根瘤菌→豆科植物
豆科植物和根瘤菌在生态环境中的地位和作用
２ ０ １ ３年 ８月 ・ 第３ ０卷 ・ 第 ４期 ： ７ — １ ２
Ａｇ ｒ ｏ －Ｅｎｖ ｉ ｒ ｏｎ ｍｅ ｎｔ ＆ Ｄｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐｍ ｅ ｎｔ
Ａｕ ｇ ｕｓ ｔ ２ ０１ ３。 Ｖｏ １ ． ３０‘ Ｎｏ ． ４： ７ －１ ２
豆科 植 物 和 根瘤 菌在 生态 环境 中 的地位 和作 用
赵 叶舟 ， 一 ， 王浩铭 ， 一 ， 汪 自强 ，
（ １ ． 浙江大学农业与生物技术学院 ， 浙江 杭州 ３ １ ０ ０ ５ ８ ； ２ ． 无锡一 浙江大学生物农 业研究 中心 ， 江苏 无锡随着我国人 口的增加和城市化进程 的加快 ， 人类对土地资源 的需求不 断增 加 ， 土地使用 的透支趋势 明显 ； 另一方 面大量使
用农用化学物质 ， 对生态环境 的胁迫增大。 豆科植物在根系中因其 可与根瘤菌共生形成特殊结构——根瘤 ， 具有生物 固氮作用而受 到广泛关注 。种植豆科植 物 ， 利用豆科植物和根瘤菌形成 的共生 固氮体系可 以减少氮肥的投入 ， 增加土壤 的有机质含量 ， 改善土壤 生态环境 ， 是一种天然 的利于生态环境的农业生产方 式。 本文介 绍了豆科植物和根瘤菌的一些重要 特征 ， 论述 了豆科植物与根瘤菌
共生 的关系 ， 表明发 展豆科植物对 于生态环境的修复 、 维持土地 的生产力以及节能减排方 面的重要作用 ， 以期为改善生态环境提供
一
些可参考 的方法和依据 。
中 图分 类 号 ： Ｘ１ ７ ２ 文 献标 志码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ５ － － ４ ９ ４ ４ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ４ — ０ ０ ０ ７ — ０ ６
关键词 ： 生态环境 ； 豆科植物 ； 根瘤菌 ； 固氮作用 ； 环境友好
根瘤菌对植物根系形成的调控研究
根瘤菌对植物根系形成的调控研究植物根系是植物生长发育的重要部分，它扎根于土壤，为植物提供水分和养分的吸收，同时也对植物的稳定性和耐逆性起着重要作用。
而根系发育的调控则是一个复杂的过程，受到外源胁迫和内源信号的影响。
近年来，研究发现，根瘤菌在植物根系形成中起着重要的调控作用。
根瘤菌是一类与豆科植物共生的细菌，它通常通过侵入植物根系内部，与植物形成共生结构——根瘤。
这种共生关系使得植物能够吸收大量的氮，从而提高其生长和发育的能力。
根瘤菌通过根瘤形成过程中的信号交流，与植物根系相互作用，共同调控根系的形成。
研究表明，根瘤菌与植物根系形成的调控主要通过两种方式实现：一种是分泌信号分子，另一种是改变植物根系发育的基因表达。
根瘤菌通过分泌Nod因子（Nod factor），与植物根系中的受体结合，启动一系列的下游信号通路，最终促进根瘤的形成。
Nod因子诱导了植物根毛的卷曲和感染，从而创建了与根瘤菌共生的结构。
此外，根瘤菌还通过改变植物根系中的基因表达，参与调控根系的形成。
研究发现，根瘤菌感染植物根系后，会激活一系列的基因表达，并产生多种信号分子，调控植物根系发育相关基因的表达。
比如，根瘤菌感染后会激活根瘤诱导基因（ENOD）家族的表达，这些基因编码的蛋白质参与了植物根瘤形成的过程。
此外，研究还发现，根瘤菌感染后，部分植物基因表达发生改变，这些基因参与植物根系的生长和发育调控。
根瘤菌对植物根系形成的调控还涉及到植物的生理过程。
研究发现，根瘤菌能够通过改变植物根系的植物激素水平，调节根系的形成。
比如，根瘤菌感染后，会促进植物茎秆中的激素赤霉素的合成，从而促进根系的生长和伸展。
此外，根瘤菌还能够调控植物根系中的氮代谢过程，提高植物对氮的吸收和利用效率。
总结起来，根瘤菌对植物根系形成起着重要的调控作用。
其通过分泌信号分子、改变植物根系基因表达和调节植物激素水平等多种方式，与植物根系相互作用，并最终促进根系的形成。
深入研究根瘤菌对植物根系形成的调控机制，有助于我们更好地理解植物与根际微生物的共生关系，为植物根系生长发育的调控提供理论基础，进而为农业生产和环境保护提供科学依据。
