根瘤菌和植物(豆科)之间的相互作用分子机制.34页PPT
根瘤菌→豆科植物
【答案】D
解 析
这是一道考查根瘤和根瘤菌关系的题目。因 我们知道，根瘤是豆科植物的根部在生长发育过程 中，被土壤中一些相适应的根瘤菌侵入后，通过大 量繁殖，并刺激根部细胞不断分裂，进而使该处组 织逐渐膨大后形成的。 根瘤可以单独着生，也可以在任意根上聚集 形成，但主根上的根瘤菌固氮能力强。当植物衰老 死亡后，根瘤也要破溃，其内的根瘤菌便进入土壤， 进入土壤的根瘤菌不一定死亡。
作物产量
3、用豆科植物做绿肥,饲养家畜.
4、非豆科植物自行固氮
将圆褐固氮菌制成菌剂，施到 土壤中，可提高农作物产量
肥:8×107t 固:4×108t
• 固氮基因工程：
将固氮细菌体内的固氮基因转移 到非豆科粮食作物的细胞内，在固氮 基因的调控下，让非豆科粮食作物的 细胞内合成出固氮酶并且固氮，这是 解决非豆科粮食作物自行固氮的一条 重要途径，这一途径叫做固氮基因工 程。
NH3
固氮酶
• 生物固氮需要哪些条件？
N2、e、H+、ATP和酶 • 生物固氮的反应式：
N2 + e + H+ + ATP
固氮酶
NH3 + ADP + Pi
N2 + 6e + 6H+ + C2H2+16ATP
固氮酶 2NH + C2H4+16ADP + 16Pi 3
• 固氮酶的特点： 1）固氮酶由两种蛋白质构成， 分别是铁蛋白和铁钼蛋白，只有两种蛋 白质同时存在，固氮酶才具有固氮作用。
在化学中我们学 过氮的固定,大家 还记得吗?
还有一种 化合物中 1)、氮在植物体中含量很小 含有N,记 2)、氮是构成蛋白质的主要成分，占其含量的 16～ 得吗? 18％，而细胞质、细胞核和酶都含有蛋白质，所以 氮也是细胞质、细胞核和酶的组成成分。 3)、核酸、辅酶、磷脂、叶绿素等化合物中都含有 氮。 所以氮为基本生命元素，必须不断补充氮素
豆科植物中根瘤菌共生作用的研究
豆科植物中根瘤菌共生作用的研究豆科植物和根瘤菌之间的共生作用已经被广泛研究了数十年。
该共生作用的核心是由根瘤菌在豆科植物根部形成根瘤，并且在根瘤中孔隙中注入固氮菌株，进而增强了植物的生长和生产力。
在这个共生过程中，豆科植物根瘤菌之间通过一系列分子交互进行信号交流。
这些交互影响了根瘤的发展和生物固氮过程。
在这篇文章中，我们将探讨豆科植物根瘤菌共生作用的研究进展，以及未来研究的发展方向。
根瘤的发展根瘤的发展涉及许多分子信号交互过程。
这些信号可以是根瘤形成的感染信号，可以是植物激素，也可以是根瘤菌产生的信号。
其中最重要的信号是豆科植物中的根瘤草酸。
根瘤草酸激活了根瘤菌的NodD激活子，导致其产生信号分子，从而启动根瘤的发展。
科学家已经探索了NodD激活子的分子机制，但仍需要进一步研究。
科学家建立了具有不同NodD活性的转基因株，以研究NodD对根瘤发展的影响。
除了NodD激活子之外，其他蛋白质信号分子也参与了根瘤的发展过程。
其中，Rip1蛋白在豌豆的根瘤发展中具有重要作用，是根瘤菌的关键信号蛋白。
另一个名为SYMRK的蛋白质也在根瘤菌共生过程中起着重要作用。
它的表达调控了豆科植物感染根瘤菌的关键时刻。
固氮作用在根瘤中，根瘤菌的菌株产生固氮酶。
