几种稻田固氮蓝藻挥发物的气相色谱-质谱分析

[目的]分析稻田固氮蓝藻挥发性成分,评估其应用潜力。[方法]采用气相色谱-质谱联用(GC-MS)分析方法对5株稻田固氮蓝藻的挥发性化学成分进行分析与鉴定。[结果]固氮蓝藻挥发性成分中有多种生物活性功能的烷烃、酚类和酯类物质,具有抗动植物病原微生物、抑制有害藻类、抗草、杀虫等作用。[结论]稻田固氮蓝藻在生物源药物、杀藻剂和农药等生产领域具有应用价值。

水生生态系统蓝藻固氮作用研究进展与展望

固氮蓝藻在水生生态系统中占优势是由多种因素所引起的,如营养盐浓度及形态、氮磷比、水温和微量元素等.一般认为,湖泊中正磷酸盐浓度≥0.01 mg/L、溶解性无机氮浓度≤0.1 mg/L时,固氮蓝藻出现,并且低的氮磷比是表征水体中固氮蓝藻出现的重要指标,但引起固氮与非固氮蓝藻分异的驱动机制还需要深入研究.此外,光照、无机氮浓度与形态、异形胞丰度和溶解性有机物对蓝藻固氮速率有重要影响,进而决定蓝藻氮释放通量及对水体中氮库的贡献作用.固氮蓝藻是贫营养盐海域和海洋生态系统中氮库的重要贡献者,但在富营养化湖泊中,其贡献作用还存在争议.因此就目前国内外对固氮蓝藻相关研究做综述,以期待业界同行能够对蓝藻固氮作用及其氮释放对水生生态系统中氮循环的贡献引起重视.

新疆特殊生境下微生物资源

概述了新疆大型真菌、新疆豆科植物根瘤菌、新疆陆生固氮蓝藻、新疆地衣、新疆极端环境微生物等5类微生物资源的研究进展和研究意义,同时指出了新疆微生物资源研究目前存在的两个重要盲区,即新疆非豆科植物共生固氮菌和新疆菌根真菌资源的研究,提出了这两个盲区研究的价值、意义、必要性和紧迫性。

月球土壤的生物改良试验:固氮蓝藻对模拟月壤肥力的影响

目的围绕未来月球基地受控生态生保系统就地开发利用月球土壤,以便有效提高系统自给能力。基于地球土壤生物风化原理,研究改良月壤肥力的生物途径。方法利用固氮蓝藻的固氮特性和溶岩特性,以鱼腥藻7120和水华鱼腥藻作为实验菌株,以低钛玄武质模拟月壤作为研究对象,通过模拟月壤中的氮、磷、钾肥力含量和矿质养分含量动态变化,开展为期50天的月壤肥力生物改良实验研究。结果实验过程中鱼腥藻7120和水华鱼腥藻在模拟月壤上的生物量随培养时间增加升高,2种蓝藻培养50天后,模拟月壤中的可溶性氮、总氮含量和有机碳含量显著增加,可溶性Cu、Mn和Mg矿质元素含量明显提高。结论2种固氮蓝藻能够在模拟月壤上正常生长,并能显著改良模拟月壤的氮肥、碳肥和矿质养分水平,研究结果可为未来月球基地基于月壤资源的植物栽培奠定技术基础。

固氮蓝藻Nostoc commune和Anabaena azotica Ley耐盐性及机理研究

文章考察了两种固氮蓝藻Nostoc commune（地木耳）和Anabaena azotica Ley（固氮鱼腥藻）在不同浓度Na2CO3（0.2×10^-4～1.8×10^-4g/m l）的BG110培养基中的耐盐性。分别测定了两种固氮蓝藻在不同培养阶段的叶绿素a含量、胞外多糖含量、氨基酸含量和固氮酶活性的变化。研究结果表明两种固氮蓝藻都能在Na2CO3盐胁迫条件下生长,且随着Na2CO3盐胁迫性增加,两种蓝藻的叶绿素a含量、胞外多糖含量、氨基酸含量和固氮酶活性都呈现先增加后减少的趋势;而随着培养天数的增加,两种藻类叶绿素a的变化曲线与微生物的生长曲线很相似,胞外多糖和氨基酸的增长和叶绿素a的增长是同步的,其中,Anabaena azotica Ley的固氮酶活性在培养到21天时达到最大值,Nostoc commune的固氮酶活性在培养到28天时达到最大值;比较而言Anabaena azotica Ley的耐盐性好于Nostoc commune的耐盐性,固氮能力也高于Nostoc commune。

