固氮生物

微生物利用自己独特的固氮酶系统．

微生物利用自己独特的固氮酶系统．将从光合作用产物或其他碳水化合物得到的电子和能量传递给氮，使其还原成氨生物固氮.主要包括自生固氮和共生固氮两大类

氮是植物的“主粮”，土壤缺氮是农业生产上存在的一个大问题。大气中氮素含量约占80%，是丰富的氮素资源。遗憾的是，这些氮气是以分子状态存在，大多数植物无法把它们变成氮肥，供自己“食用”。可是，某些固氮微生物却有着奇特的固氮本领，能够把空气中的游离氮吸收，然后再转化变成作物可利用的“氨态氮”。人们把这一过程叫做“生物固氮”。
早在2000多年前的秦汉时期，我国就有豆科植物与非豆科植物轮作或间作的记载。那时候，人们还不知道有根瘤菌，也不知道什么是固氮菌和固氮作用。1858年德国人用显微镜观察，发现了豆科植物根瘤内有一种运动着的细菌—根瘤菌。根瘤菌菌体内有一种固氮酶，能够把从空气中吸收的分子氮还原为“氨态氮”，变成可供植物吸收利用的含氮无机化合物，从而揭开了生物固氮广泛研究和生产实践的帷幕。科学家经过计算，每667平方米豆科植物的根瘤，每年能从空气中“捕捉”70公斤～280公斤氮，相当于施用了50公斤左右的硫酸铵。所以，仅它们自己固定的氮肥，一年也消耗不了。这样，便提高了土壤肥力，同时，为下茬作物贮备了“食物”。
现在已经知道，固氮并非豆科植物的专利，有些非豆科植物同样能够和微生物共生固氮。不过共生的菌种并非根瘤菌，而是一种叫做放线菌的微生物。此外，水生蓝藻也能固氮。科学家按照固氮生物的生活习性和固氮方式，把它们分为共生、自生、蓝绿藻和光合固氮菌等四大类，统称为固氮生物的“四大家族”。
将豆科植物固氮能力转移到非豆科植物上来，这是近百年来农业科学研究的重要课题。目前，科学家为了让所有的植物“自食其力”，正在朝3个方面努力：一是完善固氮菌的“自身建设”。科学家发现固氮效率低的大豆植株，是由于缺乏提高固氮效率的基因，科学家正在给它添加hup基因，帮助它发挥“才干”；二是培养禾谷类植物的固氮能力。科学家通过大量研究和实验，但目前仍有许多棘手问题等待解决。譬如如何巩固植株与细菌的“共存共荣”关系，如何掌握固氮过程，植物如何养活根瘤菌等等；三是用遗传工程培育固氮植物。譬如使植物和固氮菌建立“联合体”，或是把固氮基因“嵌进”植物细胞，使植