生物固氮及其发展前景
摘要：本论文主要介绍生物固氮概念、固氮微生物及其种类和生物固氮发展前景。
关键词：生物固氮固氮微生物固氮生化机制生物固氮展望
引言：生物固氮是一个具有重大理论意义和实用价值的生化过程。生物固氮反应是一种及其温和及零污染排放的生化反应，它比人类发明的化学固氮有这无比的优越性，因后者需要消耗大量的石油原料和特殊的催化剂，并须要在高温（~300℃）、高压（~300个大气压）下进行。此外，若不合理地使用氮肥，还会降低农产品的质量，破坏土壤结构和降低肥力，以及造成坏境污染（如湖泊的水华和海洋的赤潮）等恶果。我国在近半个世纪当中，化肥产量猛增近6000倍，其有害影响已不断出现。因此，我们应深刻认识到，只有深入研究、开发和利用固氮微生物，才能更好的发展生态农业和达到土地可持续利用的战略目标。如果把光合作用旱作是地球上最重要的生化反应，则生物固氮作用便是地球上仅次于光合作用的生物化学反应，因为它为整个生物圈中一切生物的生存和繁荣发展提供了不可或缺和可持续供应的还原态氮化物的源泉。
内容：⒈生物固氮定义：指大气中的分子氮通过微生物固氮酶的催化而还原成氨的过程，生物界中只有原核生物才具有固氮能力。
⒉固氮微生物的种类
⒉1 自生固氮菌
⒉⒈1好氧：化能异养、化能自养、光能自养
⒉⒈2兼性厌氧：化能异养、光能异样
⒉⒈3厌氧：化能异养、光能自养
⒉2 共生固氮菌
⒉⒉1根瘤：豆科植物、非豆科被子植物
⒉⒉2植物：地衣、满江红
⒉3 联合固氮菌
⒉⒊1根际（热带、温带）
⒉⒊2叶面
⒉⒊3动物肠道
⒊固氮的生化机制
⒊1生物固氮反应的6要素
⒊⒈1ATP的供应由于N≡N分子中存在3个共价键，故要把这种极端的分子打开就得花费巨大能量。固氮过程中把N2还原成2NH3时消耗的大量ATP(N2:ATP=1:(18~24)是由呼吸、厌氧呼吸、发酵或光合磷酸化作用提供的。
⒊⒈2还原力[H]及其传递载体固氮反应中所需大量的还原力（N2︰[H]=1︰8)必须以NAD（Ｐ）Ｈ＋Ｈ﹢的形成提供。[Ｈ]由低电势的电子载体铁氧还蛋白(ｆｅｒｒｅｄｏｘｉｎ，一种硫铁蛋白)或黄素氧还蛋白（Ｆｌｄ，一种黄素蛋白）传递至固氮酶上。
⒊⒈３固氮酶固氮酶是一种复合蛋白，由固二氮酶还原酶两种相互分离的蛋白构成，它们对氧都高度敏感。固二氮酶是一种含铁
和钼的蛋白，铁和钼组成一个称为“ＦｅＭｏＣｏ”的辅助因子，它是还原Ｎ２的活性中心。而固二氮酶还原酶则是只含铁的蛋白。某些固氮菌处于不同生长条件下时，还可合成其他不含钼的固氮酶，称为“替补固氮酶”，具有适应极度缺钼环境下还能正常进行生物固氮的功能。
⒊⒈4还原底物－－N2.
⒊⒈5镁离子
⒊⒈6严格的厌氧微环境。
⒊2测定固氮酶活力的乙炔还原法
测定固氮酶活力的经典方法曾有过粗放的微量氏定氮法和烦琐的同位素法等。1996年，M.J.Dilworth和R.Scholhorn等人分别发表了既灵敏又简单的利用气相色谱仪测定固氮酶活性的乙炔还原法，大大推动了固氮生化的研究。
已知固氮生化除了能催化N2→NH3的反应，还可能催化许多反应，包括2H﹢+2e﹣→H2和C2H2→C2H4等反应，在后一反应中，这两种气体量的微小变化也能用气相色谱仪检测出来。测定时，只要把带测测细菌制成悬浮液，放在含有10%C2H2空气（对好氧菌）或C2H2的氮气（对厌氧菌）的密闭容器中，经适当培养后，按不同时间用针筒抽取少量的气体至气相色谱仪测定，即可获得是否固氮及固氮强度等准确数据。由于乙炔还原法的灵敏高度、设备较简单、成本低廉和操作方便，故很快成为任何研究固氮实验室中的常规方法。
⒊3固氮的生化途径
目前所知道的生物固氮的总反应是：
N2+8[H]+16~24ATP→2NH3+H2+16~24ADP+16~24Pi
整个固氮过程主要经历以下几个环节：①由Fd或Fld向氧化型固二氮酶还原酶的铁原子提供一个电子，使其还原；②还原型的固二氮酶还原酶与ATP﹣Mg结合，改变了构象；③固二氮酶在“FeMoCo”的Mo位点上与分子氮结合，并与固二氮酶还原酶﹣Mg﹣ATP复合物反应，形成了一个1:1复合物，即完整的固氮酶；④在固氮酶分子上，有一个电子从固氮酶还原酶﹣Mg﹣ATP复合物转移到固氮酶的铁原子上，这时固氮酶还原酶重新转变为氧化态，同时ATP也就水解成ADP＋Pi；⑤通过上述过程连续6次（用打点子的箭头表示）的运转，才可使固二氮酶释放2个NH3分子；⑥还原一个N2分子，理论上仅需6个电子，而实际测定却需8个电子，其中2个消耗在产H2。
必须强调指出的是，上述一切生化反应都必须受活细胞中各种“氧障”的严密保护，以保证固氮酶免受失活。
⒊4固氮酶的产氢反应
固氮酶除能催化N2→NH3外，还具有催化2H﹢＋2e﹣→H2反应的氢化酶的活性。当固氮菌在缺N2环境下，也只是把75%的还原力[H]去还原N2，而把另外25%的[H]以产H2的方式浪费掉了。然而，在大多数固氮菌中，还存在另一种经典的氧化酶，它能将被固氮菌浪费了的分子氢重新激活，以回收一部分还原力[H]和ATP。
⒋生物固氮的应用及其前景
大气中的氮，必须通过以生物固氮为主的固氮作用，才能被植物吸收利用。动物直接或间接地以植物为食物。动物体内的一部分蛋白质在分解过程中产生的尿素等含氮废物，以及动植物遗体中的含氮物质，被土壤中的微生物分解后形成氨，氨经过土壤中的硝化细菌的作用，最终转化成硝酸盐，硝酸盐可以被植物吸收利用。在氧气不足的情况下，土壤中的另一些细菌可以将硝酸盐转化成亚硝酸盐并最终转化成氮气，氮气则返回到大气中。除了生物固氮以外，生产氮素化肥的工厂以及闪电等也可以固氮，但是，同生物固氮相比，它们所固定的氮素数量很少。可见，生物固氮在自然界氮循环中具有十分重要的作用。
⒋1农业应用
生物固氮在农业生产中具有十分重要的作用。氮素是农作物从土壤中吸收的一种大量元素，土壤每年因此要失去大量的氮素。如果土壤每年得不到足够的氮素以弥补损失，土壤的含氮量就会下降。土壤可以通过两条途径获得氮素：一条是含氮肥料（包括氮素化肥和各种农家肥料）的施用；另一条是生物固氮。科学家在20世纪80年代推算过，全世界每年施用的氮素化肥中的氮素大约有8*10^7t，而自然界每年通过生物固氮所提供的氮素，则高达4*10^8t。对豆科作物进行根瘤菌拌种，是提高豆科作物产量的一项有效措施。播种前，将豆科作物的种子沾上与该种豆科作物相适应的根瘤菌，这显然有利于该种豆科作物结瘤固氮。特别是新开垦的农田和未种植过豆科作物的土壤中，根瘤菌很少，并且常常不能使豆科作物结瘤固氮，更需要进
行根瘤菌拌种。对比实验表明，在其他条件相同的情况下，经过根瘤菌拌种的豆科作物，可以增产10%～20%。
⒋2研究简况
