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中国生物固氮研究现状和展望


□ 沈世华 荆玉祥

  摘要 生物固氮是生命科学中的重大基础研究课题之一,它在生产实际中发挥着重要作用:为植物特别是粮食作物提供氮素、提高产量、降低化肥用量和生产成本、减少水土污染和疾病、防治土地荒漠化、建立生态平衡和促进农业可持续发展.本文在介绍国际生物固氮研究进展的同时,着重叙述了生物固氮研究取得的重大进展和成果:收集了根瘤菌资源,建立了最大的数据库,修正和发展了国际上对根瘤菌的分类:发现了固氮基因,证实了克氏杆菌固氮基因操纵子的连锁性及正调控基因的调节机制和对氧、温度的敏感性:发现苜蓿根瘤菌结瘤调控基因nodD3的产物对结瘤基因表达的启动不受宿主类黄酮的作用:发现苜蓿根瘤菌的碳利用基因和固氮生物氮代射和碳代谢基因表达及其调节的偶联作用:化学合成了根瘤菌的结瘤因子;在固氮基因表达调节基础上,构建了固氮基因工程菌株,并在生产中得到应用:提出了化学模拟固氮酶的结构和功能,固氮酶活性中心的模型和合成了模型化合物,受到了国际高度评价.根据国际上研究的趋势并结合国内的研究进展,提出了生物固氮研究的发展方向,建议在联合(内生)固氮菌固氮基因调控及其提供氮素的作用,根瘤菌与豆科植物共生结瘤固氮的信号传递和分子相互作用,氮、碳代谢和固氮与光合作用的偶联与共生结瘤固氮中功能基因组学等方面展开积极研究.
  关键词 固氮生物 固氮酶 基因表达 化学模拟 微生物与植物相互作用 功能基因组

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