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第一章 绪论 1

1.1 生物固氮的意义 1

1.2 生物固氮研究的简况 1

1.3 生物固氮发展方向 4

第二章 生物固氮的基本原理 6

2.1 固氮酶及其作用的基本条件 6

2.2 固氮的生化机制 8

2.3 固氮作用中的氨效应 11

2.4 氧气对固氮作用的影响 11

2.5 铵载体 15

2.5.1 铵载体的研究历史 15

2.5.2 铵载体与泌铵机制的研究 15

2.5.3 铵载体基因克隆及其表达调控研究 16

2.6 生物固氮研究中的蛋白质组学 20

2.6.1 自生固氮菌的蛋白质组学 20

2.6.2 豆科植物共生固氮的蛋白质组学 21

第三章 自生固氮菌 25

3.1 自生固氮菌类群 25

3.1.1 化能有机营养固氮菌 25

3.1.2 化能无机营养固氮菌 36

3.1.3 固氮体系 36

3.1.4 固氮微生物常用培养基 39

3.1.5 生物固氮测定方法 41

3.2 固氮菌肥料生产 44

3.2.1 固氮菌肥料的作用机制 44

3.2.2 自生固氮菌的分离 45

3.2.3 固氮芽孢菌的分离筛选、纯化及鉴定 47

3.2.4 固氮菌肥料生产工艺 51

3.2.5 固氮菌肥料施用方法及注意事项 57

第四章 根瘤菌-豆科植物共生固氮 59

4.1 豆科结瘤固氮植物 59

4.1.1 豆科结瘤固氮植物资源 59

4.1.2 结瘤豆科牧草的经济价值 60

4.2 根瘤菌生物学特性 62

4.2.1 根瘤菌的形态特征 62

4.2.2 常见根瘤菌特征 64

4.2.3 根瘤菌的三性 66

4.2.4 根瘤菌生理生化反应 66

4.2.5 黄土高原豆科植物根瘤的固氮活性 68

4.2.6 豆科植物根瘤固氮活性相关性研究 68

4.2.7 高原豆科植物分布的生态环境与固氮活性的关系 70

4.2.8 根瘤菌与豆科植物的共生结构——根瘤 73

4.2.9 根瘤的形成 75

4.2.10 根瘤的固氮功能 80

4.2.11 根瘤的结构 81

4.2.12 影响根瘤菌共生固氮效率的主要因素 87

4.3 根瘤菌的种类 90

4.3.1 根瘤菌分类研究的历史 91

4.3.2 根瘤菌分类系统的发展 91

4.3.3 根瘤菌种质资源 99

4.3.4 根瘤菌分类研究的方法 117

4.4 共生结瘤固氮的分子基础 118

4.4.1 与共生结瘤相关的基因 118

4.4.2 结瘤基因与结瘤因子 122

4.4.3 根瘤菌表面多糖基因的表达调控 128

4.4.4 nifA对结瘤的影响 129

4.4.5 植物早期结瘤素基因的表达调控 129

4.4.6 结瘤过程总结 129

4.5 根瘤及根瘤菌的研究技术 130

4.5.1 根瘤样品采集 130

4.5.2 根瘤乙炔还原活性测定 130

4.5.3 根瘤菌分离、纯化 130

4.5.4 根瘤菌电镜观察 134

4.5.5 根瘤菌的回接鉴定 134

4.5.6 根瘤菌的形态观察 136

4.5.7 根瘤菌的生理生化反应 138

4.5.8 根瘤菌的生态条件试验 139

4.5.9 根瘤形态结构观察技术 139

4.5.10 根瘤菌研究实例 140

4.5.11 野生豆科牧草根瘤菌及其固氮活性的研究 149

4.6 根瘤菌肥料的生产 150

4.6.1 根瘤菌肥料生产工艺 150

4.6.2 根瘤菌的应用 156

4.7 木本豆科植物根瘤菌 157

4.7.1 木本豆科植物根瘤菌资源及多样性 157

4.7.2 紫穗槐根瘤菌 162

4.7.3 锦鸡儿根瘤菌 166

4.7.4 接种效果的测定 168

第五章 弗兰克氏菌 169