这些酶负责将大气中的氮气转化为豆科植物所需的氮化物，使植物能够合成氨基酸和DNA等重要分子。
固氮作用对农业生产具有重要意义，因为它能够降低氮肥使用量，并减少对环境的影响。
在根瘤中，根瘤菌的菌株通过Rhizobium-legume相互作用，增强其固氮能力。
该过程主要是通过Rhizobium菌株透过根毛侵入豆科植物细胞。
Rhizobium会释放大量有助于感染豆科植物的信号分子。
根瘤菌和豆科植物细胞之间的接触导致Rhizobium产生大量的外泌栓和细胞外多聚物，从而对 rhizobial -legume 相互作用的结果产生重要影响。
固氮系统的研究通常集中在根瘤菌的转录组和代谢组成的研究上。
根瘤菌与植物根系生长的互作机制研究
根瘤菌与植物根系生长的互作机制研究近年来，根瘤菌与植物根系生长的互作机制引起了广泛的研究兴趣。
根瘤菌和植物形成共生关系，对两者的生长和发育都起着重要的影响。
该互作机制的研究不仅有助于理解植物根系生长的调控机制，还能为提高农作物产量和改善土壤生态环境提供新的途径。
根瘤菌是一类生活在土壤中的微生物，与一些植物根系能够形成共生关系。
这种共生关系建立在植物根系与根瘤菌根瘤之间的信号交流上。
当植物根系释放特定的化学物质时，根瘤菌就会感知到，并通过释放诱导物质来诱导植物根系形成根瘤。
根瘤是植物根系中的小囊状结构，内部富含根瘤菌。
根瘤菌通过与植物根系的共生关系能够固氮并将氮转化为植物可以利用的形式，从而促进植物的生长和发育。
从根瘤菌与植物根系生长的互作机制中，我们可以看到一系列的信号传递和信号响应过程。
在信号传递过程中，植物根系释放根分泌物质，包括植物根系分泌的根感应物质和根诱导物质，这些物质可以作为信号分子被根瘤菌感知。
然后，根瘤菌通过感知到的信号分子来调控自身的生长和发育。
同时，根瘤菌分泌各种信号分子，包括诱导植物根系形成根瘤的信号分子和相互作用的信号分子，以促进根瘤的形成和植物根系生长。
根瘤菌和植物根系之间的信号传递过程非常复杂，需要多种信号通路的紧密配合。
此外，根瘤菌和植物根系之间的互作还涉及到植物免疫系统的调控。
植物免疫系统在感知到外界的病原菌入侵或伤害时会启动防御反应，以保护植物免受损害。
然而，根瘤菌通过特定的信号分子能够抑制植物免疫系统的启动，从而避免被植物抵御。
这一互作机制表明，根瘤菌通过与植物免疫系统的相互作用来建立共生关系，从而促进植物的生长和发育。
另外，研究还发现，根瘤菌能够通过改变植物的根系形态和解离细胞壁来促进植物根系的生长。
在根瘤菌感染植物根系后，根瘤菌会分泌出一种叫做根瘤因子的化学物质。
根瘤因子可以改变植物根系细胞的质壁比例，使根系细胞的伸长速度得到提高，从而促进植物根系的生长。
豆科根瘤分子细胞生物学课件
一 豆类植物根分泌黄酮类物质 二 根瘤菌分泌结瘤因子 三 豆类植物与根瘤菌的相互识别 四 豆类植物对根瘤菌的反应 五 根瘤发育 六 根瘤成熟并开始固氮
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豆类植物根瘤形成的主要过程图解
根毛
侵入线
已侵入的 根瘤菌
1 结瘤因子的结构 2 结瘤因子的合成 3 结瘤因子的功能
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1 结瘤因子的结构