蓝藻高温堆肥保氮技术的研究

蓝藻高温堆肥过程中氮素损失途径主要是以NH3、N2O等气态形式逸出。作者分析了蓝藻堆肥过程中氮素转化的规律并添加化学保氮剂以减少堆肥过程中氮素的损失。结果表明，堆肥过程中铵态氮与硝态氮含量均呈现出先上升后下降的趋势，总氮的损失率为8.75%。蓝藻高温堆肥过程中添加化学保氮剂，在第4～10天时，氨的挥发被明显抑制，其挥发量减少了24.11%；采用质量比Mg（OH）2∶H3PO4∶H2O=3∶11∶86的混合物作为化学保氮剂对控制蓝藻高温堆肥过程的氮素损失具有一定的效果。

微生物促腐剂配施固氮蓝藻对水稻秸秆腐解的影响

【目的】对比6种市售促腐剂降解水稻秸秆的效果,并探究在不同促腐剂中添加固氮蓝藻是否有利于水稻秸秆腐解,为加快还田过程中秸秆腐解速率及推动秸秆的合理化利用提供理论参考。【方法】利用平板培养法,设14组处理,分别为不加菌剂(CK0)、添加固氮蓝藻(CK1)、6种促腐剂及与其对应的添加固氮蓝藻处理,在培养箱中连续培养35 d,每7 d测定一次秸秆失重率、纤维素酶活性、纤维素和半纤维素降解率,并记录秸秆颜色的变化情况。【结果】随着培养时间的延长,秸秆颜色逐渐加深。6种促腐剂均能促进水稻秸秆的腐解,培养至第35 d时,配施豫启富秸秆发酵菌并添加固氮蓝藻(QF+L)处理的秸秆失重率最高,达30.09%,较单独配施豫启富秸秆发酵菌(QF)处理提高13.23%(绝对值),其次为配施周天秸秆腐熟剂并添加固氮蓝藻(ZT+L)和配施益加益粪便除臭发酵菌液并添加固氮蓝藻(YJY+L)处理,失重率分别为29.00%和28.87%,三者间差异不显著(P>0.05),但均显著高于其他处理(P<0.05)。QF+L处理的纤维素酶活性和半纤维素降解率也在培养第35 d时达最高值,分别为27.41 U和28.99%。培养至第35 d时,YJY+L处理的纤维素降解率达最高,为32.19%,且YJY+L处理的纤维素降解率在整个培养过程中均高于单独配施益加益粪便除臭发酵菌液(YJY)处理。相关性分析结果表明,失重率与纤维素和半纤维素降解率均呈极显著正相关(P<0.01),即纤维素和半纤维素降解是导致水稻秸秆失重率上升的重要因素。【结论】在平板培养过程中豫启富秸秆发酵菌和益加益粪便除臭发酵菌液是较好的促腐剂,且添加固氮蓝藻能促进促腐剂腐解水稻秸秆。

