豆科植物共生固氮现状与展望

豆科植物共生固氮现状与展望

一、豆类植物共生固氮研究近况和展望(论文文献综述)

周湘泉[1](1983)在《豆类植物共生固氮研究近况和展望》文中研究说明 共生固氮作用对农林业生产具有重要的经济意义。近几十年来,人们从生物学、生态学、生理生化和遗传学等各方面对根瘤菌进行了更广泛的研究。虽然由于共生体系的复杂性,有关根瘤菌的许多问题还不十分清楚,特别是根瘤菌遗传学的研究还存在较大的困难,但由于分子遗传学的发展和新技术的采用,加速了这方面的研究工作。可以说,整个生物固氮作用的研究现在已处于一个令人非常振奋的阶段(Postgate,1974)。 本文除介绍豆类树种结瘤固氮的一般情况外,重点讨论有关根瘤菌固氮作用遗传学研究方面近年来进展较大的几个问题。到目前为止,利用根瘤菌作材料研究共生固氮作用的遗传及其调节已经进行了不少工作,70年代以来进展更为迅速。人们企图把固氮基因转入不固氮的高等植物,以扩大共生固氮作用的范围;同时对固氮作用进行有效的调控,以提高固氮效率,促进农林业生产的发展。我们相信这一目的是能够达到的。

谷保静[2](2011)在《人类—自然耦合系统氮循环研究—中国案例》文中指出人类活动已经强烈地改变了陆地生态系统氮的生物地球化学循环过程,在增加系统生产力、满足人类需求的同时,也带来了严重的环境和健康问题。因此,人类活动干扰下的全球氮循环不仅是生态学研究的重点之一,也是社会经济和环境可持续发展的核心内容之一。随着人类活动干扰的加强,自然生态系统的结构和功能发生破缺,形成农田、城市、种植园、牧场、工厂、矿山等功能系统,再自组织升级成人类-自然耦合系统(CHANS)。中国目前的社会经济飞速发展,环境氮污染严重,正处于全球CHANS氮循环的“热点”和“热时”。中国的案例研究可为我们更好地理解CHANS的氮循环过程,为合理利用氮循环的正面作用,缓解给人类和地球系统带来的负面影响提供依据。本论文中的CHANS以中国陆地行政边界为水平边界。垂直方向的上边界定在地面以上1千米,不包括大气环流;下边界在岩床表面,不包括资源矿。CHANS的氮循环从非活性的N2被活化为活性氮(Nr)进入系统或者系统外的Nr直接输入系统开始,以Nr氧化/还原为N2或者以Nr直接输出到系统外时终止。系统分为4个功能群:加工者、消费者,移除者和生命支持系统。加工者指将输入的Nr加工为产品的一类功能系统,包括农田、草地、森林、牲畜养殖、水产养殖、工业、以及城市绿地子系统;消费者包括人类及宠物子系统;移除者是指将废Nr进行处理并消除其负面影响的系统,包括污水处理和垃圾处理子系统;生命支持系统包括近地面大气、地表水和地下水子系统。所有从系统外输入的Nr都进入一个或几个上述子系统,然后在系统内子系统间循环流动或输出到系统外。CHANS的氮循环过程存在两个核心问题,即以人类为核心的氮供给-消费和系统可持续发展。本文围绕这两个问题,基于质量平衡法、大气遥感和地理信息系统技术,利用观测、文献、年鉴等来源,编译出中国氮循环的数据集,包括了1980-2008年间超过十万个Nr流通量以及与之相关的气温、降水、土地利用以及社会经济等数据。基于CHANS的理论和假说,利用氮循环数据集和我们构建的NCNA、 URCNC等生态系统模型,对中国近30年人类-自然耦合系统的氮循环过程进行了较全面的量化分析,并在食物氮和工业氮通量方面拓展到了全球尺度进行比较和分析。以下是主要结论:1)1980-2008年间,中国的Nr输入从24.6Tg N yr-1增加到59.6Tg N yr-1,近30年增加了1.4倍,增速为全球平均水平的2倍。以总量计,目前中国在占全球约7%的陆地面积上输入了全球人类源Nr的30%,表明了中国对全球氮循环的巨大贡献。相比自然状态下陆地生态系统氮输入,人类活动使中国陆地生态系统氮输入强度增加了3.6倍,而全球平均仅增加了1-1.5倍。近30年来,中国生物固氮量基本保持不变,这与全球的生物固氮一直增加的趋势不同;而工业固氮在总氮输入中所占的比例从50%增加到69%,高于全球水平。按消费计,工业固氮主要分布在农业发达的华北平原、东北地区、长江中下游地区及四川盆地,以及工业发达的长江三角洲和珠江三角洲等东部沿海地区;化石燃料燃烧带来的NOx-N输入虽然增加了3.7倍,然而其通量较小,在总氮输入中所占的比例维持在4%-8%。因此,食物氮和工业氮的生产-消费是中国氮通量过程的主要驱动因素。2)在中国,近30年来的系统氮输出增量未跟上输入增量,表明伴随人类活动的增强,CHANS趋于走向氮富集。这同之前有研究认为的随着系统人类源Nr输入的增加,Nr主要通过河流或者大气环流加速流失的结论相反。