褐球固氮菌（Azotobacter chroococcum）是一种自生固氮菌,由于不需要与一定的植物配合即能独立固氮,因而具有适应性广的特点,在天然生态系统的氮素循环中具有重要作用,是重要的农业菌剂。褐球固氮菌由于其优良的固氮能力而成为农业中常用的生物氮肥。合理利用生物氮肥可以有效提高农作物的产量,同时可以减少工业氮肥的使用以减少氮素盈余在农业中造成的污染。因此,有效提升现有现有褐球固氮菌的固氮能力对于提高生物氮肥肥力以及农业可持续发展具有重要意义。常压室温等离子体（atmospheric pressure room temperature plasma,ARTP）诱变育种技术是新型的诱变育种技术,能够通过等离子体射流产生大容量的突变库,易于筛选出具有优良性状的菌株,并且与传统的物理、化学诱变方法相比,具有突变率高、操作安全、简便等优点,是优良高效的诱变育种方法。目前对于ARTP的研究涉及到细菌、真菌等多个领域,但尚未有针对自生固氮菌的诱变研究。本文采用植物种子凝集素凝集筛选的方法,快速筛选出一株可以和特定作物结合的褐球固氮菌CICC21686,并首次对其进行ARTP诱变选育,目的是为了获得高固氮酶活且对植物具有良好促生效果的突变株,并对其固氮酶活性以及促生效果进行了验证,研究结果如下:1. 采用凝集素凝集试验筛选出与小白菜种子凝集素能够特异结合的菌株褐球固氮菌CICC21686。本试验共提取了三种植物种子的凝集素,分别是上海青（Brassica chinensis L.）、樱桃萝卜（Raphanus sativus L.var.radculus pers.）、小白菜（Brassica rapa var.Glabra）,并分别与褐球固氮菌CICC21686、巴西固氮螺菌（Azospirillum brasilense）CGMCC1.10379、类芽孢杆菌（Paenibacillus sp.）进行凝集试验。通过显微镜观察发现,褐球固氮菌的菌悬液与小白菜的种子凝集素具有明显的凝集现象。随后进行的田间试验结果表明,施用褐球固氮菌菌悬液的小白菜与只施用无氮液体培养基的小白菜相比,各项生物指标均有显著的增加,植株根长和株高的增长率分别为36.25%、14.82%,地下生物量和地上生物量的增长率分别为24.36%、7.98%,总生物量增长率为10.80%,表明褐球固氮菌对与其特异结合的植株具有促生效果。OTU聚类分析及土壤微生物群落变化分析结果表明,褐球固氮菌处理对小白菜根际土壤细菌多样性有一定影响,使得变形菌门丰度显著提升,可能为促进小白菜生长的因素之一。2. 采用ARTP诱变育种技术处理褐球固氮菌CICC21686,用乙炔还原法测定诱变后菌株的固氮酶活性,以固氮酶活性及遗传稳定性作为筛选标准。用乙炔还原法筛选出高固氮酶活性的突变株28s-20,并观察该突变株酶活的遗传稳定性;经过两轮筛选后获得的最优突变株28s-20,其固氮酶活力较出发菌株提高了101.72%,为（207.47±6.73）nmol·mg^-1·h^-1;经过5次传代培养,该菌株固氮酶活性仍保持稳定,证实了ARTP对褐球固氮菌具有良好的诱变选育效果。3. 探究诱变对于菌株生物学特性的影响,绘制野生株褐球固氮菌CICC21686及突变株28s-20的生长曲线,梯度温度、pH、接种量培养两株菌,结果表明,野生株褐球固氮菌CICC21686及突变株28s-20最适生长温度均为28℃,最佳接种量均为3%,表明温度和接种量不是影响突变株最大生长量的主要因素;两株菌培养基最佳初始pH均为7.5,但pH的变化对于突变株的生长量影响更为明显,即突变株对pH的变化更为敏感,表明诱变提高了菌株对pH的敏感度,生物学特性的研究为高酶活突变株28s-20的高密度发酵提供了理论依据;采用盆栽实验,探究野生株和突变株对玉米植株干重及全氮量的影响,试验结果表明,与仅施用无氮培养基的对照组相比,施用突变株的实验组对玉米干重及全氮量有显著增加,分别增加34.95%和77.22%,比施用野生株褐球固氮菌CICC21686的试验组分别提高21.16%和34.36%;诱变后高酶活的菌株为褐球固氮菌的菌种优化及农业生物固氮提供了技术支持。