秸秆还田条件下固氮蓝藻复合菌剂与促生细菌SM13对水稻产量及稻米品质的影响

【目的】研究秸秆还田条件下施用固氮蓝藻复合菌剂和促生细菌SM13对水稻产量及品质的影响,为2种微生物肥料在秸秆还田中的应用提供实践经验和理论依据。【方法】以水稻品种龙粳31为试验材料,设常规施肥(CK)、施用固氮蓝藻复合菌剂(LZ)、施用促生细菌SM13(SM)及混施固氮蓝藻复合菌剂和促生细菌SM13(SL)共4个处理。测定水稻主要生育期的叶面积及干物质质量,在水稻成熟后考察水稻穗部性状和产量,在稻米理化性质稳定后测定稻米加工、外观、营养和食味品质,对比分析不同处理对水稻产量及稻米品质的影响。【结果】与CK相比,LZ处理的水稻灌浆期干物质质量显著增加26.40%(P<0.05,下同);SL处理显著降低了一次枝梗结实率,LZ处理显著降低了二次枝梗的千粒重;SM、SL和LZ处理的产量分别增加10.00%、9.80%和8.78%。单施固氮蓝藻复合菌剂或促生细菌SM13及二者混施对稻米加工、外观和营养品质无显著影响(P>0.05),但SM和SL处理显著改善了稻米食味品质,其口感值和食味值较CK分别提高7.23%、4.87%和7.22%、5.74%。相关分析结果表明,产量及其构成与水稻穗部性状存在不同程度的相关性,其中产量与穗质量呈极显著正相关(P<0.01),与二次枝梗枝梗数呈显著正相关。【结论】在秸秆还田条件下固氮蓝藻复合菌剂和促生细菌SM13具备提高水稻产量的潜力,且促生细菌SM13能在一定程度上改善稻米食味品质。

固氮蓝藻和促生细菌SM13对水稻产量和品质的影响

为了明确固氮蓝藻和促生细菌SM13在田间是否具有增加水稻产量和提高稻米品质的作用,采用田间试验,设置4个处理,即常规施肥对照处理(CK)、施用固氮蓝藻处理(LZ)、施用促生细菌SM13处理(SM)、施用固氮蓝藻和促生细菌SM13处理(SL),分析不同处理间水稻地上部干质量、叶面积、茎秆抗折力、产量和品质等的差异。结果表明,SM处理分蘖期叶面积显著高于CK。SL处理齐穗期总叶面积和地上部干质量均显著高于CK,LZ、SM处理灌浆期地上部干质量均显著高于CK。SL处理水稻倒伏指数低于其他处理,对于茎秆第二节间,其与LZ、SM处理差异显著,对于第三节间,其与SM处理差异显著;LZ、SM处理水稻倒伏指数高于CK,差异不显著。SM、LZ、SL处理的水稻产量较CK分别显著提高了9.46%、7.39%、4.94%。LZ、SM、SL处理的稻米完整性和味道得分均显著高于CK,SL处理的香气得分显著高于CK,但LZ处理的垩白度、垩白粒率均显著高于CK,蛋白质含量显著低于CK。综上,从产量来看,SM处理最优;从抗倒伏性来看,SL处理最优;从稻米品质来看,SM和SL处理较好。

铝对海洋固氮蓝藻Crocosphaera watsonii生长及固氮速率的影响

大气沉降向海洋表层输入大量的铝,然而关于铝对海洋浮游植物的影响却少有研究报道。目前,铝对在海洋碳和氮循环中起着重要作用的固氮生物影响的研究还较少。文章以Aquil培养基(无氮硅营养盐)半连续培养单细胞海洋固氮蓝藻Crocosphaera watsonii,利用流式细胞技术和^(15)N同位素示踪法,研究铝(0、0.2、2和20μmol×L^(–1))对Crocosphaera watsonii生长和固氮作用的影响。数据表明,3个铝处理组Crocosphaera watsonii细胞大小、光合色素含量和光系统Ⅱ(PSⅡ)原初光能转化效率(F_v/F_m)都显著降低,生长速率和固氮速率明显受到抑制。结果表明,在营养充足条件下,铝对Crocosphaera watsonii生长和固氮具有抑制性作用。

城市景观水体中固氮微生物多样性及固氮活性检测

为探究城市景观水体中固氮微生物群落结构、多样性及固氮活性,揭示水体中固氮蓝藻的固氮贡献,研究选取新乡市牧野湖和人民公园水体两个小型水体进行研究。通过理化指标测定,发现两个水体均处于富营养化状态,借助高通量测序,对两水体中微生物的16S rDNA和固氮酶nifH基因进行测序,并利用乙炔还原法测定水体中固氮微生物的固氮速率。结果表明:牧野湖水体中的原核生物类群共检测出32个门,275个属;固氮微生物共检测出9个门,66个属。人民公园水体中的原核生物类群共检测出31个门,238个属;固氮微生物共检测出4个门,13个属。固氮蓝藻在两个水体固氮微生物类群中分别占有3%和9.3%,牧野湖固氮微生物丰富度相对较高,与人民公园水体固氮微生物多样性差异较大。乙炔还原法测固氮速率结果显示,两水体均未检测固氮活性,推测在富营养化的水体中固氮活性可能被抑制。