之前研究对系统中工业氮循环过程的忽略可能是造成这种相反结论的主要原因。近30年,中国氮积累增加了3.1倍,2008年达27.0Tg N yr-1,氮积累主要发生在农田(19.8%)、森林(31.3%)、草地(10.5%)、地下水(17.1%)以及人类(19.7%)子系统。与此同时,地表水和大气Nr浓度近30年来一直处于上升趋势,也增加了Nr在人类-自然耦合系统中的积累。3)近30年来,中国加工功能群氮输入增加了1.3倍,从59.4Tg N yr-1增加到137.8Tg N yr-1,其为人类提供的工业氮产品、植物蛋白和动物蛋白分别增加了8.2倍、1.0倍和5.5倍,但是目前人均消费量依然比发达国家低20%-25%。加工功能群的高氮输入强度显着相关于人均GDP (PGDP)、年均温和年降水,因此中国的东部和南部成为高氮输入的热点。近30年来,随着技术进步以及政策管理革新,中国加工功能群氮流失的增加速度慢于系统氮输入的增加速度。这意味着中国加工功能群的氮利用率(NUE)处于上升趋势。4)中国人均食物氮消费水平为5.2kg N yr-1,低于欧美发达国家(6.5kg N yr-1),但已高于全球平均水平(4.5kg N yr-1)。然而中国人均的动物蛋白消费比例仅为33.2%,却低于全球平均水平(38.7%),更远低于欧美发达国家(65.2%)。即便如此,中国农田粮食产出用作饲料的比例也已经高达60%,动物蛋白的生产成为农田氮产出的主要去向。参考发达国家的比例(>70%),中国粮食生产用作饲料的比例仍会增加。考虑到饮食方式的差异,中国动物蛋白消费比例可能不会达到欧美水平,但未来20年动物蛋白消费比例仍会增加50%左右。这将促进中国氮输入进一步增加。5)工业氮是除了食物氮之外人类又一重要Nr生产-消费类型,主要是纤维、房屋、家具等。本研究中首次将工业氮分为人工源(NA,如合成纤维、橡胶等)和生物源(NB,如皮革、棉花等),并估算了全球及中国的工业氮通量。2008年,中国人均工业氮消费量仅为3.4kg N yr-1,低于全球平均水平(4.3kg N yr-1),更远低于欧美发达国家水平(>10kgN yr-1)。人均NA消费量与PGDP和城市化水平显着相关,因此高NA消费主要出现在高城市化水平的发达地区。NB消费量与社会经济参数不具有相关性,因而NB消费量在不同区域之间差异较小。但是不同的文化使NB的消费产生区域差异。6)本文将工业氮产品区分为结构性和非结构性氮两类。其中结构性氮的比例超过70%,导致工业氮倾向于积累在人类居住区。2008年全球工业氮在人类居住区的积累量估算为~21Tg N,这可以解释全球人类源“氮失汇”(-26Tg N yr-1)的81%。结构性工业氮在人类居住区能存留数十年到上百年,直到最终被燃烧或分解释放。这个巨大的时滞缓解了Nr快速释放造成的环境氮污染,然而这种时滞也使垃圾产生量的估测十分困难,政策制定者需要关注这种时滞带来的遗留效应,避免出现“垃圾围城”现象,实现社会经济和环境的可持续发展。7)2008年中国向大气排放的Nr污染物量达到16.9Tg N yr-1,近30年来增加了约1倍,其中NOx排放的增速略快于NH3和N2O。N20的释放量2008年时已达到1.1Tg N yr-1,其温室效应相当于0.2Pg C yr-1CO2当量。上述采用质量平衡法估算的时空尺度上的大气Nr通量变化与大气遥感的反演结果基本一致(R2=0.80-0.94)。华北平原的河南、山东和河北,长江流域的四川和江苏是NH3和N20主要的释放源,而NOx的排放则主要集中在东部沿海地区。NH3和N20的释放主要受农业发展驱动,而NOx排放则受社会经济发展驱动。8)近30年来,农业面源Nr流失贡献了中国地表水氮污染的~60%,生活和工业点源污染排放占30%左右。地表水氮污染主要出现在华北平原以及东北和西北部分地区。南方地区虽然Nr污染通量很大,但是由于地表水资源丰富,稀释作用使水体污染度小于北方。人类自身的氮消费以及相关的人类活动是这些区域地表水Nr污染差异的主要原因,贡献值是人口>城市化>PGDP。中国地下水Nr严重污染,特别是华北平原、东北地区以及长江三角洲地区,平均地下水氮浓度超过20mgN L-。地下水中的氮富集受人口密度、PGDP以及城市化水平影响,而与自然因素与地下水氮富集不相关,证明了人类活动对地下水Nr污染起主导作用。对CHANS氮循环过程未来动态的情景模拟分析发现:大气Nr污染控制的关键因素是技术进步,地下水Nr污染控制的关键因素是政策革新,而地表水Nr污染控制的关键因素则是技术进步和政策革新的共同作用。