植物的共生关系和互惠共生
植物的共生关系和互惠共生植物是自然界中最为丰富和多样的生物群体之一，它们与其他生物之间存在着种种关系。
其中最为特殊和重要的关系之一便是植物之间的共生关系和互惠共生。
本文将探讨植物的共生关系及其互惠共生的重要性。
一、共生关系的定义共生关系指的是在自然界中，不同物种之间相互依存，相互影响、相互作用的一种生物关系。
在植物界中，共生关系包括亲子关系、竞争关系、拮抗关系等。
互惠共生是植物共生关系中的一种形式，它发生在两个或多个植物种之间，彼此通过相互合作来获取相互利益。
二、共生关系的种类1. 根瘤菌与豆科植物根瘤菌与豆科植物之间存在着一种重要的互惠共生关系。
豆科植物的根部有一种特殊的结构——根瘤，根瘤中寄生着与其共生的根瘤菌。
根瘤菌能够将空气中的氮转化为植物可吸收的氨，为植物提供氮源。
而豆科植物则通过根瘤中的根瘤菌吸收氮素，从而实现互惠共生。
2. 金针菇与杨树金针菇与杨树之间是一种典型的互惠共生关系。
金针菇利用杨树的树根为其提供养分和庇护所，而金针菇分解树根中的有机物质，使之更易被植物吸收。
因此，金针菇能够得到合适的生长环境，同时也能为杨树提供一定的养分。
3. 锈菌与百合锈菌与百合之间的关系存在着互惠共生。
锈菌寄生在百合植物的叶片上，通过与百合植物的共生关系，它们能够共同抵抗病虫害的侵袭，提高植物的抗病能力。
同时，百合也能够从锈菌体内获取一些必需的养分，使其生长得更加健壮。
三、互惠共生的意义和价值互惠共生对于植物的生存和繁衍具有重要意义。
首先，互惠共生可以提高植物的抗病能力。
植物通过与其他物种共生，能够获得病虫害抵抗能力更强的优势基因，从而提高自身的抵抗能力，减少病虫害的侵害。
其次，互惠共生可以扩大植物的养分获取范围。
不同植物之间通过互惠共生，能够共享养分资源，使得植物能够在有限的土壤中获取更多的养分，增加生长时的竞争力。
再次，互惠共生能够提高植物的生存能力。
植物通过与其他物种共生，能够获得一些特殊环境中的生存优势，例如抵御极端气候、适应高盐碱等环境。
豆科植物与根瘤菌共生关系的形成、特点及其应用建议
豆科植物与根瘤菌共生关系的形成、特点及其应用建议作者：李滢洁，李尔立来源：《种子科技》 2017年第3期李滢洁，李尔立（沈阳市回民中学，辽宁沈阳 110004 ）摘要：豆科植物与根瘤菌的共生体系是生物固氮的重要途径，在农业生产中具有广阔的应用前景。
利用文献法对相关研究资料进行了梳理，对豆科植物和根瘤菌共生关系的概念、形成机制及特点进行了深入分析，在此基础上，提出了运用豆科植物-根瘤菌共生体进行生物固氮的注意事项。
关键词：豆科植物；根瘤菌；共生；生物固氮文章编号： 1005-2690（2017）03-0097-02中图分类号： Q945.13；S154.3文献标志码：A通过对高中生物必修三第四章《种群和群落》的学习，笔者对植物的共生现象产生了浓厚的兴趣，进而产生了对豆科植物与根瘤菌共生现象进行研究的兴趣。
通过查找文献资料，对共生关系的概念和分类、豆科植物与根瘤菌互利共生关系的形成机制、特点以及在农业生产方面的应用等问题进行了梳理。
1 共生关系的概念及其分类共生一词，在希腊文中的字面意思是“共同”和“生活”，是指两种生物体的交互作用。
在大多数情况下，具有共生关系的双方支配资源的实力是不对等的，甚至是悬殊的。
根据共生双方资源分配方式的不同，共生关系主要分为竞争共生、寄生和互利共生3种类型。
竞争共生一般存在于同种生物之间，这是由于生态位的重叠以及资源的稀缺性造成的，竞争者为了提高自身适应度，从而对同类之间进行攻击，以图占据更多生存和繁衍优势；寄生是指较小的生物体依附于较大生物体的体表或者内部，从宿主身上得到资源，接受宿主生物提供的养分；互利共生是指双方以彼此利益为前提形成互利关系，一般把个体比较大的生物体称之为“宿主”，如榕树、豆科植物、丝兰等，把个体较小的生物体称之为“共生体”，如榕小蜂、根瘤菌、丝兰蛾等。
共生关系包括外共生和内共生，双方在未结合时能够独立生存的共生关系，称为外共生。
相反，共生双方不能独立生存的关系叫作内共生。
大豆与根瘤菌的共生关系
大豆与根瘤菌的共生关系同学们！今天咱们来聊聊大豆和根瘤菌之间那超神奇的共生关系。
咱先来说说大豆吧。