固氮蓝藻的农业应用研究进展

作为可固氮固碳的自养光合微生物,固氮蓝藻是一种非常重要的微生物资源。关于固氮蓝藻在农业生产上的应用始于1939年印度首次报道用固氮蓝藻肥田,之后一段时期虽然受到国际广泛关注,但最终并未实现规模化推广应用。究其原因既与化肥在世界范围内的大规模使用有关,也与自身技术相对复杂、成本高和可靠性低有关。对于前者虽然化肥的农业增产作用巨大,但其对农业自身和生态环境的负面影响日益凸显。而对于后者,新的固氮蓝藻规模化生产技术和新的接种技术的发展正在逐步消除这些缺陷。在当前国家要求农业"减量化"和"低碳化"发展的背景下,固氮蓝藻作为生态环保的生物肥料可能迎来新的发展契机。同时,除了作为生物肥料,近年来国内外的研究表明固氮蓝藻具有多重农业应用价值,可能在作物生长调节剂和生物农药开发、农业环境污染防治和农业生态环境保护等方面发挥作用。因此,本文就国内外近5年(2013—2017年)关于固氮蓝藻的农业应用进展进行了全面综述,并就存在的问题和今后的发展方向做了展望。今后固氮蓝藻作物生长调节方面需深入研究藻激素的代谢和调控机制,藻接种技术方面需深入研究生物膜中藻类和其他微生物的互作关系,抗病虫害方面需要进行更多的田间试验以评估其实际应用效果并阐明抗性机制,降解有机农药方面需深入研究降解关键酶、降解途径和大田应用技术,生态环境保护方面需评估固氮蓝藻抗旱抗盐碱实际应用效果并阐明其机理。

缺氮胁迫对固氮蓝藻鱼腥藻PCC7120 DNA甲基化修饰模式的影响

为研究缺氮胁迫对固氮蓝藻DNA甲基化的影响,本研究以固氮蓝藻鱼腥藻Anabaena sp.PCC7120为试验材料,比较了正常藻丝、缺氮藻丝和异形胞的DNA甲基化修饰。DNA甲基化修饰与细胞分化、基因组印记等多种重要生物学过程有关。在高等植物和非固氮蓝藻中,缺氮胁迫可以改变DNA甲基化修饰模式。DNA甲基化修饰也存在于固氮蓝藻细胞中。然而,固氮蓝藻可以通过固定空气中的氮来缓解缺氮压力,缺氮胁迫是否能改变固氮蓝藻的DNA甲基化修饰模式尚不清楚。全基因组重亚硫酸盐测序可以在单碱基水平分析基因组范围内所有胞嘧啶的甲基化修饰模式。利用全基因组重亚硫酸盐测序对正常培养的藻丝、缺氮72h的藻丝和异形胞的胞嘧啶甲基化进行了测序,分别获得6.25,8.38,7.11Gb的干净数据。在正常培养的藻丝、缺氮72h的藻丝和异形胞中,甲基化胞嘧啶位点占所有胞嘧啶位点的比例分别为1.06%,1.05%和1.05%,甲基化胞嘧啶位点的平均甲基化水平分别为0.61%,0.54%和0.54%。基于胞嘧啶甲基化修饰模式对这3个样品进行Pearson相关性分析,发现样品间的相关系数在0.976~0.983之间。这些结果说明正常培养的藻丝、缺氮72h的藻丝和异形胞的DNA甲基化修饰模式相似,缺氮胁迫不能引起固氮蓝藻DNA甲基化模式的改变。本结果为固氮蓝藻和非固氮蓝藻采用不同的表观修饰来应对缺氮胁迫提供了证据。