贾醉公[3](1981)在《我国生物固氮应用研究的近况与展望——全国生物固氮应用研究经验交流会综述》文中进行了进一步梳理 一、为什么要重视和加强生物固氮的应用研究1980年3月,中国农科院土肥所在北京召开了“生物固氮应用研究经验交流会”。会上交流了学术论文和科技资料约80篇,基本上反映了我国生物固氮应用研究的近况。同时可看出,近几年来我国生物固氮应用研究的进展比较快。但是如果与澳

韩素芬[4](1996)在《固氮豆科树种和豆科树种根瘤菌资源的研究》文中研究说明调查观察了48属122种豆科树种的结瘤情况,其中82种结瘤。采用VincentJM分离方法[1],从根瘤中分离获得了123个根瘤菌株的纯培养,各菌株的菌落特性和生长速度差异明显.经回接和交叉接种试验进一步确定它们为豆科树种根瘤菌。

吕成群[5](2004)在《相思树种根瘤菌的研究》文中提出从广西不同立地条件下的7种相思树木林分中采集根瘤并分离纯化获得53个相思树种根瘤菌菌株,对其进行了较为全面、系统的研究。研究表明它们在平板上培养的菌落均具有典型的根瘤菌形态特征。在试管内和盆栽苗木上进行回接和互接种,所有菌株均能有效诱导结瘤。取接种后的苗木根瘤测定表明,它们都具有固氮酶活性。在利用柠檬酸盐、3-酮基乳糖、牛肉膏蛋白胨、淀粉水解、水解明胶、氮源和碳源等方面,它们均具有典型的根瘤菌生理生化特征。在BTB反应中有的菌株产酸,有的产碱。 相思树种根瘤菌具有广泛的生长适应性。在供试的53个菌株中,有许多菌株在9~39℃之间都能生长。一些菌株对酸碱条件的适应范围较广(pH值4.0~9.0),而有的菌株能适应较酸(pH值4.0)或较碱(pH值9.0)的生长环境。一些菌株在NaCl盐浓度0.2~2.0%条件下仍生长良好。有2个菌株对供试抗菌素均无抗性,4个菌株对所有供试抗菌素都具有抗性,其余菌株对抗菌素的抗性存在着明显程度上的差别。 分离、纯化的53株相思树种根瘤菌株,经代时测定和在平板上菌落形成天数测定,首次从相思根瘤菌中分出快生菌和慢生菌两种类型。其中有9个慢生菌株(代时6.2h以上),生长代时在10h以上的有4株。这些慢生根瘤菌与许多快生相思根瘤菌株那样具有良好的耐酸碱、温度和盐碱逆境的能力。 用分离纯化获得的53个相思树种根瘤菌株接种试管苗,用33个菌株接种盆栽苗,结果表明,接种后的试管苗平均结瘤率为53.5%、平均结瘤数2.4个、平均单株瘤重量为6.4mg、平均单个根瘤重量2.7mg、平均固氮酶活性2126n mol C2H4·g-1瘤重·h-1。不接种根瘤菌的试管苗均无结瘤。接种后的盆栽苗木与对照相比,平均结瘤率提高6.2%、单株结瘤数提高142.1%、单株瘤重提高113.9%、单个根瘤重增加48.6%、苗高生长量提高27.4%、地径生长量提高14.4%、单株总生物量提高26.5%、固氮酶活性提高40.5%、叶片含氮量增加20.8%、单株总固氮量增加51.4%。 用5株不同的相思根瘤菌菌株接种到厚荚相思苗木后的造林结果显示,ZG04菌株的综合效应最好,其树高生长量增长15.5%、地径生长量增长7.5%、叶绿素含量增加10.3%,这三项指标均居各菌株之首。 首次通过分子生物学方法对豆科树种根瘤菌的16S rDNA全序列进行测定和分析,相思树种根瘤菌株HJ06的16S rDNA序列分别与Rhizobium tropici、Rhizobium rhizogenes、Rhizobium genosp和Rhizobium leguminosarum16S rDNA序列的同源性都在98%。因此,菌株HJ06在分类上应属Rhizobium属。 首次从豆科树种根瘤菌中用PCR方法扩增出nifA基因片段,确定了相思树种根瘤菌株HJ06和ZG04的nifA基因片段DNA序列分别与Klebsiella pneumoniae的同源性达到99%;与Klebsiella oxytoca基因的NifF protein,NifL protein,NifA protein和NifB protein的同源性为99%。

吴曼,孟翠萍,梁海燕,杨丽玉,吴琪,慈敦伟,郑永美,李新国[6](2022)在《国内外根瘤菌研究的文献计量学分析》文中进行了进一步梳理基于文献计量学及Cite Space V分析,对Web of Science和CNKI数据库中根瘤菌固氮的文献数量、出版刊物、研究内容及热点等做深入分析,总结目前该领域研究的重点与薄弱点,以期为致力于作物根瘤菌固氮的科研工作者与决策者提供一定的参考。分析结果表明,自1980年至今,研究根瘤菌固氮相关论文整体呈波浪式上升趋势,根瘤菌逐渐成为研究热点。目前,国际上美国、法国和英国是该研究领域发文量和被引频次最多的3个国家,而国内发文机构则主要集中在农业发展水平较高、学术力量雄厚的省份,如北京、江苏、黑龙江等,其中,发文量最多的为中国农业科学院,且根瘤菌方面的研究文献主要发表在农业类的专业学术期刊中。Cite Space V分析发现,近40年国内外根瘤菌固氮研究领域的高频关键词主要有大豆、共生固氮、紫花苜蓿等,新兴热点有分子对话、化学模拟、功能基因组等。基于以上分析,今后应加强国内外该领域高水平科研机构间的合作与交流,这将是提高科研成果产出水平的有效途径之一。此外,研究根瘤菌固氮的分子机理,选育高效根瘤菌固氮品种,加强根瘤菌剂的高效应用,优化施肥技术,创建最佳根瘤菌固氮体系,提高根瘤菌固氮效率已成为当前和今后根瘤菌固氮研究的重点和热点,这将为科研人员掌握该领域前沿问题及确定选题方向提供依据。

