论上可达到4400万t,约相当于全世界每年生产的化肥总量;全球林地面积约为4.1亿hm2,其固氮总量可达到4000万t。由于在氮素化肥生产中伴随着能源耗费和日趋严重的环境污染问题,人们逐渐认识到农林业生产完全依赖化肥绝非良策,于是,生物固氮研究日益受到各国政府的重视。
通过适当方式固定大气中的游离氮素,将其转变为能参与生物体新陈代谢的氨态氮是地球上维持生产力的一个重要的生态反应。从战略上来考虑,正确的农业生产政策应该是既要增加粮食生产,又不要损害土地的持久生产力,而生物固氮正好能同时满足这两个目的。应用现代科学技术建立和完善生物固氮体系已经成为解决人类目前所面临的人口、粮食、能源和环境等问题的重要技术措施。
近20年来生物固氮已经成为一个多学科的综合性研究项目,分别在分子、细胞、个体和生态等多层次水平上,从微观到宏观不断地展开着探索性研究。从目前的研究现状来看,试图通过基因工程将nif基因从豆科植物转移到非豆科农作物中难度比较大,在短期内很难实现,而采用细胞工程方法将根瘤菌导入非宿主农作物细胞内则切实可行。除此之外,由于Frankia菌具有对宿主的侵染范围宽、固氮活性比较强和对氧气不敏感等特性,在生物固氮研究中对Frankia菌的研究将更为重要,有可能由此会找到新的突破口。在Frankia菌与农作物之间建立起新的共生固氮体系将具有更大的可能性。这项研究已呈现出新的苗头,值得进一步探索。
生物固氮研究已经引起越来越多的人的关注。在这方面的研究今后主要包括基础理论和应用基础两个方面。在基础理论研究中主要围绕着诱发非豆科作物结瘤的最佳条件和提高共生固氮效能,其中包括诱导根瘤菌侵入主要农作物共生结瘤的有效方法;提高非豆科农作物共生结瘤固氮的效能;根瘤菌导入非豆科宿主细胞的途径、共生部位和共生机理;采用适当的技术措施诱导Frankia菌与主要农作物结瘤固氮;Frankia菌共生结瘤固氮的机理等。在应用基础研究中主要围绕着培育新的固氮植物,其中包括通过生物技术改造固氮微生物和现有的农作物,使新的固氮菌与新的农作物更容易形成共生固氮关系。可以肯定,生物固氮工程的研究已经进入一个新的历史阶段,扩大生物间共生固氮范围和将豆科植物的固氮能力转移到非豆科植物中的研究已呈现出希望之光。随着生物固氮研究的不断深入,将逐步实现禾本科农作物与固氮微生物共生结瘤固氮的美好愿望。
1.曾定.固氮生物学.北京:科学出版社,1981
2.尤崇杓等.生物固氮.北京:科学出版社,1987
3.樊庆笙等.固氮微生物.北京:农业出版社,1993
4.殷宏章.植物的气体代谢.北京:科学出版社,1990
5.洪国藩,宋鸿遇.固氮之光——共生固氮体系中最佳结瘤固氮控制模型的研究.长沙:湖南科学技术出版,1997
6.Postage JR.The Fundamentals of Nitrogen Fixation.London:Cambrige Univ.Press,1992
7.Bond G.Fixation of nitrogen by higher plants other than legumes.Ann Rev.Plant Physiol.1967,18:107—125
8.Benson DR,et al.Biology of Frankia Stains,Actinomycete symbionts of actnorhizal plants.Microbiol Rev,1993,57:293—319(www.xing528.com)
9.Evans H.et al.Highlights in biological nitrogen fixation during the east 50 years.In Stacey G.eds.Biological Nitrogen Fixation.Chapman-Hall,lnc.New York,London,1992:1—11
10.Choo QC,et al.Phylogeny and characterization of there nifH homologous genes from Paenibacillus azotofixans.Appl Environ Microbiol,2003,69:3658—3662
11.Merrick MJ.In:Bo-rhe H,et al.Nitrogen Fixation.Custav Fischer.1988:203—302
12.Jaconbserr Lyon K,Jen Sen EOet al.Symbiotic and symbiotic haemoglobin genes in casuarina glauca.Plant cell.1995,7:213—223
13.吴永强等.光合细菌固氮分子生物学研究进展,植物生理学通,1991,27(3):161—166
14.陈因.生物固氮的利用与农业生产.植物生理学通讯,1993,29(6):459—464
15.张华峰等.生物固氮在农业中的应用现状与展望.自然杂志,2002,24(3):135—137
16.张中林等.nifH基因能够在高等植物叶绿体原核环境中表达.科学通报,2001,46(12):1026—1030
17.赵洁平等.固氮正调节基因nifA促进大豆根瘤菌的结瘤效率.科学通报,2001,46(23):1984—1987
18.潘建菁等.诱导固氮菌与稻苗结瘤共生的研究.福建农林大学学报,1998,27(4):405—410
19.何新华等.非豆科木本植物与放线菌共生固氮相关基因研究进展.浙江林学院学报,2004,21(1):110—114
20.赵洪新等.Paenibacillus massiliensis T7固氮基因簇nifBHDKENX的克隆、序列分析及铵和氧对nifB启动子的调控.中国科学C辑生命科学,2005,35(5):424—432
21.莽克强等.农业生物工程.北京:科学出版社,2004
免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。