根瘤菌分泌的脂酰几丁质寡聚糖（LCO)（即脂酰基-N-乙酰葡糖胺寡聚物）。Fra bibliotek非还原端
NodM（葡萄糖胺合成酶）
还原端
NodL（乙酰转移酶） NodB（脱乙酰酶）
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氮循环 生物体有机酸
NO3-
大气 N2
生物固氮
反 N2O 硝
化 NO 作
用 NO2-
NH4+
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生物固氮
（固氮微生物）
1 共生固氮
如根瘤菌与豆科植物；
NodH(磺基转移酶） NodP(硫酸化酶） NodQ( APS激酶）
NodF、E（酰基载体蛋白、 酮脂酰合成酶）
NodC（聚乙酰氨基葡糖合成酶）
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2 结瘤因子的合成及结瘤基因
结瘤因子由黄酮类物质诱导根瘤菌的结瘤基因 表达而最终合成。
1）共同结瘤基因 2）结瘤调节基因 3）宿主专一性基因 4）其它结瘤基因
根瘤菌亲和力与植物宿主相互作用的研究进展
根瘤菌亲和力与植物宿主相互作用的研究进展根瘤菌与植物宿主之间的相互作用是一种特殊而重要的关系，对于植物的生长和发育具有重要的影响。
根瘤菌能够与某些植物形成共生关系，通过根瘤形成，使植物能够吸收大量的氮源，从而提高了植物的生长速度和产量。
本文将从根瘤菌的诱导形成、信号交流及亲和力等角度来探讨根瘤菌与植物宿主相互作用的研究进展。
一、根瘤菌的诱导形成根瘤菌通过根部感染植物宿主，使植物产生根瘤，并形成特定的根瘤结构。
在此过程中，根瘤菌通过产生信号分子催化子（Nod factors），诱导植物根部的特异性响应。
研究表明，根瘤菌的Nod因子结构多样，其结构与根瘤菌的菌种和宿主植物有关。
根瘤菌通过合成、泵出或分泌获得这些Nod因子，触发植物根部的感染和根瘤的诱导形成。
二、信号交流根瘤菌与宿主植物之间的信号交流是根瘤菌与植物宿主相互作用的重要环节。
除了Nod因子外，根瘤菌还会产生其他信号分子，如植酸醇酮（Cytokinin），一氧化氮（NO）等。
这些信号分子与植物的内外环境信号相互作用，调控植物的生长与发育过程。
例如，植酸醇酮介导根瘤发育，促进植物的根瘤形成和生长。
一氧化氮则具有多种功能，既能诱导植物的免疫系统，又能与根瘤菌发生互惠共生关系。
通过这些信号分子的交流与调控，根瘤菌与植物宿主之间形成了一种复杂而精密的相互作用网络。
三、亲和力根瘤菌与植物宿主之间的亲和力是根瘤形成的关键环节。
亲和力的高低会直接影响根瘤发育与共生效果。
研究表明，亲和力的形成与根瘤菌的表面结构和植物宿主的根系相互作用密切相关。
根瘤菌表面的纤毛结构、胶囊、菌胞壁成分等都可以影响其与植物根毛的粘附能力和内部侵入的效果。
而植物宿主的分泌物、根毛的形态结构、分泌的化合物等也会影响与根瘤菌的互作。
通过对根瘤菌和植物宿主的亲和力相关因子的研究，能够更好地理解根瘤形成的机制和调控方式。
总结而言，根瘤菌亲和力与植物宿主相互作用的研究是一个复杂而具有挑战性的领域。
根瘤菌与植物宿主间共生特异性的分子机制研究