大豆可是一种很常见的农作物呢，我们平时喝的豆浆、吃的豆腐，很多都是用大豆做的。
大豆长得可精神啦，有绿色的叶子，还有一串串饱满的豆荚。
那根瘤菌又是啥呢？根瘤菌啊，它是一种小小的微生物，我们用眼睛可看不到它哦。
虽然它很小，但是作用可大着呢！大豆和根瘤菌之间就有着一种特别的共生关系。
啥叫共生关系呢？就是它们两个在一起，互相帮助，谁也离不开谁。
当大豆的种子种到土里的时候，根瘤菌就会悄悄地靠近大豆的根。
然后呢，根瘤菌就会钻进大豆的根里面，在那里安个家。
大豆的根也不生气，反而很欢迎根瘤菌的到来呢。
为啥大豆会欢迎根瘤菌呢？这是因为根瘤菌有一个超厉害的本领，它能把空气中的氮气变成大豆可以用的营养物质。
同学们都知道，空气里大部分都是氮气，但是我们人和植物可不能直接用氮气。
根瘤菌就像一个小魔法师，把氮气变成了大豆能吸收的氮肥。
这样一来，大豆就有了足够的营养，可以长得更壮实，结出更多的豆荚。
那根瘤菌为啥要帮大豆呢？嘿嘿，这是因为大豆也会回报根瘤菌哦。
大豆会给根瘤菌提供一些糖分和其他营养物质，让根瘤菌也能好好地生活。
这样，大豆和根瘤菌就形成了一种互利互惠的关系。
有了根瘤菌的帮助，大豆在生长过程中就不需要那么多人工施的氮肥了。
这不仅能节省农民伯伯的成本，还对环境有好处呢。
因为人工施的氮肥太多的话，会污染土壤和水源。
而且呀，这种共生关系还能让土壤变得更肥沃。
当大豆收获后，根瘤菌留在土壤里，继续为下一季的农作物提供氮肥。
这样，土壤里的营养就会越来越丰富，其他的农作物也能长得更好。
同学们，你们想想看，大豆和根瘤菌多聪明呀！它们不用说话，就能互相合作，一起成长。
这种共生关系真的是大自然的一个奇妙创造呢。
在我们的生活中，也有很多像大豆和根瘤菌这样互相帮助的例子哦。
比如我们和朋友之间，互相分享快乐，互相帮助解决问题。
还有在一个班级里，同学们一起学习，一起进步。
根瘤菌共生固氮量
根瘤菌共生固氮量
根瘤菌是一类与豆科植物（如豆类、蚕豆、红豆等）共生的微生物，它们通过与植物的根部形成根瘤来建立共生关系。
这种共生关系中，根瘤菌通过固氮作用将大气中的氮气转化为植物可用的氨基氮，从而为植物提供了一种重要的营养来源。
根瘤菌共生固氮量的大小受多种因素影响，包括根瘤菌菌株的特性、植物的品种和生长条件等。
通常情况下，根瘤菌与豆科植物的共生固氮量较高，其固氮效率也相对较高。
一般来说，根瘤菌共生固氮量的范围可以从几十到几百千克/公顷不等。
然而，具体的固氮量还受到其他环境因素的影响，如土壤氮含量、温度、湿度和土壤pH等。
在实际应用中，为了提高豆科植物的共生固氮量，可以采取一些措施，如选择高效根瘤菌菌株、优化土壤条件、提供适量的磷肥和钾肥等。
此外，根瘤菌共生固氮量的测定通常需要使用一些技术方法，如同位素标记法和土柱实验等，以准确测定所固定的氮量。
总的来说，根瘤菌共生固氮通过与豆科植物的共生关系，为植物提供了重要的固氮能力。
探索和优化根瘤菌共生固氮量的机制和影响因素，对于提高农作物的氮素利用效率和减少化肥施用对环境的负担具有重要意义。
根瘤菌作用
根瘤菌作用根瘤菌是一类共生细菌，与植物的根系进行共生关系，为植物提供有益的氮源。
根瘤菌主要作用于豆科植物，如大豆、花生等。
根瘤菌通过与植物根系的共生关系，可以将空气中的氮气转化为能被植物吸收利用的氮源。
这是因为根瘤菌具有一种特殊的酶，能将氮气转化为氨氮。
这种酶叫做氮酶，能在根瘤菌根瘤中催化氮气与氢结合生成氨氮。
而氨氮是植物正常生长所必需的一种营养物质，它可以被植物根系吸收利用来合成蛋白质等生物大分子，促进植物的生长发育。
此外，根瘤菌还通过与植物根系的共生关系，改变了植物的根系形态结构。
根瘤菌感染植物根系后，会在根系的表皮上形成一种囊状物，这就是根瘤。
根瘤的形成会导致根系的外观发生明显的变化，例如变得肿大并呈现红色或黄色。
这是因为根瘤组织内富含了大量的根瘤菌和氢根。
氮源的输入促使豆科植物根系发生形态上的变化，使得植物根系能更好地吸收和利用氮源，提高对氮肥的利用效率。
根瘤菌还能制造出一种特殊的物质，称为根瘤因子，它能与植物根系的细胞膜发生结合，从而使根瘤菌能更加牢固地附着在植物根系上。
根瘤因子能惠及植物细胞系、维持根瘤菌与植物根系的相互作用关系。
根瘤菌对于植物而言具有重要的生物学作用。
首先，根瘤菌能促进植物的生长和发育。