张洪娟[7](2004)在《豆科树种根部解剖结构和化学物质与结瘤的关系》文中提出自1886年德国学者Hermann Hellriegel首次发现大豆的根瘤具有固氮功能,1888年荷兰人首次分离获得根瘤菌的纯培养以来,有关豆科植物—根瘤菌共生体系的研究日益增多,成为当今世界上最活跃的研究领域之一。多年来,人们在固氮生物学,生物化学和遗传学研究均有了许多重要进展。但对非结瘤豆科树种不能结瘤固氮原因的研究较少。本文从根系的外部形态、根部解剖结构以及根内所存在的抑菌化学物质等方面对非结瘤豆科树种不能结瘤固氮的原因作了初步探讨,主要研究结果如下: 1.22个豆科树种(含羞草亚科3属,蝶形花亚科2属,苏木亚科3属),用水培和盆栽的方法观察根的外部形态与结瘤的关系,结果表明:选取的含羞草亚科和蝶形花亚科中的树种结瘤,而苏木亚科中的树种都不结瘤。结瘤与非结瘤豆科树种的根系外形存在明显差异。非结瘤豆科树种的根系外形都是坚实如铁丝,呈深褐色至黑色;而结瘤豆科树种的根系外形较软,颜色较浅呈乳白色至土黄色。结瘤豆科树种的根瘤大小、形状、颜色有所不同,但部位相同都以侧根结瘤为主。根系的发达程度与是否结瘤没有相关性。 2.根毛的多少与豆科植物是否结瘤没有十分密切的关系。非结瘤豆科树种的侧根都没有根毛,主根都具有比较浓密的根毛;接菌苗与对照苗无区别,根毛都没有弯曲形变。结瘤豆科树种的根毛接菌前后形变比较明显,特别是侧根根毛,接菌后根毛弯曲形变;有的树种对照苗的侧根没有根毛,接菌后侧根基部具较多弯曲形变的根毛(例如合欢)。说明根瘤菌对有些结瘤豆科树种的根毛具有诱导作用。 3.以1cm左右的侧根(对照苗)为实验材料,通过石蜡切片显微镜观察,结果表明非结瘤豆科树种与结瘤豆科树种在根的表皮部分存在明显差异。非结瘤豆科树种的表皮细胞坚硬,切片完整;结瘤豆科树种的表皮细胞柔软,容易收缩破损。非结瘤豆科树种的表皮细胞外切向壁都呈现黑色,结瘤豆科树种表皮细胞外切向壁无色。非结瘤豆科树种的表皮细胞外切向壁的厚度平均4.8微米,结瘤豆科树种平均1.1微米。 4.选取饱满有活力的结瘤与非结瘤的豆科树种的种子在试验田中播种,5个月后取根并提取根内的单宁,用分光光度法测定单宁含量。结果表明,非结瘤豆科树种的根含有单宁,结瘤豆科树种的根不含有单宁,说明根内是否含有单宁是豆科植物能否结瘤的原因之一。 5.在各豆科植物的培养液中加入根瘤菌,一段时间后测定细菌在培养液中的增殖情况。结果表明结瘤豆科树种和非结瘤豆科树种的培养液中,根瘤菌的增殖没有明显差别。用不同浓度的单宁在平板上测定对根瘤菌的抑制作用,显示即使高达8%的单宁,在平板上也没有抑菌圈出现,说明单宁虽然对其他细菌有抑制作用,但对根瘤菌没有明显的效果。

周湘泉,韩素芬[8](1989)在《豆科树种根瘤菌共生体系研究进展》文中指出本文根据国内外有关豆科树种根瘤菌共生固氮研究现状,结合作者几年来的工作,对豆科树种的结瘤情况进行综述;对绝大多数苏木亚科树种既不结瘤,又不固氮的原因,以及豆科树种根瘤菌的分类地位和这一共生体系的其他性状,也进行了扼要的评述。

吴均章[9](2004)在《根瘤菌对几种豆科植物根部传递细胞的诱导及其机理初探》文中研究表明为了证实根瘤菌对豆科植物根部传递细胞的诱导是否具有普遍意义,本文通过对豆科植物合欢(Albizia julibrissin)、紫云英(Astragalus simicus)、苜蓿(Medicago sativa)、三叶草(Trifolium pratense)、刺槐(Robinia pseudoacacia)、锦鸡儿(Caragana sinica)、豌豆(Pisum sativum)、大豆(Glycine max)无菌苗进行接菌和对照培养,取接菌苗根毛密集、形变明显的根段固定,同时取对照苗相应部位的根段固定。通过塑料半薄切片光镜观察和超薄切片透射电镜观察,结果表明:根瘤菌对这几种豆科植物根表层传递细胞均具有诱导作用。但传递细胞存在的部位这几种不同植物具有一定的差异,合欢根表层传递细胞主要分布在表皮和外皮层中;紫云英根表层传递细胞主要分布在表皮和根毛中;苜蓿根表层传递细胞主要分布在表皮或外皮层,有时也可以在表皮和外皮层中同时存在传递细胞甚至外皮层以内的一层皮层细胞中也可出现传递细胞,呈现表皮、外皮层和外皮层以内的一层皮层细胞同时诱发传递细胞的情况。三叶草根表层的传递细胞可分布在表皮,也可分布在外皮层中或在表皮和外皮层中同时存在。刺槐根表层传递细胞主要分布在表皮中,有时在外皮层和根毛中也出现。锦鸡儿根表层传递细胞主要分布在外皮层中,豌豆和大豆根表层传递细胞主要分布在表皮层中。 根瘤菌除了对这几种豆科植物的根表层传递细胞具有诱导作用外,本研究还发现它对合欢和刺槐的侧根根毛具有诱导作用,即接菌合欢幼苗的侧根基部具较多弯曲形变的根毛,而对照幼苗的侧根不具根毛。接菌刺槐幼苗侧根的根毛不仅又密、又长且形变明显,而对照幼苗侧根根毛短、直而稀。 通过对刺槐幼苗侧根根段的显微化学研究表明,接菌刺槐幼苗侧根具传递细胞的根段Fe3+的含量明显高于对照幼苗相应根段,说明传递细胞可能有增加对Fe3+吸收的作用。 用紫云英和刺槐的结瘤因子粗提物处理紫云英和刺槐无菌幼苗,都能引起这二种幼苗的根毛形变,但未能引起根段的膨大和空瘤的形成。通过对其根毛形变明显的侧根根段作塑料半薄切片,结果显示:结瘤因子能诱发紫云英根表层传递细胞的产生,而刺槐未发现有传递细胞的产生。说明对紫云英而言,根瘤菌对其根表层传递细胞的诱导,可能是通过结瘤因子起作用的。而对刺槐而言,也许是结瘤因子浓度不够,或有更复杂的原因。 观察到在大豆主根后生木质部导管周围分布有传递细胞,这能更好地说明导管具有主动运输和调节的功能。