1886年在第59届德国科学家和医生学术讨论会上，德国学者赫尔利格尔(Hermann Hellriegel）首次提出令人惊奇的试验结果，即当大豆生长在缺氮的土壤中时，大豆的根瘤也能使其良好生长，其机理在于其根瘤具有固氮功能。在当时称之为根生杆菌，现在称之为大豆根瘤菌的细菌对豆科植物根部的根瘤形成具有特殊的刺激作用。在根瘤菌内，根瘤菌将大气中的氮还原为能被植物吸收利用的氨，豆科宿主在吸收了这些氨之后又能将其转变为含氮有机化合物，以供其生长发育之需。通过对根瘤菌进行接种培养后于1895年就获得了具有很强固氮能力的根瘤菌菌种。通过添加灭菌草木灰等吸附剂之后，大批根瘤菌被施用到三叶草、豌豆和小扁豆等豆科作物的种植地中以提高其产量。
现在已经知道，在自然界具有固氮功能的生物种类很多，其中有自养固氮生物和异养固氮生物这两大类型。在异养固氮生物中因宿主植物的差异而被划分为豆科植物共生固氮菌和非豆科植物共生固氮菌。尽管固氮生物多种多样，但在其固氮过程中都需要共同的固氮基因（nif）的参与。在共生固氮生物中固氮体系非常复杂，除了nif基因在固氮过程中起关键性作用之外，其它基因的协同作用也非常重要。
由于根瘤菌具有的特殊功能，大批热心的研究者对其特征特性，对寄主的侵染方式、固氮机制和商业价值等进行了系统的研究。本世纪80年代以来，学者们一方面从分子水平进一步研究根瘤菌在豆科植物上的固氮机理和改造根瘤菌，试图培育出活性更强的根瘤菌；另一方面利用人工诱导方式诱发非豆科作物根部结瘤，试图利用根瘤菌的特殊功能使非豆科作物也能共生固氮，以便减少农田中氮肥的施用量，降低农作物的生产成本。除此之外，在70年代末，由于在放线菌中发现了弗兰克氏菌（Frankia）与多种非豆科树木能共生结瘤并具有固氮效应，因而在生物固氮研究中又产生了一个新的分支，即以研究弗兰克氏菌的分类、功能、分布和应用前景为主要内容的新领域。从现有的研究结果来看，与豆科植物的根瘤菌的固氮体系相比，利用弗兰克氏菌具有广谱侵染的特性，对建立新的固氮技术体系可能具有更大的意义，应用前景更广阔。
⒋3展望
据测算，在大气中氮素含量为3.9×1015吨；在全球耕地内生物固氮量理论上可达到4400万吨，约相当于全世界每年生产的化肥总量；全球林地面积约为4.1亿公顷，其固氮总量可达到4000万吨。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终非良策，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这两个方面。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。
参考文献：[1]周德庆. 微生物学教程. 北京:高等教育出版社,2002.
[2]王忆平. 浅谈生物固氮. 微生物工程. 北京:科学出版社,2004.
[3]蔡启瑞. 微生物与固氮. 微生物工程. 北京:科学出版社,2004.
[4]王忆平. 生物固氮. 微生物与农业. 上海:化工出版社,2003.
常用英语前缀、后缀、词根表 一、英语常用前缀表 （说明：黑体字为英语前缀及其含义，斜杠/后面为构词举例）a- 使，离，向/ awake使醒来，apart使分离 ac-，ad-，af-，ag-，al- 向，加强/ accord依照，affect影响anti- 反，防止/ antitank反坦克的 auto- 自，自动/ automation自动化 de- 离，加强，降/ detrain下火车，depicture描述 dis- 否，离，安全/ disallow不准，disroot根除，disarrange 搞乱 dif- 分开，否定/ differ差异，difficult困难 be- 在，使/ beside在……旁，befall降临（于） bi- 双/ bicycle自行车，bisexual两性的 co- 共同，互相/ cn- exist共存 com-，con- 共同，加强/combine联合，confirm使加强 e- ,ex- 出，否定，加强/ educe引出，estop阻止，expand扩展 en-，em- 在内，用于，使/ encage关入笼，embed使插入in- ，im-，il- 无，向内，加强/ incorrect不正确，impulse 冲动 inter- 在……间/ international国际的 kilo- 千/ kilometer千米 micro- 微/ microbe微生物 mini- 微小/ minibus小公共汽车 neg- 不，非/ neglect忽视，negate否定 non- 不，非/ nonparty非党派的 ob-，oc-，op- 越过，包围，逆反/ object目标，oppose反抗out- 在外，除去/ outlaw逃亡者，outroot根除 over- 超出，反转/ overweight超重，overthrow推翻 per- 贯通，遍及/ perform完成，perfect完美的 post- 在后/ postwar战后的，porstern后门 pre- 在前/ preface前言 pro- 在前，拥护/ prologue序言，pro- American亲美的 re- 重复，相反/ recall回忆，react反应 se- 分离/ separate使分离，select选出 sub-，suc-，sug- 在下，次于/ subway地铁，succeed继承sur- 超，外加/surface表面，surtax附加税 tele- 远/ television电视 trans- 超过，透过/ translate翻译，transport运输 un- 否定/ unfair不公平的 up- 向上/ upset推翻，upstairs在楼上 uni- 单一/ united联合的，unit单位二、英语常用后缀表 （说明：黑体字为英语后缀及其含义，斜杠/后面为构词举例） -ability，—ibility 抽象名词/ stability稳定，sensibility敏感性 -able，—ible 能…的/ unable无能力的，terrible可怕的-acy性质，状态/ illiteracy文盲，intricacy错综复杂 -age动作，状态，总称（构成名词）/ folwage泛滥，postage 邮费 -al动作，行为，…的/ manual手册，central中心 -an人，籍贯，…的/ African非洲的，publican旅店主 -ance，—ancy行为，性质，状态/ distance距离，currency 流通 -ant，ent人，…的/ assistant助手,excellent优秀的 -ary地点，人，事物/ library图书馆，military军事 -ate做，职位，…的/ doctorate博士学位，adequate足够的-ation，-ition动作，性质，状态/ visitation访问,addition附加物 -craft 技巧，工艺/ aircraft飞机，handicraft手艺 -cy 形状，状态，职位/ secrecy秘密，fancy幻想 -dom 状态，领域/freedom自由，kingdom王国 -ed 有…的/ cultured有教养的，puzzled迷惑的 -ence，-ency 行为，性质，状态/ difference差异，frequency 频率 -er，—eer，—or人/ killer杀手，engineer工程师，doctor 医生 -ern 地点，方位/ eastern东方的，cavern洞穴 -ese 人，语言，国籍/ Chinese中国人，Japanese日本人-ess 女性，雌性/ actress女演员 -hood 状态，身份（构成名词）/ childhood童年，livelihood 生计 -ic 学术，职业，……的/ music音乐，atomic原子的 -ice 人，抽象名词/ service服务，novice新手 -ics 学术（构成名词）/ physics物理学，optics光学 -ing 总称，抽象名词/ clothing衣服，building建筑，feeling 感觉 -ion 物品，抽象名词/ cushion座垫，expression表达 -ism 主义，宗教/ Marxism马克思主义，Islamism伊斯兰教 -ist …者（构成名词）/ communist共产主义者，dentist 牙医 -ive 人，物，…的/ native本地人，attractive有吸引力的
生命科学研究进展 尹强 (江西农业大学理学院，江西南昌，330045) 现代生物技术已进入商品生产的激烈竞争阶段。据在京举行的关于“分子生物学进展”方面的学术报告会透露，美国科学院的院报中，每月的生物论文10倍于数理化天地论文的发表数量。这个数字显示了在当代人们对生命科学发展的重视程度。同样，在商品生产领域也表现出了同样的趋势。如在运用现代生物技术的遗传工程方面，美国每年在该领域投入的研究经费高达100多亿美元，有200多家大生物技术公司从事有关方面产品商品开发，已生产出了多种生物制品。在市场上出售的有人生长激素、胰岛素、调节血压的人肾素，还有乙型肝炎疫苗；可使肿瘤枯萎的生物技术药物已进入临床试验。美国利用遗传工程正在研制生物制品的还有多种，如具有抗癌作用的肿瘤坏死素、能溶解血栓的组织纤维蛋白溶酶活化剂及多种免疫系统调节制剂．科学工作者还正在研制艾滋病疫苗。在现阶段的动物试验中，这种疫苗已使老鼠体内产生了艾滋病抗体，并开始在人体上进行试验。 日本在生物技术方面的研发也不甘落后，该国的科学家把生物技术看成是使日本的技术在2l世纪处于世界领先地位的跳板。日本引进美国的生物技术，派出大量人员去美国学习，同时鼓励本国的科研。日本已研制出促进红细胞形成的血细胞生成素，可用于治疗肾脏疾病。 西欧各国在生物技术方面起步较慢，但在现代制药工业中生物技术却异军突起。他们在单克隆抗体和特异蛋白分子的生产方面处于世界领先地位。一些老企业也利用生物技术生产各种高效酶制剂，用于食品加工和废物处理。还有，他们在细胞融合领域也取得了重要进展，如番茄马铃薯的育成。在开发这类细胞融合技术产品时，除在产品实践方面有所突破外，还在育种理论上有新发现。如他们在研究报告中指出，利用细胞融合技术最有前途的是近亲植物细胞融合，它对提高品种质量效果明显。 俄罗斯生物技术研究也日趋活跃，他们在前苏联时期的研究基础上，先将遗传工程的重点放在农业方面，力图培育出“早熟、高产、营养丰富、能在贫瘠土地上生长的农作物。俄罗斯科学家还存分子生物学和医学生物技术方面进行了卓有成效的研究，在研究离子载体如何穿过细胞膜方面有突破性进展，了解这一点将使人们揭开细胞维持恒定状态的奥秘。 我国在现代生物技术开发方面虽然起步较晚，但发展迅速，在某些项目上已跻身于世界先进行列，引起了国际同行的关注。如存生物医学工程领域的人工器官，新华医院和上海第一结核病防治院共同研制的聚丙烯中空纤维人工肺已在全国推广应用，仅新华医院一家就用了300多例。过去不用人工肺死亡率达50％，现在应用新的人工肺，深低温手术无一例死亡，达到了国际先进水平。上海胸外医院、新华医院、人体代用材料研究所研制的人造血管、膨体心脏修补片已达到国际20世纪80年代水平。特别应提到的是，我周在转基因抗病虫害作物、生物大分子的合成及克隆生物领域取得的成果亦是颇多。我国还参与了人类基因组测序工作，说明我国在该领域占有一席之地。我们还必须进一步加强该领域的研究工作，以缩小与发达国家在生物技术研究开发方面的差距。 1 我国研制成功第二代人造血 查新报告显示，我国第一代人造血在临床应用中，已成功地抢救了400多名伤病员。研究第二代人造血的科研人员，在历时4年的探索中对氟碳人造血的合成、乳化、毒理以及药效等方面做了不少改进，储存期从半年延长到1.5年；它在血管中的半衰期也从原来的10 h延长到19.8h。这将更有利于患者恢复健康。人造血是国际生命科学界，特别是医学界关注的热门课题。第二代人造血是我国上海有机化学研究所、上海劳动卫生职业病防治研究所的科学工作者研制的。对第
我对生物能源前景的看法 摘要 自人类迈进二十一世纪以来，开发新能源成为全世界解决能源问题的共同出路。与化石燃料相比，新能源具有可再生、对环境友好等特点，更符合人类可持续发展的目标。其中，太阳能、风能、地热能、水能和潮汐能，是开发较早的新能源，已在实际生产生活中发挥了重要作用。曾一度被人们看好的核能，有着极高的能量值，可是其高额的研究经费和潜在的巨大毁灭性，令世界大多数国家望而却步。而作为新能源中“排行”靠后的生物能源，却在最近几年内忽然人气锐增，势如破竹，被看作是“新能源家族中可实现度最高的未来能源”。近年来，随着生命科学、生物技术、营养学、现代化工、食品科学等学科的不断发展，对生物资源中的活性成分有了新的认识，为生物资源的开发利用拓宽了思路，注入了新的活力，展示了广阔的前景。 关键词:清洁能源；安全能源；可再生；低碳经济 一、“低碳经济”势在必行 随着汽车的逐渐家庭化，能源的消耗急剧增加，油价的不断攀升，使人类猛然惊醒,不得不开始反思和纠正自身不科学地利用能源的行为。在深刻反思贪婪性消耗能源行为而觉醒的基础上,及时把发展新能源、节约能源、保障能源安全和可持续发展置于经济社会发展的战略地位,建立健全起符合本国实际需要的能源安全保障体系。就我国而言,确保为13亿人口提供安全的、低成
本的“环境友好型”新能源。能源生产和消费量巨大的我国,开拓清洁能源,合理利用能源,千方百计减少“碳排放”、乃至“零排放”,振兴“低碳经济”,已成为势在必行、刻不容缓的重大战略举措。 我国的终极目标是,要逐步实现碳排放低增长、零增长、乃至于负增长,完成由“高碳”向“低碳”的过渡。然而,由各种客观条件决定,我国只能逐步地探求“碳解锁”之道,不断降低单位能源消费量的碳排放量,即降低碳强度。与此相适应,选择适用本国的、包括碳捕捉、碳封存、碳蓄积等多种技术方式;特别是采取化石能源替代、利用“低碳能源”和“无碳能源”等技术途径,以达到控制和降低二氧化碳的排放量和排放速度,最终实现在经济持续增长的同时,碳排放显著下降的目标。与根本转变经济发展方式并行,人们的消费方式也必须革新和改变。经济学意义的消费,包括生产消费和生活消费。要双管齐下,扭转人们的高碳消费倾向和碳偏好,摒弃挥霍无度的高消费行为,提倡科学理智、健康文明的消费风尚,以有效减少化石能源消费量,告别奢华的“高碳生活”,迎接质朴的“低碳生存”。广义而言,低碳生存是一种理智、健康、持续的生存方式。它体现出先进文明的能源消费价值观,并依据“低碳程度”采取低碳消费方式,主要包括:“恒温消费”,即消费过程中温室气体排放量最低;“节约消费”,即消费主体对资源和能源的消耗量最经济;“安全消费”,即消费结果对消费主体和生存环境的损害最小;“可持续消费”,即有利于社