豆科植物在与根瘤菌共生后，能更好地吸收和利用氮源，从而提供了对植物生长发育所需的氮肥。
此外，通过共生关系，植物的根系结构改变，根系表面积增加，有助于植物吸收养分和水分。
其次，根瘤菌能够提高土壤的氮肥利用效率，并改善土壤质量。
根瘤菌通过共生与植物根系结合，将空气中的氮气转化为植物可以利用的氮源，减少了氮肥的使用。
同时，根瘤菌可以改善土壤质量，增加土壤肥力，使得土壤更加适合植物生长。
最后，根瘤菌对于农业发展具有重要意义。
根瘤菌能为农作物提供免费的氮肥，降低农业生产成本，提高农业生产效益。
通过与根瘤菌共生的农作物，使得农田中的植物可以更好地吸收和利用氮气，减少了化学氮肥的使用，降低了肥料的投入。
根瘤菌在植物抗逆性中的作用研究
根瘤菌在植物抗逆性中的作用研究植物是我们赖以生存的重要资源，然而，面临气候变化、病害侵袭和环境污染等各种逆境时，植物的生存能力往往受到严重威胁。
植物逆境抗性的研究一直是植物科学领域的热点之一。
近年来，研究人员发现根瘤菌在植物抗逆性中扮演着重要的角色。
本文将介绍根瘤菌的功能和作用机制，以及它在植物抗逆性中的研究进展。
根瘤菌是一类与豆科植物共生的细菌，它能够与豆科植物根系形成共生结构——根瘤。
根瘤菌通过固氮酶的活化，将大气中的氮转化为植物能够利用的形式，从而提供植物所需的氮源。
此外，根瘤菌还能够合成植物生长所需的生物活性物质，如激素和酶类，在促进植物生长与发育过程中发挥重要作用。
研究人员发现，根瘤菌不仅在植物的生长发育中起着重要的作用，还对植物的抗逆性具有一定的调节作用。
根瘤菌通过与植物根系形成共生结构，能够改善植物的逆境抗性。
首先，根瘤菌产生一些促进植物生长的激素，如赤霉素和细胞分裂素，从而增加植物的耐受力。
其次，根瘤菌能够合成一些抗氧化物质，如超氧化物歧化酶和过氧化酶，能够帮助植物中和过多氧化物质，减轻氧化应激对植物的伤害。
此外，根瘤菌还能够诱导植物产生一些抗逆蛋白，如热休克蛋白和亲脂蛋白等，来增强植物的耐受性。
这些功能使得根瘤菌能够在植物逆境抗性的调控中发挥重要作用。
与此同时，研究人员还对根瘤菌的作用机制进行了深入的研究。
首先，根瘤菌与植物根系之间的共生结构增加了根瘤菌与植物根系之间的物质交换，使得植物能够更有效地获取养分和水分。
其次，根瘤菌能够将大气中的氮转化为植物可利用的形式，提供植物所需的氮源。
此外，根瘤菌通过诱导植物内源性抗氧化系统的激活，来帮助植物应对氧化应激。
最后，根瘤菌可以通过诱导植物产生一些抗逆蛋白，来提高植物的耐逆能力。
近年来，研究人员通过利用分子生物学和生物化学等研究手段，揭示了根瘤菌在植物抗逆性中的作用机制，为我们深入了解植物逆境抗性提供了重要的理论基础。
同时，研究人员还通过构建合适的基因工程菌株，或通过诱导植物表达一些与根瘤菌共生有关的基因来增强植物的抗逆性。
豆科植物与根瘤菌是什么关系
豆科植物和根瘤菌之间存在一种特殊的共生关系。
根瘤菌是一类可以与豆科植物建立共生关系的土壤细菌，主要属于Rhizobia属和Bradyrhizobium属。
这种共生关系的形成是通过根瘤菌和豆科植物根系之间的相互作用来实现的。
当豆科植物的根系与适宜的根瘤菌接触后，根瘤菌会通过根毛进入植物的根内，并在根皮质细胞内形成根瘤。
根瘤是由根瘤菌引起的结构，具有肿大的特点。
在根瘤中，根瘤菌与豆科植物建立起一种特殊的共生关系。
根瘤菌会固氮作用，将空气中的氮转化为植物可利用的氨态氮，为植物提供了足够的氮源满足其发育需要。
同时，根瘤菌也会从植物中获得所需的碳源，满足自身的生长和繁殖。
这种共生关系对豆科植物的生长发育和生态适应具有重要意义。
由于固氮作用的存在，豆科植物不需要依赖于土壤中的氮肥，可以生长在氮贫瘠的土地上。
因此，豆科植物具有较强的适应性和竞争力，在农业和生态系统中具有重要的地位。
此外，豆科植物与不同种类的根瘤菌建立不同的共生关系，这种选择性使得豆科植物能够与各种环境条件下的根瘤菌合作，在不同土壤区域内都能正常生长和发育。
这也是豆科植物能够广泛分布于全球各地的重要原因之一。
豆科植物与根瘤菌
生物无论生活在什么样的环境中,它们都
会与周围环境产生相互作用。如草原上的 跳鼠，既能与草地和鹰等生物产生相互作 用，又与非生物的土壤等产生相互作用。
第1节 生物与环境的相互作用