王洪伟[10](2009)在《绿色荧光蛋白标记的豌豆根瘤菌的获得与功能分析》文中研究指明其生固氮存生物固氮中占有十分重要的地位。其中,主要的固氮共生体是农业上一类重要作物—豆科植物。根瘤菌(rhizobium)是与豆科植物共生、形成根瘤并固定空气中的氮素供植物营养的一类杆状细菌,这种共生体系具有很强的固氮能力。多数豆科植物根上形成具有固氮能力的根瘤,这是根瘤菌与豆科植物分子相互作用的结果。根瘤菌对宿主豆科植物的侵染有一定的专一性,有的根瘤菌宿主范围窄,有的宿主范围广,根瘤菌进入豆科植物的主要方式是在根毛上形成侵入线。在土壤中根瘤菌与豆科植物相互识别,附着在宿主根毛上,使根毛卷曲,卷曲的根毛将根瘤菌包裹,其细胞壁内陷和伸长,逐渐形成一条管状的侵入线。侵入线不断伸长,到达皮层细胞,产生分枝,侵入线内的根瘤菌不断繁殖,并释放到皮层细胞,使其不断分裂,形成根瘤组织。根瘤菌在根瘤内分化成类菌体,并被宿主来源的膜(又称类菌体周膜)包围,类菌体将N2还原成NH3,分泌至根瘤细胞内,并合成酰胺类或酰尿类化合物,输出根瘤,由根的传导组织运输至宿主地上部分供利用。但是根瘤菌感染根毛并通过侵入线进入根瘤的确切机制仍不清楚,其中,采用具有荧光标记的根瘤菌进行相关研究,将使研究结果变得具有直观性,能够促进相关研究得以更深入地进行。GFP已证明是研究活体系统中的多种生物学过程的有利工具。自Chalfie等(1994)首次在大肠杆菌中克降表达了的GFP以后。GFP作为一种新型的报告基因迅速引起全世界学者的极大兴趣。GFP作为一种新型的报告基因具有许多优越性:首先它分子量较小,只编码238个氨基酸的多肽,对细胞没有毒性,不干扰标记蛋白的功能和定位。另外,GFP能在异细胞内表达并自发产生荧光的蛋白,由于不需要辅助因子的参与,故可直接用于活体测定。可以说,GFP是当前研究活体细胞中基因表达和蛋白质分布的最好手段之一,具有广阔的应用前景。本实验从豌豆根瘤菌gDNA中克隆到用于同源重组的DNA片段,获得了具有eGFP绿色荧光强白标记的工程豌豆根瘤菌,以期为今后开展根瘤菌与豆科植物根部或转结瘤素基因非豆科植物根部的相互识别、与结瘤素基因的互作、以及侵入线和根瘤形成等方面的研究奠定基础。主要实验结果如下:1.从豌豆根瘤菌gDNA中克隆到用于同源重组的DNA片段进一步分析表明,RL-gDNA片段1的序列包含3个基因。结构表明,3个基因属于同一个操纵子单元。其中,阳离子转运蛋白基因的编码区得到完整克隆,通过序列分析比对,RL-gDNA片段1碱基序列的相似性程度(score)是332位、序列一致性的百分比(identity)为97%、氨基酸性质相似比(positives)为98%、比对时插入的空位比(gaps)为0%,选定该片段作为同源重组片段2.构建了带有豌豆根瘤菌gDNA同源重组片段和eGFP基因的原核表达载体3.获得了具有eGFP绿色荧光蛋白标记的工程豌豆根瘤菌成功构建了表达载体pVCT2123,并将其转入豌豆根瘤菌,获得了GFP标记的豌豆根瘤菌。4.在豌豆上获得了具有eGFP绿色荧光蛋白标记的工程豌豆根瘤菌的根瘤利用具有eGFP绿色荧光标记的工程豌豆根瘤菌侵染豌豆幼根,获得了具有eGFP绿色荧光蛋白标记的工程豌豆根瘤菌的根瘤,检测结果表明具有eGFP绿色荧光标记的工程豌豆根瘤菌与豌豆形成根瘤。

二、豆类植物共生固氮研究近况和展望(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、豆类植物共生固氮研究近况和展望(论文提纲范文)

(2)人类—自然耦合系统氮循环研究—中国案例(论文提纲范文)