5.1 概述 169

5.1.1 弗兰克氏菌研究历史 169

5.1.2 中国弗兰克氏菌的研究 170

5.1.3 弗兰克氏菌的分离培养和保藏 171

5.1.4 弗兰克氏菌遗传多样性的研究方法 172

5.1.5 弗兰克氏菌研究的意义 172

5.2 固氮放线菌生物学特性 173

5.2.1 固氮放线菌 173

5.2.2 与固氮放线菌共生的植物 176

5.2.3 放线菌根瘤的形成与结构 176

5.2.4 弗兰克氏菌分子生物学 178

5.2.5 弗兰克氏菌与根瘤菌的比较 179

5.3 非豆科植物根瘤内生菌的分离 180

5.3.1 常用根瘤中放线菌的分离 180

5.3.2 弗兰克氏菌的分离 181

5.3.3 沙棘根瘤菌 182

5.4 弗兰克氏菌的应用 188

5.4.1 弗兰克氏菌在农业生产应用中的现状与前景 188

5.4.2 弗兰克氏菌在农业生产应用中存在的问题 188

第六章 固氮蓝细菌与其他共生固氮体系 189

6.1 陆生固氮蓝藻抗性研究及生态学意义 190

6.1.1 固氮蓝藻的抗逆性 191

6.1.2 固氮蓝藻的研究方向或热点 192

6.1.3 固氮蓝藻在生物土壤结皮中的意义 193

6.1.4 固氮蓝藻的生态学意义 193

6.2 固氮蓝细菌的生物学特性 194

6.2.1 蓝细菌的形态结构 194

6.2.2 蓝细菌的繁殖方式 196

6.2.3 蓝细菌的生态与分布 196

6.3 蓝细菌的分类 198

6.3.1 色球藻目（Chroococcales） 198

6.3.2 皮果藻目 210

6.3.3 念珠藻目 212

6.3.4 颤藻目 240

6.3.5 宽球藻目（Pleurocapsales） 254

6.3.6 真枝藻目（Stigonemales） 255

6.4 蓝细菌的菌种选育 258

6.4.1 藻种的采集与分离 258

6.4.2 藻种的鉴定 260

6.5 蓝细菌的培养 260

6.5.1 蓝细菌培养基配方 260

6.5.2 固氮蓝细菌的培养 263

6.6 固氮蓝藻在盐碱化土地生态修复中的应用 266

6.6.1 固氮蓝藻的细胞结构和功能 267

6.6.2 固氮蓝藻在盐碱土生态恢复中的应用 267

6.6.3 固氮蓝藻对盐碱土作用的机制研究进展 268

6.6.4 蓝藻生物菌肥的研究与应用 270

6.6.5 固氮蓝细菌应用问题与展望 271

6.7 其他共生固氮体系 271

6.7.1 蓝细菌与苔藓的共生固氮体系 271

6.7.2 蓝细菌与蕨类的共生固氮体系 271

6.7.3 蓝细菌与裸子植物的共生固氮体系 272

6.7.4 蓝细菌与被子植物的共生固氮体系 272

第七章 植物根际联合固氮微生物 273

7.1 根际固氮作用 274

7.1.1 联合固氮菌的特性 274

7.1.2 联合固氮体系的形成 277

7.1.3 联合固氮体系中细菌和植物的相互关系 277

7.1.4 影响联合固氮的因素 278

7.1.5 联合固氮作用在农业中的应用 279

7.1.6 发掘和利用禾本科植物联合固氮菌的潜力和研究方向 279

7.2 植物内生固氮菌 280

7.2.1 内生固氮菌种类 280

7.2.2 内生固氮菌的侵入和定殖 284

7.2.3 内生固氮菌固氮功能在植物体内的表达 286

7.2.4 植物内生固氮菌的生物学和生态学作用 288

7.2.5 内生固氮菌分离方法 289

7.2.6 植物联合固氮菌分子生态学的研究方法和应用 290

7.2.7 内生固氮菌固氮促生效应及应用研究 296

7.2.8 植物内生固氮菌的问题和前景 297

7.2.9 内生固氮菌的研究进展 298

主要参考文献 300

索引 307