
【化】 symbiotic fixation
accrete
【医】 metebiosis; mutualism; symbiosis
【化】 azotification; nitrogen fixation
dharma; divisor; follow; law; standard
【医】 method
【经】 law
共生固氮法(Symbiotic Nitrogen Fixation)是指特定微生物与植物通过共生关系将大气中的氮气(N₂)转化为植物可利用的氨(NH₃)的生物化学过程。该现象常见于豆科植物(如大豆、豌豆)与根瘤菌(Rhizobium)的共生体系中。其核心机制包含以下要点:
共生关系建立
植物根部分泌黄酮类化合物吸引根瘤菌,细菌通过侵染线进入植物细胞后形成根瘤结构。这种互惠关系使植物获得氮源,微生物获取碳源。
固氮酶作用
根瘤菌内含有固氮酶复合体(nitrogenase complex),该酶在厌氧条件下催化反应:
$$ N₂ + 8H^+ + 8e^- + 16ATP → 2NH₃ + H₂ + 16ADP + 16Pi
$$
该过程需消耗大量能量,由植物线粒体提供的ATP驱动。
生态与农业价值
据联合国粮农组织(FAO)统计,全球每年通过共生固氮贡献的氮肥量超过1.3亿吨,相当于全球合成氨产量的65%,显著减少化学氮肥使用量。
科学依据:
《植物生理学》(Plant Physiology)期刊研究证实,根瘤菌的nif基因簇编码固氮酶系统,其活性受植物共生信号通路调控。中国农业科学院2023年田间试验显示,接种高效根瘤菌的大豆产量提升22%,土壤氮含量增加19%。
共生固氮法是植物与特定微生物(如根瘤菌)通过共生关系将大气氮气(N₂)转化为可利用氮素的过程。以下是详细解释:
共生固氮指微生物与植物形成紧密共生体(如豆科植物与根瘤菌),在植物根部形成根瘤结构。微生物通过固氮酶将氮气转化为氨(NH₃),供植物吸收,而植物为微生物提供碳源和生存环境。
共生固氮需依赖共生体结构,而自生固氮(如蓝藻)和联合固氮(如根际菌)无需形成器官级结构。
如需进一步了解具体案例(如稻作共生固氮技术)或分子机制,可参考上述来源文献。
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