致谢
摘要
Abstract
表目录
图目录
1 绪论
    1.1 氮的生物地球化学循环过程和机理
        1.1.1 生态系统氮输入
        1.1.2 Nr的分配利用过程
        1.1.3 系统氮流失
        1.1.4 系统氮积累过程及Nr库
    1.2 人类主导下的氮循环
        1.2.1 人类自然耦合系统氮循环的对称、破缺与耦合
        1.2.2 系统自组织升级与氮循环的复杂性
        1.2.3 城市—一个突生的氮热点
        1.2.4 人工生态系统中的高氮流
        1.2.5 带来环境和健康问题
        1.2.6 氮循环的人工调控过程及潜在的系统优化途径
    1.3 氮循环研究现状及存在问题
        1.3.1 氮通量
        1.3.2 氮格局
        1.3.3 反硝化作用
        1.3.4 食物和能源驱动的氮需求
        1.3.5 工业氮的命运
        1.3.6 Nr的积累与污染
        1.3.7 氮循环的模型研究
    1.4 中国相关研究
        1.4.1 农业氮循环
        1.4.2 城市化与人类健康
        1.4.3 境氮污染
        1.4.4 陆地生态系统氮储存
    1.5 本研究的目的和意义
        1.5.1 中国作为案例的典型性
        1.5.2 长期-大尺度上的全程氮循环过程
        1.5.3 机理和模型发展
2 方法论和数据计算
    2.1 方法论
        2.1.1 人类-自然耦合系统的物理边界
        2.1.2 系统的功能群和子系统结构
        2.1.3 源-库-流和质量平衡法
        2.1.4 人类-自然耦合系统模型构建
    2.2 数据来源和计算
        2.2.1 基本信息数据
        2.2.2 氮循环过程数据
        2.2.3 大气遥感数据
        2.2.4 氮流的通量计算
3 加工功能群氮输入、流失及其氮利用率
    3.1 加工功能群的氮输入
        3.1.1 工业固氮
        3.1.2 生物固氮
        3.1.3 化石燃料燃烧固氮
        3.1.4 其他氮输入来源
    3.2 农田
        3.2.1 我国农田概况
        3.2.2 农田氮输入及空间分布
        3.2.3 农田氮产出及其去向
        3.2.4 农田氮流失
        3.2.5 农田氮积累
        3.2.6 本节小结
    3.3 草地
        3.3.1 我国草地概况
        3.3.2 草地氮输入
        3.3.3 草地氮产出及其利用率
        3.3.4 草地氮流失
        3.3.5 草地氮积累
        3.3.6 本节小结
    3.4 森林
        3.4.1 我国森林概况
        3.4.2 森林氮输入
        3.4.3 森林氮产出
        3.4.4 森林氮流失
        3.4.5 森林氮积累
        3.4.6 本节小结
    3.5 牲畜养殖
        3.5.1 我国牲畜养殖概况
        3.5.2 牲畜养殖量与氮产品产出
        3.5.3 牲畜养殖的氮供给
        3.5.4 牲畜养殖的NUE
        3.5.5 牲畜养殖的氮流失与积累
        3.5.6 本节小结
    3.6 水产养殖
        3.6.1 我国水产养殖概况
        3.6.2 水产养殖氮产出
        3.6.3 水产养殖氮投入
        3.6.4 水产养殖NUE与氮流失
        3.6.5 本节小结
    3.7 工业
        3.7.1 工业氮的循环代谢过程
        3.7.2 工业氮通量
        3.7.3 工业氮流失到环境
        3.7.4 本节小结
    3.8 城市绿地
        3.8.1 我国城市绿地概况
        3.8.2 城市绿地氮输入
        3.8.3 城市植被生长与修剪
        3.8.4 城市绿地氮流失与积累
        3.8.5 本节小结
    3.9 本章小结
4 消费功能群氮代谢及废氮排放
    4.1 人类
        4.1.1 我国人类系统概况
        4.1.2 食物氮消费格局
        4.1.3 饮食文化与食物氮消费
        4.1.4 食物氮与人类饮食健康
        4.1.5 人体代谢的废氮排放
        4.1.6 工业氮消费的空间格局
        4.1.7 生活垃圾氮流失到环境
        4.1.8 人类系统的NO_x排放
        4.1.9 人类系统氮积累过程
        4.1.10 本节小结
    4.2 宠物
        4.2.1 我国宠物概况
        4.2.2 宠物的数量估算与蛋白供给
        4.2.3 宠物排泄物氮的环境效应
        4.2.4 本节小结
    4.3 本章小结
5 移除功能群废氮处理
    5.1 污水处理
        5.1.1 我国污水处理概况
        5.1.2 污水处理系统氮通量
        5.1.3 污水处理系统氮去向
        5.1.4 本节小结
    5.2 废氮处理与生物能源生产
        5.2.1 用废氮进行生物能源生产(BPWN)的优势
        5.2.2 BPWN的效率分析
        5.2.3 BPWN在我国的潜力
        5.2.4 BPWN的可行性分析
        5.2.5 不确定性和风险评估
        5.2.6 本节小结
    5.3 垃圾处理
        5.3.1 我国垃圾处理概况
        5.3.2 垃圾处理子系统氮通量
        5.3.3 本节小结
    5.4 本章小结
6 生命支持系统氮污染积累
    6.1 近地面大气
        6.1.1 NH_3挥发和N_xO_y排放
        6.1.2 NO_x排放的模型验证
        6.1.3 大气氮沉降与环流
        6.1.4 本节小结
    6.2 地表水
        6.2.1 我国地表水概况
        6.2.2 地表水的氮来源
        6.2.3 地表水Nr去向
        6.2.4 本节小结
    6.3 地下水
        6.3.1 我国地下水概况
        6.3.2 地下水的氮积累
        6.3.4 本节小结
    6.4 本章小结
7 近30年来中国氮循环的源-库-流变化格局
    7.1 人类-自然耦合系统总体氮循环过程
    7.2 氮加工功能群
        7.2.1 农田
        7.2.2 草地
        7.2.3 森林
        7.2.4 牲畜养殖
        7.2.5 水产养殖
        7.2.6 工业
        7.2.7 城市绿地
        7.2.8 本节小结
    7.3 氮消费功能群
        7.3.1 人类食物氮
        7.3.2 人类工业氮
        7.3.3 人类燃料氮
        7.3.4 宠物
        7.3.5 本节小结
    7.4 氮移除功能群
        7.4.1 污水处理
        7.4.2 垃圾处理
        7.4.3 本节小结
    7.5 生命支持系统
        7.5.1 近地面大气
        7.5.2 地表水
        7.5.3 地下水
        7.5.4 本节小结
    7.6 本章小结
8 中国人类-自然耦合系统氮循环变化的驱动机制
    8.1 自然因素的影响
        8.1.1 温度
        8.1.2 降水
        8.1.3 土地利用类型
    8.2 人口增长、经济发展和城市化
        8.2.1 人口增长
        8.2.2 经济发展
        8.2.3 城市化
    8.3 技术进步和政策革新
        8.3.1 研究区域
        8.3.2 研究方法
        8.3.3 氮动态的变化趋势
        8.3.4 技术驱动
        8.3.5 政策驱动
        8.3.6 不确定性分析
    8.4 文化、教育以及国际合作
    8.5 本章小结
9 结论与展望
    9.1 主要结论
        9.1.1 人类-自然耦合系统氮通量
        9.1.2 氮循环过程的空间格局
        9.1.3 人类氮消费与环境氮流失
        9.1.4 氮循环变化的驱动机制
    9.2 未来展望
参考文献
附录
    附录一 URCNC模型源代码
    附录二 工业氮相关的全球9区主要国家列表
攻读学位期间所取得的科研成果

(5)相思树种根瘤菌的研究(论文提纲范文)