生物固氮研究的前沿介绍（李季伦） 氮是构成生物的主要元素之一，但分子态 N2却不能被生物直接利用，只有氨态氮(NH4+)才能掺入细胞内各种含氮的有机化合物中，其中包括重要的生物大分子——蛋白质和核酸。动植物本身都没有将N2还原成NH3的能力，但是有些原核生物的细 菌和古菌(并非全部)却有这种能力，称为生物固氮。化学合成氨和生物固氮都是将N2还原成 NH3。 由于N2分子之间是三键，即 N≡N，键能高，需要很高的能量才能将N≡N打开，化学合成氨必须在高温(350O C)和高压(500大气压)并以 Fe2+做催化剂时才能将 N2加3H2还原成2NH3，不但消耗大量不可再生的能源，而且要在耐高温高压的设备中进行，成本高；生产过程中排出的大量 CO2，增加了温室效应。此外，农业生产大量施用化学氮肥(铵盐或尿素)会造成土壤板结，且被植物有效利用的还不到40％，其余的有些在土壤中矿化固着，有些被土壤中的硝化细菌氧化成亚硝酸和硝酸，随水流入江河、湖泊和渗入地下水，造成水质污染；或在脱氮反硝化细菌的作用下释放出 N2而回归大气中。生物固氮也要消耗固氮菌氧化碳水化合物所产生的高能化合物，即 ATP，但这种反应是固氮菌细胞内的固氮酶在常温常压下催化完成的，是清洁的天然氮肥厂。固氮菌种类各异，在不同的生态条件下，生活着不同类型的固氮菌。有的可侵入豆科植物或某些非豆科树木的根部形成根瘤，根瘤菌栖居在根瘤内，依靠宿主植物光合作用合成的可再生的能源将 N2固定成氨，随即生成氨基酸，提供宿主植物以有机氮源，两者形成互利的共生关系，称为共生固氮。共生固氮的效率很高，其固氮量可高达10—15公斤氮素／每亩／每年。因此栽培豆科作物只需使用少量种肥，可以节约大量化学氮肥。但是共生固氮的宿主植物范围有限，非豆科的粮食作物(如水稻、小麦、玉米等禾本科植物)、棉花、大多数果树和蔬菜等，都没有与之共生的固氮菌，尽管在土壤中也自由生活着各式各样的固氮菌，但由于受种种因素(如土壤中缺乏可被利用的能源或含氮量较高等)的限制，它们的固氮效率不高，为植物提供的氮素很少，特别是当土壤中含化合态氮(如铵盐或硝酸盐)较高时，自生固氮菌便停止固氮，而利用土壤中存留的氮源进行生长繁殖，并未增加土壤中的含氮量。在原始森林和草原的土壤中和海洋里生活的固氮菌，由于环境中含氮量低，可固定较多的氮素，提供植物生长的需要。 由以上所介绍的生物固氮的知识，我们不禁要问： 第一、为什么只有某些原核的细菌和古菌才能固氮，而真核的真菌和高等动植物都不能固氮?目前己知这是不同生物的遗传性决定的。凡是固氮菌 都有与固氮有关的基因，特别是编 图1 奇形怪状的细菌 图2 银合欢根瘤菌 图3 根瘤菌
一、表示数量的词素 1. haplo,mono,uni ：单，一，独haploid 单倍体monoxide一氧化碳monoatomic单原子的 2. bi,di,dipl,twi,du :：二，双，两，偶biocolor 双色,dichromatic 双色的,diplobacillus 双杆菌dikaryon 双核体 twin ：孪生dual 双重的 3. tri :三，丙triangle三角triacylglycerol三酰甘油tricarboxylic acid cycle 三羧酸循环 4. quadri,quadru,quart,tetr,tetra：四quadrilateral四边的quadrivalent四价的quadruped 四足动物tetrode四极管tetracycline四环素 5. pent,penta,quique五pentose戊糖pentagon五角形pentane戊烷quintuple 五倍的pentose戊糖pentomer五邻粒 6. hex,hexa,sex 六hexose已糖hexapod六足动物hexapoda昆虫纲hexamer六聚体 7. hepta,sept 七heptane 庚烷heptose 庚糖heptoglobin七珠蛋白 8. oct八octpus 章鱼octagon八角形octane 辛烷octase 辛糖 9. enne,nona九nonapeptide 九肽enneahedron 九面体 10. deca,deka 十:decapod 十足目动物decahedron 十面体decagram 十克 11. hecto, 百hectometer百米hectoliter百升hectowatt 百瓦 12. kilo,千kilodalton (KD) 千道尔顿kilobase 千碱基kiloelectron volt 千电子伏特 13. deci,十分之一，分decimeter 分米decigram 十分之一克 14. centi,百分之一 15. milli,千分之一，毫millimole 毫摩（尔）milliliter 毫升 16. micro,百万分之一，微，微小，微量microgram微克microogranism微生物microecology 微生态学micropipet微量移液器 17. nano十亿分之一，毫微，纳nanosecond十亿分之一秒nanometer纳米 18. demi,hemi,semi半demibariel 半桶hemicerebrum 大脑半球semiopaque半透明semi-allel半等位基因semi-conductor半导体 19. holo 全，整体，完全holoenzyme 全酶holoprotein全蛋白holocrine全（质分）泌 20. mega巨大，兆，百万megaspore大孢子，megabasse兆碱基megakaryocyte巨核细胞megavolt兆伏megalopolitan特大城市 21. macro 大，巨大，多macrophage巨噬细胞macrogamete大配子macroelement常量元素macromolecular大分子 22. poly,multi,mult 多，复合polyacrylate聚丙烯酸酯polymerase 聚合酶multichain多链的multinucleate 多核的multicistronic mRNA多顺反子mRNA multicopy多拷贝 二、表示颜色的词素 1 chrom颜色 chromophore生色团chromosome染色体chromatography色谱法 2 melan,melano,nigr 黑 melanoma黑素瘤melanin黑色素melanophore黑色素细胞 3 xantho,flavo,fla,flavi,lute黄 xanthophyl叶黄素xanthous黄色的，黄色人种xathine黄嘌呤flavin黄素flavone黄酮letein黄体素，叶黄素flavin adenine dinucleotide(FAD)黄素腺嘌呤二核苷酸 4 erythro, rub, rubrm, ruf,红 erythrocyte红细胞erythromycin红霉素erythropoitin(EPO)促红细胞生成素 5 chloro,chlor绿，氯