根瘤菌与植物宿主间共生特异性的分子机制研究植物宿主与根瘤菌之间的共生关系是生物学研究中引人注目的领域之一。
这种共生关系对植物的生长发育和生态系统的稳定性具有重要影响。
根瘤菌与植物宿主之间建立了一种彼此受益的共生关系，即植物为菌根提供有机物质和氮源，而根瘤菌则为植物提供土壤中难以获取的氮营养。
根瘤菌与植物宿主间的共生特异性是指某一种根瘤菌只与某种或某几种植物宿主建立共生关系，而对其他植物宿主则没有共生效应。
这种共生特异性是由分子机制所决定的，主要包括信号分子识别、共生基因表达调控和共生信号传递等方面。
首先，根瘤菌与植物宿主之间的共生特异性与信号分子识别密切相关。
根瘤菌通过感知植物的根系分泌物来判断是否适合建立共生关系。
植物根系分泌出诸如黄酮类、异黄酮类等信号分子，这些信号分子可以被根瘤菌感知并启动相应的共生基因表达。
在根瘤菌中，感应信号分子的识别主要由Nod因子受体进行。
Nod因子是一类由根瘤菌分泌的信号分子，它们与植物宿主的受体结合后，触发一系列的信号传导过程，从而启动共生基因的表达。
其次，共生特异性的分子机制中，共生基因表达调控起着重要作用。
在适合建立共生关系的植物宿主中，共生基因会被激活，从而开启共生关键过程。
共生基因的表达调控受到一系列转录因子的控制，这些转录因子能够感知并结合到特定的DNA序列上，并调控共生基因的转录水平。
一些研究发现，共生基因的表达调控与植物宿主内生素系统紧密相关。
例如，在一些植物宿主中，激素如激动素（auxin）和锥颗粒素（cytokinin）能够调节根瘤菌共生基因的表达水平。
通过调控相关转录因子的活性和转录水平，植物宿主能够实现对根瘤菌共生的控制。
最后，共生特异性的分子机制中，共生信号传递起着重要的角色。
共生信号传递主要通过植物宿主与根瘤菌之间的信号分子交互来实现。
一些研究发现，植物宿主的识别信号系统能够产生类似霉菌家族的信号分子，这些信号分子能够被根瘤菌识别并启动共生过程。
根瘤菌和豆科植物共生体系1
植物和细菌形成的共生体系主要是根瘤。 成熟根瘤的外形和大小，因植物种类、细
菌品系和环境条件而不同。
小的根瘤只有米粒大小，大的根瘤可以有黄 豆大小，甚至更大。 根瘤的形状可以分为两类：
一类以豌豆、苕子、苜蓿和三叶草的根瘤为代表， 这种根瘤是长枣形的； 另一类以大豆和花生的根瘤为代表，它们是圆形的，
生，有较好的固氮效果。红萍从鱼腥藻中得 到氮素养料，鱼腥藻在红萍腹腔内得到特殊 的生活环境。
3、蓝细菌和高等植物的共生
（1）、蓝细菌和裸子植物的共生
裸子植物苏铁科的一些属种的根细胞间有固氮蓝细 菌（念珠藻和鱼腥藻）生活，固氮。有蓝细菌生活 的根部发育成为膨大的二分杈或珊瑚状变型根。膨 大的变形根内部有一些细胞间的空腔，固氮蓝细菌 就生活在这些腔内。
如从豌豆根瘤内分离的根瘤菌可以在豌豆、蚕豆、
苕子等植物上形成根瘤，大豆只能和大豆根瘤中分离 出来的根瘤菌形成根瘤，而不能和从豌豆、紫云英等 植物中分离的根瘤菌形成根瘤。
根据根瘤菌在豆科植物上形成根瘤的专一性，构 成了“互接种簇”关系。
互接种簇—根瘤菌中的某一个菌株可感染一簇豆科 植物的多种植物。在同一互接种簇内植物，可以互 相地利用其根瘤菌形成根瘤，而不同互接种簇植物 之间则不能互接种簇形成根瘤，这种特性对根瘤菌 在生产中应用有重要意义，可以避免盲目性。
