固氮菌1ppt课件

.,1,+,=,水体富营养化,土壤盐碱化,.,2,走近科学,张总带你认识固氮菌,.,3,固氮菌Azotobactersp.细菌的一科。菌体杆状、卵圆形或球形，无内生芽孢，革兰氏染色阴性。严格好氧性，有机营养型，能固定空气中的氮素。包括固氮菌属、氮单孢菌属、拜耶林克氏菌属和德克斯氏菌属。固氮菌肥料多由固氮菌属的成员制成。,.,4,固氮菌的发现及研究进展,1901年，M.W.拜耶林克首先发现并描述了固氮菌，他定名的有2个种：一是褐色固氮菌,常生存于中性或碱性土壤中；一是活泼固氮菌，常生存于水中。后来，各国学者相继分离出许多不同的菌株。1938年，C.H.维诺格拉茨基将生产孢囊的菌株（以褐色固氮菌为代表）归属于固氮菌属，将不产生孢囊的菌株（以活泼固氮菌为代表）归属于氮单孢菌属。1950年，H.G.德克斯提出建立拜耶林克氏菌属，其主要特征是细胞两端有折光性颗粒（类脂质）。1960年，H.L.延森等提出建立德克斯氏菌属，包括生长在热带酸性土壤中的种类。2002年，俄罗斯莫斯科大学生化物理研究所的科研人员别尔佐娃由获得了的欧洲科学院青年科学家奖，她成功地解释了固氮菌固氮的机理。,.,5,固氮菌的固氮机理,固氮菌的本领在于它有一把“神刀”固氮酶，可以轻易地切断束缚氮分子的化学键，分子氮还原成氨，供植物利用。固氮酶是由两种蛋白质组成的：一种含有铁，叫做铁蛋白，另一种含铁和钼Mo2+，称为钼铁蛋白。只有钼铁蛋白和铁蛋白同时存在才具有固氮的作用，其主要作用是电子载体。固氮酶两组分都对氧极敏感，并随浓度的提高而更加敏感。在空气中铁蛋白的半衰期为3045秒，钼铁蛋白的半衰期为10分钟。,固氮过程反应式：N2+6H+nMg-ATP+6e-2NH3+nMg-ADP+nPi,.,6,No.1以较强的呼吸作用迅速将固氮酶周围环境中的氧消耗掉，使细胞周围处于低氧状态，保护固氮酶不受损伤。No.2构象保护，即当固氮酶周围环境中有过量氧时固氮酶能够与Mg2+和一种氧化形式的2Fe-2S蛋白形成复合物而对氧不在敏感，但此种状态的固氮酶无活性，当氧被排除后则还原态的2Fe-2S蛋白从复合物中解离而使固氮酶重新恢复活性。,固氮菌是好氧菌，固氮需在严格的厌氧环境中，这咋整,.,7,联合固氮菌：在固氮的细菌中有一类属于自由生活的类群，它们定殖于植物根表（有的能侵入根表皮和外皮层的细胞间隙）和近根土壤中，靠根系分泌物生存，繁延，与植物根系有密切的关系。但宿主植物并不形成特异分化的结构。植物与细菌之间的这种共生关系称联合共生固氮。这类固氮菌称联合固氮菌。,固氮菌的种类,共生固氮菌：在与植物（一般为豆科植物）共生的情况下才能固氮或才能有效地固氮，固氮产物氨可直接为共生体提供氮源。固氮菌中名声最大的根瘤菌就属于这一类。自生固氮菌：一些固氮菌，如圆褐固氮菌，不住在植物体内，能自己从空气中吸收氮气，繁殖后代，死后将遗体“捐赠”给植物，让植物得到大量氮肥。这类固氮菌叫自生固氮菌。,.,8,联合固氮菌的生活史,入侵有的联合固氮菌如Azospirillum通过次生根伸出的裂隙、伤口或已退化的根毛进入植物组织内，定殖于表皮和皮层细胞的细胞间隙，有的甚至进入中柱，定殖于维管束细胞。固氮细菌定殖于根组织内对联合固氮的双方都是有益的，它降低了对底物的竞争。因为只有极少数菌能侵入根内，这导致在根内定殖的是一些较高特异性的细菌群落，并且促进了根和菌之间的物质转化。,趋化性很多联合固氮菌有极性鞭毛和周生鞭毛，通过细菌鞭毛的旋转运动对根分泌的有机酸、糖、氨基酸形成的梯度和低氧浓度表现出趋化和化学激活现象。根际的细菌向植物根际靠近。结合植物根表或根冠外覆盖着一层由多糖类组成的粘质，联合固氮菌大多聚集在根毛粘质部分。植物凝集素可能参与识别与结合过程，而联合固氮菌产生的孢外多糖能与凝集素结合，细菌表面存在凝集素专一识别的糖结构。,.,9,联合固氮菌的特性,1.联合固氮菌利用根系分泌物作为能源固氮，大部分固定的氮为自身利用不分泌或分泌很少量的氮到体外。2.联合固氮菌产生植物激素影响了宿主根的呼吸速率和代谢，也刺激了根毛和次生根的形成，使根毛和次生根数量增加。3.联合固氮菌在植物根定殖使宿主根的质子流增加从而刺激了宿主植物对矿物质的吸收。4.增强了根的抗病菌能力。内生固氮菌定殖在植物体内占据了植物上的生态位点，使病原菌由于生存空间的限制而难以入侵和定殖，还可以与病原菌形成营养竞争关系，使病原菌得不到营养而死亡。另一方面有些联合固氮菌能够分泌氧污酸类或邻苯二酚等高铁载体，可以抑制土壤病院微生物的生长与繁殖。,.,10,联合固氮菌活性测定方法,固氮活性的测定是鉴别固氮生物固氮量或固氮效能大小的指标。最经典的测定技术是凯氏定氮法采用15N示踪法测定固氮量比凯式定氮法的灵敏度提高1000倍乙炔还原法测定固氮酶活性其灵敏度比15N还要1000倍固氮酶除能将分子氮还原为氨外，还能催化一些具有NN、N=O、CN以及CC键化合物的还原，如将乙炔还原为甲烷等。用乙炔还原法测定固氮酶活性，就是根据固氮酶作用底物的多样性。固氮酶还原C2H2形成C2H4，能够用气相层析仪快