生物固氮的原理、应用及研究进展 摘要：生物固氮是自然生态系统中氮的主要来源全球生物固氮的量是巨大的，海洋生态系统每年生物固氮量在四百万吨到两千万吨，陆地生态系统生物固氮量在九百万吨到一千三百万吨，而工业固氮量在世纪年代中期每年约为一千三百万吨。可见，生物固氮在农林业生产和氮素生态系统平衡中的作用很大我国农民利用豆科植物固氮肥田历史悠长，直至现在仍保留着豆科植物和非豆科植物轮作套作和间作等耕作制度国外也十分重视固氮生物在农业中的作用。 关键词：生物固氮；联合固氮菌；自生固氮菌 一、生物固氮的原理 1982年，Postage 以肺炎克氏菌为例提出一个固氮酶催化机理模式，至今 仍被广泛采用其总反应式为：N 2 + 6H+ + nMg-ATP +6e-(酶)→2NH 3 +nMg-ADP+nPi 固氮微生物的固氮过程是在细胞内固氮酶的催化作用下进行的不同固氮微生物的固氮酶，其催化作用的情况基本相同在固氮酶将还原成的过程中，需要e和H+，还需要ATP提供能量生物固氮的过程十分复杂[1]，简单地说，即在ATP提供 能量的情况下，e和H+通过固氮酶传递给N 2，使它们还原成NH 3 ，而乙炔和N 2 具 有类似的接受e还原成乙烯的能力。 二、固氮微生物的种类 固氮微生物多种多样，不同的划分标准满足了不同的要求。从它们的生物固氮形式来分，有自生固氮、联合固氮、和共生固氮3种。 ①自生固氮微生物是指能够在自由生活状态下固氮的微生物总称。在自然界，自生固氮微生物种类很多，分散地分布在细菌和蓝细菌的不同科、属和不同的生理群中；并大致可以分为光合细菌和非光合细菌两类。前者如红螺菌、红硫细菌和绿硫细菌等，其中的某些种类可与其它微生物联合而相互有利；后者的种类很多。根据非光合细菌的自生固氮菌对氧的需求，可以分为厌氧的细菌如梭状芽胞杆菌[2]；需氧细菌如自生固氮菌、贝捷林克氏固氮菌、固氮螺菌等；以及兼性细菌如多粘芽胞杆菌、克鲁伯氏杆菌、肠杆菌等。自生固氮微生物中的某些种类，在有些情况下可以与植物进行联合固氮。 一般地，自生固氮微生物固定的氮素满足本身生长繁殖需要以后就不再固氮了，多余的氮反过来会抑制它们自身的固氮系统。同时，它们固氮效率也比较低。
中兽药的研究现状及发展前景 何姣 海南大学07 动物科学 摘要：中兽药具有防治效果显著、对畜禽毒副作用相对较小、在动物性食品中无 残留或残留少和不易产生耐药性的优点，尤其在某些疾病的辨证施治上具有独到之处。 在食品安全问题敏感的今天，天然无公害中兽药产品及天然饲料添加剂的开发日益引起 人们的关注。中兽药的发展面临着一个前所未有的契机，大力研究开发中兽药及中兽药 饲料添加剂是我国兽药业发展的重要领域，是提高我国兽药产品国际竞争力的重要途径。 关键词：中兽药；研究；发展； 近年来，由于我国畜产品安全问题比较突出，畜产品污染和有害物质残留比较严重，这 不仅给消费者的健康造成了危害，而且也严重影响和制约了我国畜产品的出口，使我国畜产 品出口屡屡受挫。 1996 年欧盟以残留为由终止了从我国进口禽兔肉。2001 年欧盟又以从我国 出口的冻虾产品中检测出超量的氯霉素为由，全面封杀了我国与此相关的十余种产品。对日 本出口的冻鸡肉因二氯二甲吡啶超过日本标准限量，造成重大经济损失。日本、韩国、东南 亚等国家和地区宁愿舍近求远，从欧美、大洋州等地进口家禽肉，也不愿进口我国的肉禽产 品。 2002 年，因水产品含氯霉素残留，欧盟全面禁止进口我国畜产品。 挪威食品检查局宣布， 与欧盟保持一致，禁止从中国进口畜产品。捷克和匈牙利宣布，暂停从中国进口甲壳类动物 性食品。 2003 年山东出口瑞典的禽肉查出含呋喃唑酮残留遭封杀。2003 年我国有 71% 的出口 企业、 39%的出口产品遭遇禁运，造成损失约170 亿美元，我国的畜产品出口屡屡受阻，致 使出口量不断下降，畜产品出口陷入了困境[1] 。 一、中兽药发展背景 兽药行业中所占比重最大的抗菌药物的在畜牧生产中具有抗病治疗和促进动物生 长发育的作用，抗菌药物的生产应用对畜牧业的发展起到保驾护航作用，促进了我国 畜牧业的健康 发展，有调查表明抗菌药物的应用对畜牧业的贡献率超过 20% 。但随着抗菌药物在畜牧生产 中的的广泛和大量使用，造成了抗菌药物在动物性食品中的残留，对人类的健康造成的危害也 日益加重。在畜禽养殖过程中，长期和过量使用抗菌药物的结果，还使动物自然防御体系
中兽药的研究现状及发展前景 中兽药具有防治效果显著、对畜禽毒副作用相对较小、在动物性食品中无残留或残留少和不易产生耐药性的优点，尤其在某些疾病的辨证施治上具有独到之处。在食品安全问题敏感的今天，天然无公害中兽药产品及天然饲料添加剂的开发日益引起人们的关注。中兽药的发展面临着一个前所未有的契机，大力研究开发中兽药及中兽药饲料添加剂是我国兽药业发展的重要领域，是提高我国兽药产品国际竞争力的重要途径。 近年来，由于我国畜产品安全问题比较突出，畜产品污染和有害物质残留比较严重，这不仅给消费者的健康造成了危害，而且也严重影响和制约了我国畜产品的出口，使我国畜产品出口屡屡受挫。1996年欧盟以残留为由终止了从我国进口禽兔肉。2001年欧盟又以从我国出口的冻虾产品中检测出超量的氯霉素为由，全面封杀了我国与此相关的十余种产品。对日本出口的冻鸡肉因二氯二甲吡啶超过日本标准限量，造成重大经济损失。日本、韩国、东南亚等国家和地区宁愿舍近求远，从欧美、大洋州等地进口家禽肉，也不愿进口我国的肉禽产品。2002年，因水产品含氯霉素残留，欧盟全面禁止进口我国畜产品。挪威食品检查局宣布，与欧盟保持一致，禁止从中国进口畜产品。捷克和匈牙利宣布，暂停从中国进口甲壳类动物性食品。2003年山东出口瑞典的禽肉查出含呋喃唑酮残留遭封杀。2003年我国有71%的出口企业、39%的出口产品遭遇禁运，造成损失约170亿美元，我国的畜产品出口屡屡受阻，致使出口量不断下降，畜产品出口陷入了困境[1]。 一、中兽药发展背景 兽药行业中所占比重最大的抗菌药物的在畜牧生产中具有抗病治疗和促进动物生长发育的作用，抗菌药物的生产应用对畜牧业的发展起到保驾护航作用，促进了我国畜牧业的健康发展，有调查表明抗菌药物的应用对畜牧业的贡献率超过20%。但随着抗菌药物在畜牧生产中的的广泛和大量使用，造成了抗菌药物在动物性食品中的残留，对人类的健康造成的危害也日益加重。在畜禽养殖过程中，长期和过量使用抗菌药物的结果，还使动物自然防御体系产生了药物依赖性，机体的免疫系统功能下降。单一药物的使用还可能导致细菌产生耐药菌株，而细菌耐药菌株的遗传性，会导致抗菌药物往复使用及恶性循环的后果。这些问题的出现不仅在很大程度上影响了畜牧生产和畜产品安全，也在一定程度上威胁到动物和人类的健康和安全[2]。历史上多次动物疫情爆发和重大的兽药残留事件，已经成为影响社会安定和谐