1、无限型根瘤
无限型根瘤具有顶端分生组织，在根瘤成熟后可继续 生长，使根瘤体积增大，甚至可以分叉。这类根瘤的 外表多为圆柱形、枣形、鸡冠状，如豌豆、三叶草和 苜蓿等植物的根瘤。 无限型根瘤具有下列主要结构： ①根瘤表皮和皮层；
典型的共生关系由微生物和植物两者形成特定 的组织形态。
研究得最多的是细菌和植物形成固氮器官
（根瘤和茎瘤）。
根瘤菌对植物根系发育的分子机制研究
根瘤菌对植物根系发育的分子机制研究植物的根系发育对于其生长和生殖至关重要。
在自然环境中，许多植物和根瘤菌形成共生关系，其中根瘤菌通过与植物根系共生结节中的氮固定，提供生物可利用的氮源，而植物则为根瘤菌提供适宜的生存环境。
这种共生关系对维持土壤氮循环至关重要，并且在农业生产中起到重要作用。
因此，了解根瘤菌与植物根系发育之间的分子机制对于提高农作物素质和土壤生态系统的可持续性至关重要。
根瘤菌感染植物根系的过程是一个复杂的相互作用过程，涉及到多个信号通路和基因调控网络的参与。
在根系的感染和结节的形成中，根瘤菌通过释放一系列信号分子来诱导植物的根毛发育，进而促进根瘤的形成。
根瘤菌释放的信号分子包括根瘤因子、信号素和水解酶等。
这些信号分子可以诱导植物根毛的弯曲和纤毛突起，为根瘤菌进入植物根系提供通路。
此外，根瘤菌还可以激活植物根系细胞的特定基因表达，从而启动根瘤的形成过程。
根瘤菌感染植物根系的分子机制包括两个重要的信号通路：Nod因子信号通路和Aux/IAA-ARF信号通路。
Nod因子是根瘤菌感染植物根系的主要信号分子，它能够通过与植物根系表面的识别受体结合，引发一系列的信号传递事件。
Nod因子信号通路的激活可以诱导根瘤素合成基因的表达和根瘤形成相关基因的激活，从而促进根瘤的形成和发育。
另一个重要的信号通路是Aux/IAA-ARF信号通路，它参与了植物根系的发育和形态建成。
研究发现，Aux/IAA基因家族在根瘤的形成和根母细胞的分裂中起着重要作用。
Aux/IAA蛋白在根瘤素信号通路和干扰素通路中起到关键的调节作用，并通过调控生长素的合成和信号传导来调节根系的发育。
在根瘤菌与植物根系互作的分子机制中，除了信号通路的调控外，还有一些关键基因的参与。
这些基因包括编码植物抗菌蛋白的基因、编码植物抗逆性相关基因和编码植物生长素合成酶的基因等。
其中，植物抗菌蛋白的基因参与了抗菌肽的合成和分泌，起到抵御根瘤菌感染的作用。
植物与根瘤菌的共生关系研究
植物与根瘤菌的共生关系研究植物与微生物之间有着多种不同类型的关系，其中的共生关系对于农业生产有着极为重要的意义。
在这些不同类型关系中，植物与根瘤菌之间的共生关系是其中一种比较重要的共生方式。
根瘤菌可以将氮气转化为植物生长所需的氨氮颗粒，从而为植物提供氮素。
与此同时，根瘤菌也从植物中获得了碳素和其他必需的营养物质。
这种共生关系从不同的角度亦被称为根瘤菌-植物相互作用、根瘤菜菌根共生等。
这种共生关系在农业生产中得到了广泛的应用，可增加农业产量，改善土壤肥力并减轻化肥的使用。
根瘤菌广泛存在于大多数奇穗科植物的根系中，包括白花豆、大豆、豌豆等，因此，这种共生关系对于这些植物的生长和发育具有非常重要的作用。