致谢
中文摘要
英文摘要
第一章 文献综述
    1 豆科植物共生固氮研究概况
        1.1 豆科植物及其结瘤情况
        1.2 根瘤菌的形态与生理特性
        1.3 根瘤菌的结构与功能
        1.4 根瘤菌与豆科植物的互接种族关系
        1.5 根瘤菌的分类
    2 根瘤菌nodD基因和nifA基因研究概述
        2.1 nodD基因
        2.2 nifA基因
    3 豆科树种共生固氮研究概况
第二章 相思树种根瘤菌的分离及其生理生化特性
    1 材料与方法
        1.1 根瘤的采集以及根瘤菌的分离与纯化
        1.2 代时测定
        1.3 生理生化测定
    2 结果与分析
        2.1 相思树种根瘤菌的分离及纯化
        2.2 相思树种根瘤菌的生长速度
        2.3 相思树种根瘤菌的生理生化特性
    3 结论与讨论
第三章 相思树种根瘤菌的生长适应性研究
    1 材料与方法
        1.1 供试菌株
        1.2 温度试验
        1.3 酸碱度试验
        1.4 耐盐性试验
        1.5 抗菌素抗性试验
    2 结果与分析
        2.1 酸碱度对相思树种根瘤菌生长的影响
        2.2 温度对相思树种根瘤菌生长的影响
        2.3 相思树种根瘤菌的耐盐性
        2.4 相思树种根瘤菌对抗菌素的抗性
    3 结论与讨论
第四章 相思树种根瘤菌对相思苗木的侵染结瘤特性
    1 材料与方法
        1.1 相思树种种子及根瘤菌菌株
        1.2 试管幼苗接种结瘤试验
        1.3 盆栽苗木培育方法
        1.4 根瘤菌的培养及盆栽苗木接种方法
    2 结果与分析
        2.1 试管幼苗接种根瘤菌后的侵染结瘤特性
        2.2 盆栽苗木接种根瘤菌后的侵染结瘤特性
    3 结论与讨论
第五章 接种相思树种根瘤菌对相思苗木生长的影响
    1 材料与方法
        1.1 相思树种种子及根瘤菌菌株
        1.2 盆栽苗木培育方法
        1.3 根瘤菌的培养及盆栽苗木接种方法
        1.4 生物量的测定
    2 结果与分析
        2.1 厚荚相思根瘤菌回接对苗木生长的影响
        2.2 直干大叶相思根瘤菌回接对苗木生长的影响
        2.3 接种黑木相思根瘤菌对厚荚相思苗木生长的影响
        2.4 接种不同相思树种根瘤菌对厚荚相思苗木生长的影响
        2.5 接种不同相思树种根瘤菌对马占相思苗木生长的影响
    3 结论与讨论
第六章 相思树种根瘤菌的固氮酶活性及固氮效果
    1 材料与方法
        1.1 相思树种种子及根瘤菌菌株
        1.2 试管幼苗接种根瘤菌
        1.3 盆栽苗木培育方法
        1.4 根瘤菌的培养及盆栽苗木接种方法
        1.5 叶片含氮量的测定
        1.6 根瘤菌固氮酶活性的测定
    2 结果与分析
        2.1 接种相思树种根瘤菌对相思苗木固氮酶活性的影响
        2.2 接种相思树种根瘤菌对盆栽相思苗木固氮量的影响
    3 结论与讨论
第七章 厚荚相思接种根瘤菌的造林试验
    1 材料与方法
        1.1 供试菌株与来源
        1.2 试验地概况
        1.3 苗木的培育
        1.4 试验设计
        1.5 造林及抚育方法
        1.6 测定方法
    2 结果与分析
        2.1 接种根瘤菌对厚荚相思幼树高生长的影响
        2.2 接种根瘤菌对厚荚相思幼树地径生长的影响
        2.3 接种根瘤菌对厚荚相思幼树叶绿素含量的影响
        2.4 接种根瘤菌对厚荚相思幼树叶片硝酸还原酶活性的影响
    3 结论与讨论
第八章 HJ06菌株的16S rDNA全序列分析
    1 材料与方法
        1.1 菌株及质粒
        1.2 培养基
        1.3 质粒DNA提取
        1.4 质粒DNA的限制性内切酶酶切
        1.5 质粒DNA酶切片段的去磷酸化处理
        1.6 根瘤菌DNA的提取
        1.7 PCR扩增体系和反应条件
        1.8 DNA片段回收
        1.9 载体与外源DNA片段连接
        1.10 感受态细胞的制备
        1.11 用电脉冲法将质粒DNA导入感受态细胞
        1.12 重组体鉴定
        1.13 16S rDNA的测序和分析
    2 结果与讨论
        2.1 HJ06 16S rDNA PCR扩增结果
        2.2 HJ06 16S rDNA全序列
        2.3 HJ06 16S rDNA全序列分析
第九章 HJ06、ZG04菌株nifA基因PCR扩增
    1 材料与方法
        1.1 菌株及质粒
        1.2 培养基
        1.3 质粒DNA提取
        1.4 质粒DNA的限制性内切酶酶切
        1.5 质粒DNA酶切片段的去磷酸化处理
        1.6 根瘤菌DNA的提取
        1.7 PCR扩增体系和反应条件
        1.8 DNA片段回收
        1.9 载体与外源DNA片段连接
        1.10 感受态细胞的制备
        1.11 用电脉冲法将质粒DNA导入感受态细胞
        1.12 重组体鉴定
        1.13 DNA测序和分析
    2 结果与讨论
        2.1 HJ06、ZG04菌株nifA基因片段PCR扩增结果
        2.2 HJ06、ZG04菌株nifA基因片段序列测定结果
        2.3 HJ06、ZG04菌株nifA基因片段序列的比较分析
第十章 全文结论与讨论
参考文献

(6)国内外根瘤菌研究的文献计量学分析(论文提纲范文)

0 引言
1 数据来源与统计方法
    1.1 数据来源
    1.2 统计方法
2 文献分析
    2.1 根瘤菌固氮研究的进程分析
    2.2 根瘤菌固氮研究的发文机构分析
    2.3 根瘤菌固氮研究的文献来源
    2.4 国内外根瘤菌固氮研究热点
        2.4.1 国内根瘤菌固氮研究热点网络图谱特征
        2.4.2 国际根瘤菌固氮研究热点网络图谱特征
3 结论与讨论

(7)豆科树种根部解剖结构和化学物质与结瘤的关系(论文提纲范文)