读图：
图中植物形态的变化主要是受了环境中什么因 素的影响？
风
阳光
读图：
图中植物的分布主要是受了环境中什么因素的 影响？
分工
“社会性”群聚
合作
（如蜜蜂、蚂蚁、白蚁等）
“非社会性”群聚
（如飞蝗、鱼类、鸟类、草食性动物等）
种内斗争：争夺食物、空间或配偶等
两只雄鹿为 争夺配偶
而争斗
农田里的小麦之间争夺阳光 、养料和水分
大蝌蚪吃小蝌蚪
2.种间关系
互惠：彼此有利，分开后能独立生活，也叫种间协作 如：花与蝴蝶
共生：彼此有利，分开后不能独立生活 如：豆科植物与 根瘤菌、地衣与真菌和藻类
2.植树造林既美化环境，又能净化空气、防风 固沙、调节气候、保持水土。
生物对环境的影响
①生物对无机环境的影响
②生物对其他生物的影生响物不断从环境中获取营
养物质，又不断将代谢产
③人类活动对人类生主物无存要机(环指氧环、种境境C间的O关2影、系响水：)如排放到
互利共生、竞争、寄 人生类、目捕前食导等致的全球性五 大危机：人口、粮食、资 源、能源、环境等。
生物与环境的相互作用的结果:
现存生物都具有与其生活环境相适应的形态结 构和生活方式。
叶变为刺，茎肉质
虫媒花(鲜艳、甜) 风媒花(干、轻、多)
保护色：动物适应栖息环境而具有与环境色彩相似
的体色。
叶 蝉
舟 蛾
巴 西
极利地狐
斯 克 蜥 蜴
浅析根瘤菌在大豆种植中的作用
浅析根瘤菌在大豆种植中的作用大豆根瘤菌是一种活的微生物制剂根瘤内的根瘤菌与豆科植物互利共生：豆科植物通过光合作用制造的有机物,一部分供给根瘤菌;根瘤菌通过生物固氮制造的氨,则供给豆科植物。
,它固定空气中游离的氮供给大豆,以满足大豆对氮素的需求,是大豆增产、节肥、减少污染的好措施,受到世界各地研究人员的重视。
一、根瘤菌的作用1.固氮作用大豆根瘤菌以大豆光合作用产物为能源,将空气中的氮素转变成大豆生长发育所需要的营养元素,根瘤菌与大豆是共生固氮的关系,开始大豆根瘤菌固氮很少,到开花至鼓粒初期是大豆根瘤菌固氮的高峰,以后由于豆粒发育消耗了大量植株光合产物,限制了对根瘤菌养分的供应,根瘤菌逐渐衰老,固氮能力下降。
大豆根瘤菌在大豆生长中起着非常重要的作用。
大豆一生需要氮肥60%左右是大豆根瘤菌提供的,其余的由土壤和肥料提供。
而大豆籽粒中的氮素,根瘤菌提供80%左右,土壤和肥料中的氮素大部分供给大豆根、茎、叶的生长。
2.增产作用经过施用根瘤菌增加了根瘤菌的数量和重量,提高了大豆固氮能力。
表现出大豆生长旺盛,产量增加。
经科研站几年试验,都有不同程度的增产趋势。
不同年份不同品种增产幅度不同,土壤肥沃、年内雨量分布合理增产多;重茬地或根腐病发病重的地块增产少。
经过几年试验统计,一般增产0.7-14%,平均增产5.8%。
3.减少氮肥施用量大豆根瘤菌在固氮之前,植株生长需要一定的氮素,但施氮过多会抑制根瘤菌生长,从而影响根瘤菌固氮能力,影响产量,所以在施根瘤菌条件下应施多少氮肥,使作物既不缺氮,又不出现氮素过剩。
科研站以前做了这方面的研究,认为接种根瘤菌后,施纯氮1kg左右大豆增产最多,根据我们现在施肥水平施入根瘤菌可节省2kg左右的尿素。
二、根瘤菌在大豆种植技术应用大豆生产中使用根瘤菌是一项成熟的、广泛使用的技术,能够大幅度地提高大豆生长期中的自身固氮能力,供给充足的氮素,供大豆生产所需。
大豆根瘤菌有液体、固体两种剂型。
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
豆科植物根瘤菌的固氮原理
豆科植物根瘤菌的固氮原理
豆科植物根瘤菌固氮原理是指豆科植物与根瘤菌共生，根瘤菌能够将大气中的氮气转化为植物可利用的氮源。
根瘤菌通过一种叫做鞭毛原肽（Nod因子）的分泌物引起了豆科植物根系突起菌根，根瘤菌进入植物根部后，在植物的根皮层形成一个被称为根瘤的结构。
根瘤起到一个保护根瘤菌的作用，而根瘤菌能为植物提供固氮作用。
固氮过程中，根瘤菌中的一种酶叫做固氮酶能够将空气中的氮气转化为植物可利用的氨，这个过程称为固氮反应。
固氮酶包括两个亚基，一个叫做铁蛋白亚基，能够与氧气发生反应，另一个叫做铁-硫蛋白亚基，能够与氮气发生反应。
在豆科植物根瘤中，铁蛋白亚基中的铁元素起到了催化固氮反应的作用。
植物根瘤菌的固氮作用可以提供植物所需的氮源，使植物能够生长和繁殖。