根瘤菌的种类非常多，且在不同的植物上具有不同的特性。
因此，在不同的场景下，不同的植物所具有的根瘤菌的特性也会有所不同。
这种共生关系的研究已经开展了很多年，并获得了许多重要成果。
但是，我们对根瘤菌与植物共生关系的了解还需要更深入和广泛的探索。
研究根瘤菌与植物共生关系时，关注点主要是探寻根瘤菌对植物的影响，以及它们之间的相互作用对土壤生态系统的贡献。
在这方面，研究人员们通过一系列的实验手段和分析技术，开展了很多有趣的工作。
以下就是一些常见的根瘤菌与植物共生关系研究的重要方向。
1. 根瘤菌的筛选在根瘤菌选择方向的研究中，研究人员首先需要收集不同的根瘤菌，这些根瘤菌可以来自自然界，也可以从农场或实验室中收集。
接着，研究人员会先进行一些初始的筛选工作，以确定哪些根瘤菌是可以共生衍化的。
2. 沟通信号在根瘤菌作为植物共生菌的过程中，它们与植物之间进行着复杂的交流。
植物通过向根瘤菌分泌信号分子的方式，来启动一个基于早期信号的互动过程。
研究人员对这种信号分子及其作用机制进行了深入的研究。
3. 生理生化研究人员通过使用先进的生理生化工具，包括GFP荧光标记，RNA测序，质谱法等，开发了一系列方法用于研究根瘤菌-植物相互作用。
根瘤菌与植物宿主间物质交换的机制研究
根瘤菌与植物宿主间物质交换的机制研究植物与根瘤菌之间建立共生关系，是一种重要的生物学过程。
根瘤菌通过与植物根系形成共生器官——根瘤，从而为植物提供固氮能力，进而增加土壤中的氮素供应。
在这个共生关系中，根瘤菌和植物宿主之间的物质交换起着至关重要的作用。
根瘤菌与植物宿主之间的物质交换主要通过根瘤形成、信号传递和还原氮酸根转化等过程进行。
首先，根瘤菌与植物根系的共生始于根瘤形成的过程。
根瘤是根瘤菌和宿主植物相互作用的产物，它为这两者提供了一个共生的环境。
根瘤发生的过程包括感染、侵入、内部感染和根瘤分化等阶段。
在感染阶段，根瘤菌通过释放信号分子诱导植物根毛发生改变，并在根毛乘过程中进入植物根部。
根瘤菌与宿主植物根部的结合通常需要复杂的分子互作和识别，例如植物根分泌的木质素和根瘤菌表面的结合蛋白等。
一旦根瘤菌进入植物根系，就可以侵入植物细胞，并通过侵入器释放效应分子来促进共生器官的形成。
其次，信号传递是根瘤菌与植物宿主之间物质交换的重要环节。
根瘤菌感染根系的过程中涉及了众多的信号分子的释放和响应。
根瘤菌通过产生和释放信号分子来诱导植物根部细胞发生改变，从而形成共生器官。
其中一个重要的信号分子是根瘤因子。
根瘤因子是由根瘤菌合成的一类有机化合物，这些化合物可以通过识别宿主植物中的受体而触发根瘤形成。
同时，植物也会产生诸如激素、蛋白激酶、钙离子等多种信号分子来响应根瘤菌的感染。
信号分子的释放和响应过程中，植物细胞与根瘤菌的相互作用起到了至关重要的作用。
最后，还原氮酸根转化是根瘤菌与植物宿主之间物质交换的重要过程。
一旦根瘤形成，根瘤菌会通过固氮酸还原酶将土壤中的游离氮酸根转化为氨，植物便可以利用这种转化产生的氨来满足自身的需求。
还原氮酸根转化通常发生在根瘤器官的植物共生细胞中，这些细胞为根瘤菌提供了合适的环境来进行固氮酸的转化。
还原氮酸根转化的过程中，根瘤菌通过还原酶将氮酸根还原为氨，并从根瘤器官释放出固定的氮，供植物利用。