研究生课程考试卷 学号、姓名： j20112001 苗天锦 年级、专业：2011生物化学与分子生物学 培养层次：硕士 课程名称：生物信息学 授课学时学分： 32学时 2学分 考试成绩： 授课或主讲教师签字：
生物信息学现状与展望 摘要：生物信息学是一门新兴学科，起步于20世纪90年代，至今已进入"后基因组时代"，本文对生物信息学的产生背景及其研究现状等方面进行了综述，并展望生物信息学的发展前景。生物信息学的发展在国内、外基本上都处在起步阶段。 关键词：生物信息学；生物信息学背景；发展前景 一、生物信息学概述 1.生物信息学发展历史 随着生物科学技术的迅猛发展，生物信息数据资源的增长呈现爆炸之势，同时计算机运算能力的提高和国际互联网络的发展使得对大规模数据的贮存、处理和传输成为可能，为了快捷方便地对已知生物学信息进行科学的组织、有效的管理和进一步分析利用，一门由生命科学和信息科学等多学科相结合特别是由分子生物学与计算机信息处理技术紧密结合而形成的交叉学科——生物信息学(Bioinformatics)应运而生,并大大推动了相关研究的开展, 被誉为“解读生命天书的慧眼”【1】。 研究生物细胞的生物大分子的结构与功能很早就已经开始，1866年孟德尔从实验上提出了假设：基因是以生物成分存在。1944年Chargaff发现了著名的Chargaff规律，即DNA中鸟嘌呤的量与胞嘧定的量总是相等，腺嘌呤与胸腺嘧啶的量相等。与此同时，Wilkins与Franklin用X射线衍射技术测定了DNA纤维的结构。1953年James Watson 和FrancisCrick在Nature杂志上推测出DNA 的三维结构（双螺旋）。Kornberg于1956年从大肠杆菌（E.coli）中分离出DNA 聚合酶I（DNA polymerase I），能使4种dNTP连接成DNA。Meselson与Stahl （1958）用实验方法证明了DNA复制是一种半保留复制。Crick于1954年提出了遗传信息传递的规律，DNA是合成RNA的模板，RNA又是合成蛋白质的模板，称之为中心法则（Central dogma），这一中心法则对以后分子生物学和生物信息学的发展都起到了极其重要的指导作用。经过Nirenberg和Matthai（1963）的努力研究，编码20氨基酸的遗传密码得到了破译。限制性内切酶的发现和重组DNA的克隆（clone）奠定了基因工程的技术基础【2】。自1990年美国启动人类基因组计划以来，人与模式生物基因组的测序工作进展极为迅速。迄今已完成了约40多种生物的全基因组测序工作，人基因组约3x109碱基对的测序工作也接近完成。至2000年6月26日，被誉为生命“阿波罗计划”的人类基因组计划终于完成了工作草图，预示着完成人类基因组计划已经指日可待。生物信息学已成为整个生命科学发展的重要组成部分，成为生命科学研究的前沿。 2.生物信息学研究方向 2.1 序列比对
生物专业英语词汇——词素（词根）部分 一、表示数量的词素 1. haplo,mono,uni ：单，一，独haploid 单倍体monoxide一氧化碳monoatomic单原子的 2. bi,di,dipl,twi,du :：二，双，两，偶biocolor 双色,dichromatic 双色的,diplobacillus 双杆菌dikaryon 双核体twin ：孪生dual 双重的 3. tri :三，丙triangle三角triacylglycerol三酰甘油tricarboxylic acid cycle 三羧酸循环 4. quadri,quadru,quart,tetr,tetra：四quadrilateral四边的quadrivalent四价的quadruped四足动物tetrode四极管tetracycline四环素 5. pent,penta,quique五pentose戊糖pentagon五角形pentane戊烷quintuple 五倍的pentose 戊糖pentomer五邻粒 6. hex,hexa,sex 六hexose已糖hexapod六足动物hexapoda昆虫纲hexamer六聚体 7. hepta,sept七heptane 庚烷heptose 庚糖heptoglobin七珠蛋白 8. oct八octpus 章鱼octagon八角形octane 辛烷octase 辛糖 9. enne,nona九nonapeptide 九肽enneahedron 九面体 10. deca,deka 十:decapod 十足目动物decahedron 十面体decagram 十克 11. hecto, 百hectometer百米hectoliter百升hectowatt 百瓦 12. kilo,千kilodalton (KD) 千道尔顿kilobase 千碱基kiloelectron volt 千电子伏特 13. deci,十分之一，分decimeter 分米decigram 十分之一克 14. centi,百分之一 15. milli,千分之一，毫millimole 毫摩（尔）milliliter 毫升 16. micro,百万分之一，微，微小，微量microgram微克microogranism微生物microecology 微生态学micropipet微量移液器 17. nano十亿分之一，毫微，纳nanosecond十亿分之一秒nanometer纳米 18. demi,hemi,semi半demibariel 半桶hemicerebrum 大脑半球semiopaque半透明semi-allel半等位基因semi-conductor半导体 19. holo 全，整体，完全holoenzyme 全酶holoprotein全蛋白holocrine全（质分）泌 20. mega巨大，兆，百万megaspore大孢子，megabasse兆碱基megakaryocyte巨核细胞megavolt兆伏megalopolitan特大城市 21. macro 大，巨大，多macrophage巨噬细胞macrogamete大配子macroelement常量元素macromolecular大分子 22. poly,multi,mult 