豆科植物和根瘤菌共生的关系是一种互利共生关系，植物提供根瘤菌所需的碳源，而根瘤菌通过固氮作用为植物提供氮素。
这种共生关系在农业生产中起到了重要的作用，可以减少对化肥的依赖，提高土壤的肥力。
豆科植物固氮原理
豆科植物固氮原理豆科植物是一类重要的固氮植物，其拥有特殊的能力将空气中的氮气转化为植物可以吸收和利用的氨氮。
这种固氮过程是通过与共生微生物根瘤菌（Rhizobium）的共生关系来实现的。
以下将详细介绍豆科植物固氮原理。
1. 根瘤的形成：根瘤菌是一类可以与豆科植物共生的细菌，在土壤中广泛存在。
当豆科植物的根部与根瘤菌接触时，根瘤菌会侵入植物的根部，并在根皮层中形成小肿块，即根瘤。
根瘤通过植物和根瘤菌的信号分子的相互作用来实现，植物会释放出一种叫做视黄醇的信号物质，而根瘤菌则会释放出纤毛素（Nod factor）进一步诱导根瘤的形成。
3. 固氮作用：固氮酶是根瘤菌合成的一个复杂酶，它由铁蛋白（Fe protein）和钒铁蛋白（MoFe protein）组成。
其中钒铁蛋白是氮酶的活性部分，可以将氮气转化为氨氮。
这个转化过程需要高能量供应，因为氮气分子的三键是相当强的。
固氮酶的反应需要豆科植物为根瘤提供能量，通常是通过光合作用产生的葡萄糖。
4. 氨氮的吸收和利用：固氮酶在氮ase释放出氨氮之后，豆科植物的根系通过氨根转运蛋白（ammonium transporter）将氨氮转运至植物细胞。
在植物细胞内部，氨被谷胱苷酸合成酶（glutamine synthetase）和谷氨酰胺合成酶（glutamate synthase）进一步转化为氨基酸和其他有机氮化合物。
这些有机氮化合物可用于植物的生长和发育。
总之，豆科植物固氮的原理是通过与根瘤菌的共生关系，根瘤菌中的固氮酶可以将氮气转化为植物可利用的氨氮。
这种共生关系对于豆科植物的生长和发育具有重要的意义，同时也有助于土壤氮素的循环和维持生态系统的平衡。
种豆科植物提高土壤肥力的原因
种豆科植物提高土壤肥力的原因种豆科植物是一类与一些植物共同属于豆科（Fabaceae）科的植物。
豆科植物包括大豆、花生、小扁豆、红豆等。
这类植物在农业和园艺领域中具有广泛的应用，它们不仅为人类提供蛋白质和营养丰富的食物，还能提高土壤肥力。
种豆科植物提高土壤肥力的原因包括它们的根瘤共生作用、氮肥固定、有机质添加和矿物质吸收。
首先，豆科植物与一些根瘤菌共生，形成根瘤共生作用。
这些根瘤菌能够与豆科植物的根系中的细胞形成共生关系。
在这种共生关系中，细菌为植物提供了固态氮源。
细菌通过与植物根的共生结节合作，将大气中的氮气固定为植物可以利用的形式，即摄取氮气转化为氨等化合物，并将其供给植物使用。
这种共生关系大大促进了土壤中氮的供应，提高了土壤的肥力，并且减少了农民需要使用化学氮肥的数量。
根瘤共生作用是豆科植物具有提高土壤肥力的重要原因之一其次，豆科植物通过氮肥固定作用提高土壤肥力。
在根瘤共生作用的帮助下，豆科植物能够固定大量的氮气，并将其转化为植物可利用的形式。
这种过程需要一些特殊酶的催化，通过这些酶，氮气与植物根系统中的化合物结合形成氨和有机氮化合物。
这种氮肥固定作用使豆科植物能够自给自足地吸收氮素，并将其存储在植物体内。
当这些植物的枯萎和分解后，土壤会得到富含有机质和固态氮源的残留物。
这为土壤提供了丰富的养分，并且有助于提高土壤的肥力。
此外，种豆科植物还通过有机质的添加提高土壤肥力。
这些植物在生长和发展过程中会释放大量的有机物质，如根系分泌物、蜜露等。
这些有机物质含有丰富的碳和氮等养分，能够促进土壤微生物的生长和活动。
同时，这些有机物质能够通过微生物的分解和转化变成更稳定的有机质，进一步增加土壤的有机质含量。
有机质的添加可以改善土壤的结构，增强其保水保肥能力，提高土壤肥力。
最后，种豆科植物还可以通过吸收矿物质来提高土壤肥力。
这些植物的根系具有较强的吸收能力，能够吸收土壤中的各种矿物质，如钾、磷等。
通过吸收这些矿物质，豆科植物能够减少土壤中的养分流失，保持土壤的肥力。
溶源菌名词解释微生物
溶源菌名词解释微生物溶源菌（rhyzobia），又称根瘤菌，是一类共生于豆科植物根部的一种土壤细菌。
它们能够与豆科植物形成根瘤共生关系，通过固氮作用将大气中的氮气转化为植物可利用的氮化合物，供给植物生长发育所需的营养。