豆科植物与根瘤菌-完整版PPT课件
上方图展示的是未经 处理的火炬松的根系， 下方图展示的是拌过 根瘤菌的火炬松的根 系，这种根系有利于 矿质元素及水的高效 吸收。
5
优质牧草苜蓿 也是豆科植物， 其根部的固氮 菌能将空气中 的氮转变为含 氮的养料。
退 出6
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
豆科植物与根瘤菌
1
豆科植物的根瘤（内含根瘤菌）
2
大豆的根瘤
豆科植物与根瘤菌之间有着密切的互利共生关系。 植物体供给根瘤菌有机养料，根瘤菌则将空气中的 氮转变为含氮的养料，供植物体利用。
3
豌豆的根瘤
根瘤菌的形态 （根瘤菌呈棒槌形，“T” 形或“Y”形，是一类需 氧的异养细菌，不同的根 瘤菌，各自只能侵入特定 种类的豆科植物。）
根瘤菌与植物宿主间蛋白质互作的研究进展
根瘤菌与植物宿主间蛋白质互作的研究进展植物与根瘤菌之间存在着一种独特的共生关系，这种关系被称为根瘤共生。
在这个共生过程中，根瘤菌通过诱导寄主植物形成根瘤来提供氮源供宿主植物吸收，而植物则提供根瘤菌所需的有机物和栖息环境。
根瘤菌与植物宿主之间的蛋白质互作机制是共生过程的关键，近年来，对其进行的研究取得了很多重要进展。
根瘤形成是根瘤菌与植物宿主互作的第一步。
根瘤菌通过产生一种称为根瘤因子（Nod factor）的信号分子来感知和侵染宿主植物的根部。
根瘤因子被宿主植物特异性地识别，从而导致根瘤的形成。
研究发现，根瘤因子的识别与植物的感受机制密切相关，涉及到一系列的受体激活及信号转导过程。
近年来的研究表明，根瘤因子的感知和转导机制在不同植物种类中存在差异，这为进一步研究根瘤菌与植物宿主间蛋白质互作提供了新的方向。
根瘤菌和植物宿主之间的蛋白质互作还可以通过根瘤囊泡和植物根系间的交流进一步深化。
根瘤囊泡是根瘤菌与植物共生过程中的重要组成部分，它是由宿主植物根皮细胞特化形成的。
研究发现，根瘤囊泡扮演着通过包裹根瘤菌细胞并形成共生单位的关键作用。
同时，根瘤囊泡还可以通过根瘤囊泡蛋白质（VAP）与根瘤菌细胞进行相互作用。
根瘤囊泡蛋白质可以帮助根瘤菌及时逃避宿主植物的免疫系统，从而促进根瘤菌与植物宿主的共生互作。
除了根瘤囊泡，细胞内的物质交流也是根瘤菌与植物宿主蛋白质互作的重要环节。
研究发现，根瘤菌能够通过分泌一系列的效应蛋白来调控宿主植物细胞生理过程，从而为共生提供有利条件。
这些效应蛋白可以操纵宿主植物的信号转导网络，影响宿主细胞的生长和发育。
此外，根瘤菌还能够改变植物的激素水平，例如促进植物生长素的合成，以增加植物的生长。
这些研究成果为探究根瘤菌与植物宿主间的蛋白质互作提供了重要的线索。
另外，最近的研究还发现，根瘤菌与植物宿主蛋白质互作不仅限于根瘤形成和根瘤囊泡的形成。
根瘤菌可以通过改变植物的根部解剖结构和激活特定基因来促进共生。
根瘤菌与大豆共生关系
ห้องสมุดไป่ตู้物固氮研究方向
• 当前迫切需加强豆科育种及根瘤菌应用基础研究， 如优选的豆科植物品种与高效根瘤菌匹配
• 突破根瘤菌剂能较长期保存的瓶颈；根瘤菌剂使 用的最有效技术及相应机具改革等
我国生物固氮发展形势
• 目前我国已为中国豆科作物接种根瘤菌准备了充足的种质 资源和新的认识，大豆生物固氮的大面积推广指日可待。
