美国《纽约时报》文章：《科学研究努力扩大自然界的氮产量》 [复制链接]

    【本刊讯】美国《纽约时报》一月五日刊登一篇文章，题为《科学研究努力扩大自然界的氮产量》，摘要如下：
    许多国家的科学家正在紧张而热烈地展开活动来利用自然界中广泛分布的微小有机体，以便使农业减少对人造肥料的依赖，从而满足今后的粮食需要。
    单细胞有机体能天然地完成在高温、高压的大型化肥厂里所进行的同一变化过程。这就是用加氢原子的办法来“固定”空气中的氮气，从而把惰性的氮气转变成植物能够用来生长的一种形式。
    据研究自然界的固氮的先驱者之一、威斯康星大学的伯里斯说，“大约十年以前这还是人们不介意的一个领域。而现在它却是第一号的优先项目。”
    大豆、花生和其他高蛋白豆科植物生长过程中每年产生的天然固氮的数量，差不多等于化肥公司四千万吨的年产量，密集分布在这样一些豆科植物根部的根瘤里的微生物一年产生的固氮量大约是三千五百万吨。
    科学家们正在设法迅速增加他们不仅对固氮微生物的了解，而且还有对靠自然界取得肥料的由太阳作为动力的绿色植物的了解。
    科学家们正抓紧做许多事情——使有机体能够产生更多的固氮、抑制使固定过程倒退的其他一些有机体、促进植物为微生物贡献出更多的能量、使植物有效地使用能和氮，甚至为工厂寻找新的化学催化剂。科学家们报告了最近所有这些方面的进展情况。
    例如，加拿大和澳大利亚的科学家们已经在试管里使微小的有机体能固定氮，完全摆脱了与植物组织的联系。这一成就明确地说明，固氮基因是在微生物里，而不是在植物里。试管固氮也为比较精确地有控制的研究自然界的固氮过程开辟了道路。
    另一个重大的进展是约翰娜·德贝赖纳在巴西的发现，即固氮微生物天然地“侵染”许多种玉米的根部。这一发现在威斯康星大学和其他实验室已经得到证实。这增加了人们的希望，终有一天，玉米将能够从自然界中满足它对氮肥的巨大需要量的很大一部分。
    在此之前，德贝赖纳曾发现，一种叫马唐的草的根部有固氮有机体，将来在南美平原上这种草可以喂养数以百万计的菜牛。
    自从一九七一年以来，好几个实验室的科学家一直在设想用越来越简单的办法把固氮基因从微生物的一种菌株转移到另一种菌株内。
    基因转移的成功使人们产生了希望，固氮基因甚至可能转移到象小麦这样的主要粮食作物的细胞内。可是，哈迪认为，“这对高产量农业将有用的日子还离得很远”。
    在比较有节制的水平上，科学家们正在研究如何利用这种基因转移来提高现有系统的固氮量，诸如豆科植物的根瘤、亚洲稻田里靠水蕨类植物生长的藻类、在水稻植物根部附近生长的微生物，或者在德贝赖纳所发现的玉米和草系统内。焦点在大豆上在农业上最广泛地利用自然界固氮系统的大豆植物，在这样一些地方正受到重大注意，如哈迪的特拉华州威尔明顿实验室和加拿大全国研究委员会的实验室。
    结果发现，大豆植物从它们的微生物的根瘤的产量中获得的氮不到它们需要量的三分之一，甚至在开花结籽期间就停止了根瘤的固氮。为了使大豆固氮的功能“不停止”，哈迪和哈夫尔卡在一块实验田里人为地把植物所吸入的空气中的二氧化碳含量增加了两倍。这使碳水化合物能源源不断地流到根部去，使根瘤不断生长，工作的时间比通常要长——使植物吸入的氮的总量几乎增加一倍。
    这个实验带来了好消息，也带来了坏消息。好消息是，已有办法绕过自然界对固氮的限制。坏消息是，这样一些规避办法要求植物提供大量的额外的能。象哈迪这样一些科学家们已经认识到，固氮系统的心脏是一种酶催化剂——一种叫做固氮酶的两种成分的蛋白。一种低效能的作用哈迪和哈夫尔卡写道，这种作用“效能极低”。固氮酶不是接替人造肥料工厂的候补者——即便对固氮酶的研究可能指出找到较好的催化剂的道路。
    探索固氮酶的科学家们发现，它能起大量的催化作用。这些作用之一是通过增加两个氮原子把称为乙炔的物质“还原”到乙烯。
    关于固氮酶比较简单地使乙炔还原的这个发现引起了固氮研究的一场技术革命。这种作用是一个路标，它指明了酶存在。还原试验有用这个发现打开了了解固氮的一个新的大窗口——一个简单的乙炔还原试验表明，这个过程在自然界的分布比任何人所知道的要远为广泛得多。例如，用这个方法发现了玉米根部的固氮。
    这种作用还导致了象对大豆植物的这样一些研究。科学家们能够了解在这种植物生长的每个阶段上所固定的氮的确切数量。
    迄今，正在迅速发展的固氮的研究，大大地丰富了人们对植物从大气中获得必需的物质的过程的知识。