溶源菌为植物提供氮素的过程被称为根瘤固氮。
根瘤菌主要属于放线菌门（Actinobacteria）或埃里希菌门（Proteobacteria），目前已发现有多个不同属的根瘤菌，如白三叶根瘤菌（Rhizobium leguminosarum）、爪哇根瘤菌（Mesorhizobium sp.）、缢瘤根瘤菌（Sinorhizobium meliloti）等。
这些根瘤菌具有多样的形态特征和生理特性，但它们都能通过感染豆科植物的根部形成根瘤，并与植物发生一系列的合作关系，共同完成氮固定过程。
溶源菌的生活史是一个复杂的过程，包括菌株的识别、感染、根瘤形成和氮固定等步骤。
首先，植物通过根部分泌的信号物质（诱导物质），如异黄酮类化合物，吸引溶源菌的感受器感应。
然后，特定的根瘤菌感染植物的根部，通过侵入植物细胞，形成特殊的根瘤结构。
在根瘤内，根瘤菌向植物提供固氮酶（nitrogenase），将大气中的氮气还原为氨，供给植物合成氨基酸和蛋白质。
根瘤菌与豆科植物的共生关系对农业和环境具有重要意义。
通过与溶源菌的共生，豆科植物能够在不依赖外源氮肥的情况下生长，从而减少对化肥的需求。
此外，溶源菌还能改善土壤结构和质量，促进土壤微生物群落的多样性和活性，提高土壤肥力和生物多样性。
因此，应用溶源菌的技术已成为一种可持续发展的农业生产模式，被广泛应用于豆科植物的栽培和生产中。
根瘤菌的研究涉及多个学科领域，如微生物学、植物学、生态学等。
近年来，随着生物技术和分子生物学的迅猛发展，对根瘤菌的识别、感染机制、根瘤形成过程和氮固定机制等方面进行了深入研究。
这些研究为我们了解根瘤菌与植物共生关系的本质，揭示其在生态系统中的功能和作用机制提供了重要的科学依据。
根瘤菌-豆科植物共生多样性与地理环境的关系
根瘤菌-豆科植物共生多样性与地理环境的关系陈文新;汪恩涛;陈文峰【期刊名称】《中国农业科学》【年(卷),期】2004(037)001【摘要】根瘤菌与豆科植物形成的根瘤或茎瘤固氮共生体系在农、林、牧业的可持续发展中具有重要作用.100多年前,在根瘤菌研究的起始阶段,人们提出的"宿主专一性"及"互接种族"2个概念一直流传至今.20世纪40年代,有学者根据实验室内豆科植物的交叉结瘤结果否定过"互接种族"的观念,70～80年代又发现某些根瘤菌在实验室条件下有广谱共生现象.但根瘤菌与豆科植物共生体与地理环境的关系却很少被涉及过.本文在对大量根瘤菌进行分类研究的基础上,结合宿主植物及其区域地理环境的综合分析,揭示出根瘤菌与豆科植物的共生关系因其所处的区域地理环境不同而具多样性,并指出豆科植物根瘤菌接种剂的筛选和应用必须考虑菌株对当地环境的适应能力.【总页数】6页(P81-86)【作者】陈文新;汪恩涛;陈文峰【作者单位】农业部农业微生物资源及其应用重点开放实验室/中国农业大学生物学院,北京,100094;农业部农业微生物资源及其应用重点开放实验室/中国农业大学生物学院,北京,100094;墨西哥理工大学生物学院,墨西哥;农业部农业微生物资源及其应用重点开放实验室/中国农业大学生物学院,北京,100094【正文语种】中文【中图分类】S565【相关文献】1.不同地理环境下野豌豆根瘤菌的遗传多样性与共生进化研究 [J], 张美玲;朱博;李旭;鞠文庭;韦革宏2.豆科植物-根瘤菌识别的分子机制及其共生多样性与生态环境的关系 [J], 常慧萍;陶令霞;夏铁骑;李鹏3.豆科植物与根瘤菌共生关系的形成、特点及其应用建议 [J], 李滢洁;李尔立4.土壤中大豆根瘤菌优势类群以及与寄主共生关系的多样性 [J], 江木兰5.豆科植物与根瘤菌共生关系的形成与发展(在河南省绿肥学术讨论会上报告摘要) [J], 陈华癸因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
豆科植物的根部为什么会长小瘤子
豆科植物的根部为什么会长小瘤子豆科为双子叶植物纲、蔷薇目支下的一个科，属于乔木、灌木、亚灌木或草本，直立或攀援，常有能固氮的根瘤植物。
下面是小编为大家整理的豆科植物的根部为什么会长小瘤子，仅供参考，欢迎阅读。
如果要保证植物正常生长，三大营养元素氮、磷、钾是不可缺少的。
尤其是氮元素，对作物生长起着非常重要的作用。