• 据悉，2008年国家将开始在山西、江西、湖南、广西、安 徽5省（区）试点种植豆科绿肥5万亩，并进行财政补贴。 同时，生物产业发展已写入“十一五”规划———绿色农用 生物产品专项实施方案：推动新型高效生物肥料产业化， 开发高效固氮产品等。农业部已将大豆种植产业技术体系 试点立项，推广接种根瘤菌。
• 在广大农区，建立豆科植物———根瘤菌与禾本科及其它 经济作物间套轮作体系，充分发挥生物固氮作用，将化学 氮肥用量降至最低限 。
常可观的氮肥，生物固氮的贡献更大。
生物固氮的意义
• 扩大豆科植物—根瘤菌共生体系，是我国减少化学氮肥用 量的最有效途径”众所周知，氮肥是高能耗产品，减少化 学氮肥的投入，对于缓解我国的能源紧张有重大意义。
• 氮素作为农业生产中的重要化学元素，随着作物产量的不 断提高，氮肥的使用量不断提高，造成作物种植成本提高， 土壤质量下降，而根瘤的生物固氮可以为其宿主植物提供 足够的氮源。深入探究大豆与根瘤菌之间的共生原理，分 析根瘤的形成过程，并初步运用基因工程方法构建转MYB 基因烟草模型。对农业生产中氮肥使用量的减少及土壤土 质的提高具有重要作用，对降低农业生产成本亦有显著意 义。
生物固氮是生命科学中的重大基础研究课 题之一, 它在生产实际中发挥着重要作用: 为植 物特别是粮食作物提供氮素、提高产量、降低 化肥用量和生产成本、减少水土污染和疾病、 防治土地荒漠化、建立生态平衡和促进农业可 持续发展。因此，二者之间的共生原理及固氮 过程一直以来是人们研究的重要课题。
根瘤菌和豆科植物共生体系1
（一）、根瘤（和茎瘤）的外形
▪植物和细菌形成的共生体系主要是根瘤。 ▪成熟根瘤的外形和大小，因植物种类、细菌
品系和环境条件而不同。
▪小的根瘤只有米粒大小，大的根瘤可以有黄
豆大小，甚至更大。
▪根瘤的形状可以分为两类：
一类以豌豆、苕子、苜蓿和三叶草的根瘤为代表， 这种根瘤是长枣形的；
先锋生命。
（2）、蓝细菌和苔藓植物的共生
有些苔藓植物的体腔中也有固氮蓝细菌的共生。
2、蓝细菌同水生蕨类植物的共生
▪满江红是水生蕨类植物的一个属，俗称红萍
或绿萍。它们在稻田和池塘等水面上生长迅速， 在我国南方是一种很好的水田绿肥。
▪蓝细菌中的鱼腥藻可在红萍鳞叶腹腔中共生，
有较好的固氮效果。红萍从鱼腥藻中得到氮 素养料，鱼腥藻在红萍腹腔内得到特殊的生 活环境。
树木根的活性部分，明确指出这是真菌和植物根的共 生联合体，并且首次采用了菌根这一术语，这类真菌 也就被称为菌根菌。
▪植物形成菌根是普遍现象，自然界大部分植物都具
有菌根，菌根对于改善植物营养、调节植物代谢、增 强植物抗逆性都有一定作用。
第二节 固氮根瘤
在各类共生体系中由细菌和植物形成的固氮器 官根瘤和茎瘤是典型的代表，在理论研究和应 用方面都是最重要的一类。
几内亚发现榆科植物中的根瘤是由典型的根瘤 菌形成的共生体系，以后陆续发现了更多的种 也能结瘤固氮。
•它们都是木本植物，包括小灌木和高大20m
的大树；
•是新垦慌的速生先锋植物，在各种土壤上均
能生长，甚至在火山灰和石灰石上发育的贫瘠 土壤上也能繁衍。
（三）、弗兰 克氏放线菌和植物共生体系
•弗兰克氏菌和高等植物共生固氮的研究也