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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