多，复合polyacrylate聚丙烯酸酯polymerase 聚合酶multichain多链的multinucleate 多核的multicistronic mRNA多顺反子mRNA multicopy多拷贝 二、表示颜色的词素 1 chrom颜色 chromophore生色团chromosome染色体chromatography色谱法 2 melan,melano,nigr 黑 melanoma黑素瘤melanin黑色素melanophore黑色素细胞 3 xantho,flavo,fla,flavi,lute黄 xanthophyl叶黄素xanthous黄色的，黄色人种xathine黄嘌呤flavin黄素flavone黄酮letein 黄体素，叶黄素flavin adenine dinucleotide(FAD)黄素腺嘌呤二核苷酸 4 erythro, rub, rubrm, ruf,红 erythrocyte红细胞erythromycin红霉素erythropoitin(EPO)促红细胞生成素
联合固氮菌研究进展 田颖1,陈萍2 (1.陕西科技大学,陕西西安710016;2.陕西省仪祉农业学校,陕西咸阳712000) 摘要 过量施用化学肥料,对维持生态平衡和保护环境不利,微生物肥料具有长效、无毒、无污染、节约能源、成本低等特点,可弥补化学肥料的不足,因此,生物固氮引起各国科学家的关注。通过阐述联合固氮菌的研究现状、进展及相关技术,为研究者提供相关的参考。关键词 联合固氮菌;联合固氮作用;进展 中图分类号 Q936 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2005)11-2131-03 R esearch on the Improvem ent of Associative N itrogen Fixation B acteria TIAN Ying et al (Shanxi University of Science&T echn ology,X ian,Shanxi710016) Abstract It is n ot g ood to retain ecologic balance and protect environm ent under over use of chem ical fertilizer.T he m icrobiological fertilizer,which has s o m any advances,such as the long effectiveness,n o toxic and n o pollution etc,can give support to chem ical fertilizer.S o biological fixation of nitrogen has been paid attention to by scientists. K ey w ords Ass ociative nitrogen fixation bacteria;Research progress 人类当前面临的最紧迫的问题是:粮食短缺、环境污染、能源枯竭。对生物固氮各环节的了解有助于解决上述问题。联合固氮作用在自然界广泛存在,对该体系的深入研究和探讨对于开发非豆科植物的固氮潜力具有重要意义。 1 联合固氮菌的概念及研究意义 20世纪70年代,巴西学者D bereiner从热带禾本科牧草雀稗根际分离获得雀稗固氮菌(Azotobacter paspali),并提出根际联合固氮的概念,认为根际中存在一类自由生活的能固氮的细菌,定殖于植物根表或近根土壤,部分则能侵入植物根的皮层组织或微管中,靠根系分泌物生存繁殖,与植物根系有密切关系,但不与宿主形成特异分化结构,并将植物与细菌之间的这种共生关系称为联合共生固氮(Ass ociative symbi2 otic nitrogen fixation),现称为联合固氮作用[1]。这种固氮作用在自然界广泛存在,是介于根际自生固氮和结瘤固氮之间的过渡类型。继D bereiner等人的发现之后,又发现许多具有重要经济价值的非豆科作物如:甘蔗、水稻、玉米、棉花、牧草等存在明显的生物固氮现象,这引起人们对非豆科植物生物固氮的极大关注。进入21世纪,人类社会普遍面临粮食、人口、环境、能源、资源等问题的困扰,加之目前化肥用量不断增加,土壤肥力日趋下降,如何保持农业生态环境的良好循环已成为当今世界现代农业的一个重大课题,在此背景下根际联合固氮作用逐渐显出其特殊的意义。 2 联合固氮菌种类 联合固氮的种类和分布非常广泛,从禾本科作物到木本植物以及竹子的根际中都有发现。其中研究的较为普遍和深入的有:雀稗固氮菌(Azolobacter paspali)、粪产碱菌(Alcali2 gens f accalis)、肺炎克雷伯氏菌(K oeb siella pneumonia)、印度拜叶林克氏菌(Beijerinckia india)、德氏拜叶林克氏菌(Bderxii)、弗李明拜叶林克氏菌(Bflumnensis)、多粘芽孢杆菌(Bacillus polymyxa)、梭菌属(Clo stridium)、德克氏菌属(Derxia)、阴沟肠杆菌(E cloacae)、凝聚肠杆菌(E agglomerans)、草生欧文氏菌(Erwoma herbicola)、稻草杆菌(Flavobacterium oryzae sp now)、生脂刚螺菌(Azo spirillum lipo ferum)、假单孢菌(P seudomonas sp)等。 作者简介 田颖(1971-),女,陕西西安人,硕士,讲师,从事微生物学的教学与研究工作。 收稿日期 2005208216 根据生理生态特征联合固氮菌大致可分成为3类:根际固氮菌、兼性内生固氮菌、专性内生固氮菌[2]。 2.1 根际固氮菌 根际固氮菌指定殖于根表的所有固氮细菌。这类细菌不仅为植物提供氮素营养,其促进植物生长的主要原因在于产生的激素影响了植物的生理过程。这类固氮菌主要包括雀稗固氮菌(Azotobacter paspali)、拜叶林克氏菌(Beijerinckia spp)等。 2.2 内生固氮菌 内生固氮菌是指那些定殖在植物根内而与宿主植物联合固氮的固氮菌。它们的来源之一是种子和无性繁殖材料(块根、块茎等)。另一个来源是根围和叶围,其中主要是根围。根据内生固氮菌的特点不同,又可分为兼性内生固氮菌和专性内生固氮菌2类。 2.2.1 兼性内生固氮菌。这类固氮菌既能在根内也能在根表和土壤中定殖,主要为固氮螺菌属(Azo spirillum)的细菌。该属细菌分布广泛,能与许多寄主联合固氮,目前已分离鉴定出的有5个种:产脂固氮螺菌(A.lipo ferum)、巴西固氮螺菌(A.brasilense)、亚马逊固氮螺菌(A.amazomense)、伊拉克固氮螺菌(A.irankense)、高盐固氮螺菌(A.haloprae ferens)。 