固氮蓝藻和叶面肥对水稻产量及品质的影响

为探究固氮蓝藻和叶面肥对水稻产量和品质的影响,以龙垦201为试验材料,采用单因素随机试验设计,在水稻分蘖末期施用固氮蓝藻,拔节初期施用3种叶面肥密高、液体硅和光合促进剂,于收获期测定各处理水稻的产量和品质。结果表明:施用固氮蓝藻和3种叶面肥,水稻的理论产量与对照相比均无显著性差异,但均有所增加,其中,施用密高、固氮蓝藻、液体硅和光合促进剂处理的水稻理论产量较对照分别增加6.81%、6.34%、2.72%和2.57%。施用固氮蓝藻和3种叶面肥稻米的加工品质和营养品质与对照相比均无显著性差异,外观品质均有所改善,其中施用液体硅和密高显著优于对照处理。施用固氮蓝藻和3种叶面肥稻米蒸煮食味品质与对照相比均无显著性差异,其中施用密高较对照有所降低,其他处理均高于对照。

海洋生物固氮研究进展

海洋生物固氮因可以支持初级生产所需的氮而在全球碳氮循环中具有重要作用。从二十世纪九十年代分子生物学和15N2同位素示踪法应用于固氮研究领域以来,逐渐发现了单细胞固氮蓝藻和异养固氮细菌的重要性,是近年来海洋固氮研究领域的最大进展之一,表明以前基于束毛藻为主要固氮生物估算的固氮量可能低估了生物固氮在全球海洋生物地球化学循环中的地位。另一方面,传统的海洋生物固氮研究仅局限于热带亚热带的寡营养盐区域,对高营养盐区域如上升流、河口等高营养盐区域较少关注,因此有必要对这些区域的生物固氮进行重新评估和再认识。综述了国际固氮研究的最近进展,主要包括固氮生物多样性及分布特征、生物固氮的限制性因素、研究方法以及存在的问题。同时综述了南海生物固氮方面的最新进展和问题。

一株稻田固氮蓝藻的分离鉴定及其镉耐受和去除能力评估

通过分离固氮蓝藻藻株获得单种培养,综合采用多种抗生素、放线菌酮和紫外线照射等处理,得到纯化藻株。采用16S rDNA和rbcLX同源性分析进行藻株鉴定,并对藻株的Cd耐受能力和去除能力进行评估。结果表明,藻株最终可鉴定为Nostoc sp.,其对Cd的去除率在24 h达到最高(33.79%),说明该藻对Cd的去除能力相对较弱。Cd对该藻的半致死抑制浓度为0.205 mg/L,属于高毒性。此外,在Cd的胁迫下藻的C—H、C==O和—NH_(2)等基团吸收发生改变。

蓝藻好氧堆肥及其氮素损失控制的研究

选取锯木屑和药渣作为调理剂并分别添加酸化沸石、过磷酸钙和氢氧化镁与磷酸的混合液作为氮素固定剂或损失抑制剂,研究了蓝藻堆肥的效果.结果表明,V(蓝藻)∶V(锯木屑)∶V(药渣)=1∶1∶1时极易发酵.添加氮素固定剂在堆肥前期能促进发酵,特别是添加过磷酸钙的处理最高温度达66.8℃.固定剂的添加能促进物料的降解,尤其添加过磷酸钙的促进作用比较明显;各氮素固定剂在蓝藻堆肥过程中都起到了抑制氮素损失的作用,其中过磷酸钙和Mg(OH)2与H3PO4混合液对氮素的固定率达50%以上,且对氨氮的固定效果较好.堆肥结束后,添加过磷酸钙和Mg(OH)2与H3PO4混合液的两处理氨氮比堆肥起初分别增加23.52%和28.06%,P素分别增加了67.56%和36%.随着堆肥的进行,各处理堆肥物料中N、P、K含量均明显升高,C/N比显著下降,发芽指数增加到75%以上,而且添加氮素固定剂的处理效果更为明显.可见采用高温堆肥和氮素固定技术可有效实现蓝藻的资源化利用.