前言
第一章 文献综述
    1 豆科植物与根瘤菌共生固氮体系的研究进展
        1.1 根瘤菌的研究进展
        1.2 豆科植物参与结瘤过程的基因
        1.3 根瘤菌与豆科植物共生专一性
        1.4 根瘤菌与豆科植物的识别研究
    2 单宁及其生物活性的研究进展
        2.1 单宁的分类
        2.2 单宁的化学性质
        2.3 单宁的生物学活性
第二章 豆科植物根部外形特征与结瘤的关系
    1 材料和方法
    2 结果观察与分析
    3 小结和讨论
第三章 根部解剖结构与结瘤的关系
    1 材料和方法
    2 观察结果
    3 小结和讨论:
第四章 不同豆科树种根部单宁含量比较
    1 材料和方法
    2 试验结果
    3 小结和讨论
第五章 豆科植物根内单宁对根瘤菌的抑制作用
    1 材料和方法
    2 结果观察
    3 小结和讨论
本文总结和讨论
参考文献

(9)根瘤菌对几种豆科植物根部传递细胞的诱导及其机理初探(论文提纲范文)

第一章 传递细胞的研究进展
    一.引言
    二.传递细胞的特征
    三.传递细胞的的发生
    四.传递细胞在植物中的分布
    五 传递细胞的生理功能
    六.传递细胞与植物分类学
第二章 豆科植物与根瘤菌共生固氮体系的研究进展
    1.结瘤因子的发现及其结构的阐明
    2.脂几丁质寡糖结瘤因子的作用
    3.根瘤菌与植物的共生体
    4.根瘤菌与豆科植物共生专一性
    5.根瘤菌的侵染和植物结瘤机理
    6.根瘤菌的吸附、入侵和植物根表皮的发育响应
    7.侵入线的起始
    8.根皮层细胞周期的活化
    9.结瘤因子对植物根中柱的作用
    10.根瘤原基和根瘤发育
    11.控制侵染、结瘤和寄主范围的根瘤菌基因
        11.1 普通结瘤基因
        11.2 宿主专一性基因
        11.3 结瘤调节基因(nodD)
        11.4 NodD作为膜蛋白
        11.5 激活NodD蛋白的植物信号
        11.6 NodD与宿主范围
        11.7 nodD基因的调节
        11.8 其它结瘤调节基因
    12.结瘤因子与植物根表层传递细胞
第三章 根瘤菌诱发豆科植物根表层传递细胞普遍性的初步研究
    1.材料和方法
        1.1 材料
        1.2 方法
    2.结果
    3.结论和讨论
第四章 根瘤菌对合欢和刺槐根毛的诱导
    1.材料和方法
        1.1 材料
        1.2 方法
    2.结果
    3、结论和讨论
第五章 刺槐根外层具传递细胞的根段对Fe~(3+)吸收的初步研究
    1.材料和方法
        1.1 材料
        1.2 方法
    2.结果
    3.结论和讨论
第六章 结瘤因子对豆科植物根表层传递细胞的诱导初探
    1.材料和方法
        1.1 材料
        1.2 方法
    2.结果
    3.结论和讨论
第七章 大豆主根导管周围的传递细胞
    1.材料和方法
        1.1 材料
        1.2 方法
    2.结果
    3.结论与讨论
第八章 总结与讨论
参考文献

(10)绿色荧光蛋白标记的豌豆根瘤菌的获得与功能分析(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 文献综述
    1.1 豆科植物与根瘤菌共生固氮体系的研究进展
    1.2 报告基因在植物中的应用及研究进展
第二章 引言
第三章 材料与方法
    3.1 实验材料
    3.2 实验方法
第四章 结果与分析
    4.1 豌豆根瘤菌gDNA片段的克隆与序列分析
    4.2 带有豌豆根瘤菌gDNA片段的eGFP原核表达载体pVCTZ132的 构建
    4.3 GFP标记豌豆根瘤菌的获得
    4.4 GFP标记豌豆根瘤菌的功能验证
第五章 讨论
    5.1 豌豆根痈菌同源重组DNA片段的克隆
    5.2 pVCT1237、pVCT1238、pVCT1239和pVCT1240同源性的比较
    5.3 豌豆根瘤菌表达载体构建
    5.4 影响豆豌豆根瘤菌定植的因素
    5.5 后续研究
第六章 结论
参考文献
缩写词表
致谢
附录

四、豆类植物共生固氮研究近况和展望(论文参考文献)

  • [1]豆类植物共生固氮研究近况和展望[J]. 周湘泉. 南京林业大学学报(自然科学版), 1983(04)
  • [2]人类—自然耦合系统氮循环研究—中国案例[D]. 谷保静. 浙江大学, 2011(10)
  • [3]我国生物固氮应用研究的近况与展望——全国生物固氮应用研究经验交流会综述[J]. 贾醉公. 土壤肥料, 1981(01)
  • [4]固氮豆科树种和豆科树种根瘤菌资源的研究[J]. 韩素芬. 林业科学, 1996(05)
  • [5]相思树种根瘤菌的研究[D]. 吕成群. 南京林业大学, 2004(02)
  • [6]国内外根瘤菌研究的文献计量学分析[J]. 吴曼,孟翠萍,梁海燕,杨丽玉,吴琪,慈敦伟,郑永美,李新国. 中国农学通报, 2022
  • [7]豆科树种根部解剖结构和化学物质与结瘤的关系[D]. 张洪娟. 南京林业大学, 2004(04)
  • [8]豆科树种根瘤菌共生体系研究进展[J]. 周湘泉,韩素芬. 林业科学, 1989(03)
  • [9]根瘤菌对几种豆科植物根部传递细胞的诱导及其机理初探[D]. 吴均章. 南京林业大学, 2004(02)
  • [10]绿色荧光蛋白标记的豌豆根瘤菌的获得与功能分析[D]. 王洪伟. 西南大学, 2009(09)

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豆科植物共生固氮现状与展望
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