Question

（22分）氮素是合成蛋白質及核酸等成分的最主要物質。生物體中大約含有10%～15%的氮素，這種元素每年的轉化數量約在10⁹噸到10¹⁰噸之間，而每年通過生物固氮所提供的氮素高達4×10⁸噸。下圖為微生物在氮素循環中的作用，請回答有關問題：

（1）大氣中的N₂變成植物體內的氮需要____________等微生物的共同作用，而動植物遺體中的氮回歸大氣中需要在無氧條件下由_____________細菌的作用來完成。

（2）固氮微生物有根瘤菌，屬于共生固氮微生物，其代謝類型為_______，在生態系統中的地位是_________；圓褐固氮菌屬于自生固氮微生物，代謝類型為___________，在生態系統中的地位是_________，它除具有固氮作用外，還能分泌吲哚乙酸，它在植物體內被稱為______________，其作用是___________、___________。固氮能力較強的是__________。

（3）目前糧食短缺已成為全人類面臨的一個重大危機，因此科學家們設想讓水稻、玉米等農作物也能自行固氮，這樣既能提高糧食的產量，又能減少環境的污染。請問如何實現這一設想？

Answer 1

（1）固氮菌、硝化細菌 反硝化 （2）異養需氧型 消費者 異養需氧型 分解者 生長素 促進果實發育 促進扦插枝條生根 共生固氮菌 （3）將固氮菌細胞內的固氮基因轉移到非豆科糧食作物的細胞內，在固氮基因的調控下，讓非豆科植物的細胞內合成固氮酶并且固氮。

解析:

本題主要考查生物固氮相關知識。常見的固氮微生物主要是根瘤菌、圓褐固氮菌。根瘤菌必須與相應的豆科植物共生，為異養需氧型生物，與豆科植物是互利共生關系。圓褐固氮菌為自生固氮菌，異養需氧型生物，它除具有固氮作用外，還能分泌吲哚乙酸（即植物生長素）。為提高糧食作物對氮肥的利用率，可以用根瘤菌或圓褐固氮菌進行拌種，或是采用基因工程的方法，將固氮菌細胞內的固氮基因轉移到非豆科糧食作物的細胞內，在固氮基因的調控下，讓非豆科植物的細胞內合成固氮酶并且固氮。