2.2.2 专性内生固氮菌。这类固氮菌在土壤中不能生存或生存能力很差,主要存在于植物组织内。它们可为宿主提供相当数量的氮素。这类细菌主要从寄主植物的自然开口(排水口、气孔、皮孔)、根表皮裂细胞或次生根形成点细胞间隙感染植物,经木质部扩散至植株上部。该类群包括重氮醋酸固氮菌(Acetobacter diazotrophicus)、固氮弧菌(Azoarus spp.)、草螺菌属(H erbaspirillum spp)、红苍白草螺菌(H erbaspirillum rubrisubalbicans)和伯克霍尔德氏菌(Burkholderia spp.)。 3 几种联合固氮细菌的特征 3.1 重氮营养醋杆菌(Acetobacter diazotrophicus) 重氮营养醋杆菌是Dǒbereiner1988年从甘蔗当中分离得到的[3],其固氮酶活性很高,可为甘蔗提供60%的氮素。该菌是严格的专性内生菌,大量存在于甘蔗的根茎叶当中,主要与富含糖分并以茎节或块根作为繁殖材料的植物,如甘蔗、甘薯、紫花狼尾草等共生。重氮营养醋杆菌为好气性杆菌,尾部圆形,革兰氏阴性,具1～3条鞭毛,以N2为唯一氮源,高浓度(10%)蔗糖是其生长和固氮的最好碳源,在蔗糖浓度高达30%时仍可生长,生长过程中会产酸,甚至使环境的pH值达3.0以 安徽农业科学,Journal of Anhui Agri.Sci.2005,33(11):2131-2133 责任编辑 罗芸 责任校对 罗芸
生物碱是一类含氮有机化合物，广泛存在于毛茛科、芸香科、豆科等科植物的根、果中。它们能引起摄食者轻微的肝损伤，但中毒的第一反应是恶心、腹痛、腹泻甚至腹水，连续食用生物碱食品2周甚至2年才有可能出现死亡。由于生物碱大都具有苦涩性，容易使动物产生拒食，所以引起人体生物碱中毒的主要食物源有：①谷物等农作物被含生物碱的杂草污染，进入面粉及相关食品中；②食用含生物碱植物的动物所产的奶和蜂蜜等食品；③特殊食疗食品、个别调味料和特殊提取物饮料等[1-2]。一些嗜好植物（如咖啡、可可、烟草、槟榔、茶、罂粟等）含有咖啡碱、可可碱、尼古丁等生物碱成分。大多数辛香料也含生物碱成分（如辣椒中的辣椒碱），有毒植物则有不少种类含有有毒生物碱[3]。 1生物碱对人体的生理学作用 生物碱对机体的作用具有特异性，且与摄入量有关。适量对人体具有止痛、欣快、催眠等功效，过量或反复摄入，将导致成瘾。毒品就是一大类特殊生物碱品种[4-9]。 2食品中常见生物碱及其利用价值 2.1罂粟壳中的阿片生物碱 许多食品中都包含对人体有害的有毒生物碱，对这些生物碱的分析将有助于防止生物碱滥用或中毒[10]。罂粟壳中含有大量吗啡碱，易成瘾，不宜常服[11]。近年来，发现有不少在食品中违法添加罂粟壳，损害消费者健康的案例。通过测定食品中阿片生物碱，可判断是否掺入罂粟壳，其测定方法主要有薄层扫描法、高效液相法、快速ELISA检测法、气相色谱法等[12-17]。 2.2番茄中的生物碱 番茄中青果生物碱含量较高，具有抑菌抑虫、抗炎、降低胆固醇、调节机体免疫功能等作用。作为天然食品防腐剂具有良好开发前景[18]。 2.3绿茶中的生物碱 茶叶中咖啡碱含量较高，在一定浓度范围内，对人体具有强心、利尿、解毒等作用。可取代部分添加剂和药物，有巨大开发潜力[19-20]。茶梗和纤维废料作为燃料使用没有经济价值，但是在特定条件下提取咖啡因将带来巨大的经济效益并且环保[21]。 2.4荷叶中的生物碱 荷叶总碱具显著降血脂和降胆固醇活性，在减肥降脂产品中应用越来越广泛。研究其富集和分离方法、制定质量标准是非常必要的[22]。在离子液体中用微波辅助萃取，已从荷叶中成功提取了3种生物碱[23]。 2.5莲子心中的生物碱 莲子心含有莲心碱、异莲心碱、甲基莲心碱等生物碱。具有降压、抗心律失常、体外抗氧化活动、抗心律失常等药理作用[24]。 2.6槟榔中的生物碱 槟榔中主要含有的生物碱为槟榔碱、槟榔次碱、去甲基槟榔次碱等，均与鞣酸结合存在[25]。槟榔碱具有免疫抑制、肝毒性、致突变和畸形作用，在大鼠体内可能干扰某些内分泌器官[26]。2.7魔芋中的生物碱 魔芋生物碱影响昆虫生长、发育和繁殖，且有较强毒杀作用，用于绿色蔬菜生产，还可减少环境污染问题[27]。 2.8辣椒中的生物碱 辣椒碱是辣椒中引起辛辣的主要化学物质。其低纯度形式，如辣椒精、辣素等已作为添加剂广泛应用于食品工业中。与 食物中常见生物碱研究进展 吴丹1，巩江2，高昂1，曹梦晔1，陈晔丹1，赵婷1，路锋1，李易非1，倪士峰1*１．西部资源生物与现代生物技术教育部重点实验室／西北大学生命科学学院，陕西西安７１００６９； ２．西藏民族学院医学院，陕西咸阳７１２０８２ 摘要：检索大量文献基础上，对食物中常见生物碱的种类、主要活性及利用价值等方面进行了概述，为相关研究和开发提供科学资料。 关键词：生物碱；生物活性；利用价值 中图分类号：Q946.88文献标识码：A文章编号：1002-204X（2011）03-0063-02 Recent Developments of Common Alkaloids in Food WU Dan et al（Key Laboratory of Resource Biology&Biotechnology in Western China of Ministry of Education/College of Life Sciences，Northwest University，Xi’an，Shaanxi710069） Abstract Based on the vast literature retrieval，relevant materials for the research and development information on main activity and utilization value etc of common alkloids in food have were summarized，in order to provide basis information for its further development. Key words Alkaloid；Bioactivity；Use value 项目基金：西部资源生物与现代生物技术实验室教育部重点实验室基 金（KH09030）；西藏自治区科技厅重大科技专项基金（20091012）；陕西 省教育厅科学研究项目计划（2010JK862）资助。 作者简介：吴丹（1988-），女，陕西西安人，硕士研究生，研究方向：中 药生物工程。*通讯作者，博士后，副研究员，从事中药化学、中药资源 学、中药现代化与中医学研究。 收稿日期：2011-01-27 宁夏农林科技，Ningxia Journal of Agri.and Fores.Sci.&Tech.2011，52（03）：63-64，6663