它是植物体内氨基酸的组成部分，氨基酸是构成蛋白质的成分，也是植物进行光合作用起决定作用的叶绿素的组成部分。
众所周知，在我们周围的空气中，几乎含有70%以上的氮气。
这样大量的氮完全能满足植物生长的需要，可惜，绝大多数植物无法直接吸收空气中的氮气，只能依靠施氮肥才能保证作物的生长和发育之需。
但有一类豆科植物却与众不同，可以直接利用空气中的氮。
我们很熟悉的黄豆、豌豆、蚕豆、扁豆等，都属于豆科植物的果实或种子。
为什么豆科植物能够利用空气中的`氮呢？原来，在土壤中有一类根瘤菌，它们体内存在着有生物活性的固氮酶，能将大气中的氮气还原成植物可以直接利用的氨，植物学家将这个过程称为生物固氮作用。
由于土壤中的根瘤菌侵入豆科植物的根部细胞后，引起根部细胞强烈分裂和生长，从而在根部形成一个个“小瘤子”。
当豆科植物和根瘤菌之间的共生关系建立后，植物供给根瘤菌生存所需要的矿质营养和能源，而根瘤菌能固定住大气中的游离氮气，为植物生长提供所需的氮元素，这是一种相互依赖的双赢关系。
其实，土壤中还有很多具有固氮作用的微生物，根据它们的习性通常分为两类：一类是在土壤中能独立生活的自生性固氮微生物；另一类是需要与植物共生的共生性固氮微生物，如与豆科植物共生的根瘤菌。
在实际的农业生产过程中，为使豆科植物多生小瘤子，可用根瘤菌制成的菌肥拌种。
有时候为了提高作物产量，还可以将豆科作物与其他庄稼作物轮作，因为种过豆科植物后，土壤中可直接被其他植物利用的氮素会有所增加。
值得注意的是，一种豆科植物通常只能与一种或少数几种相应的根瘤菌系共生，如豌豆根瘤内的根瘤菌只能在豌豆、蚕豆等根部形成根瘤，大豆只能从大豆根瘤中的根瘤菌形成根瘤。
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【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
以有机氮形式通过生物的同化作用来传递。 • 生物群落与无机环境之间以什么形式循环的？ 有何特点？ N2、NO3-、NH3 1）固氮作用 3）氨化作用 5）反硝化作用 反复循环 2）有机氮合成作用 4）硝化作用
• 氮循环中有哪几个主要的过程？
大气中的N2 反 硝 化 细 菌 生 物 固 氮 NH3
工业固氮
生理：①需氧异养
②互利共生（具种属特异性） ③侵入——繁殖——根薄壁细胞分 裂——组织膨大——形成根瘤
2、自生固氮微生物
形态：杆菌或短杆菌、荚膜
好氧性
独立
结构：原核单细胞 厌氧性
实例：圆褐固氮菌 有异形胞的蓝藻
作用： ①固氮；
②分泌生长素，
促进植株生长和果实发育
• 概念： 指在土壤中能够独立进行固氮的微生物。多数是自 生固氮菌（细菌）
将固氮基因转移到非豆科作物细胞 内，使其自行固氮 意义：①减少施氮肥费用，降低粮 食生产成本； ②减少氮肥生产，有 利于节省能源； ③避免氮肥施用过 量造成水体富营养化,有利于环境的 保护。
四 生物固氮过程
• 固氮过程： ATP e + H+ C 2H 4
铁蛋白 铁钼蛋白
ADP+Pi
N2
C 2H 2
• 氮在植物体中的含量与作用
• 氮素吸收的形式： 植物所吸收的氮素主要是无机态氮，即铵态氮 和硝态氮，也可以吸收利用有机态氮，如尿素等。
生物固氮
一、生物固氮概念
固氮微生物将大气中的氮还原成氨的过程
二、固氮微生物的种类 ◆ 共生固氮微生物
◆ 自生固氮微生物
1、共生固氮微生物 与植物共生时才能固氮
杆菌、短杆菌，单生或 对生。 “8”字形排列，外面 有荚膜。
常见类型：圆褐固氮菌 （应用最多）
共生固氮微生物
根瘤菌→豆科植物 放线菌→非豆科植物 蓝藻→水生蕨类等 圆褐固氮菌（好氧） 梭菌（厌氧） 鱼腥藻等为代表的固氮蓝藻
自生固氮微生物
常见 类型
共生 固氮微 根瘤菌 生物
生活方式
代谢类型
对植物 的作用
与豆科共生 与非豆科共生
大豆根瘤
豌豆根瘤
苜 蓿 根 瘤
实例：根瘤菌
形态：棒槌形、“T”形或“Y”形
根瘤菌
根瘤菌固定的 氮素占自然界 生物固氮总量 的绝大部分
结构：原核单细胞
• 根瘤菌结构特点： 原核生物—无核仁、核膜、染色体 等结构,有DNA和核糖体
侵入——繁殖——根薄壁细胞分裂——组织 膨大——形成根瘤
固 氮 量
与植物互 利共生， 有专一性
异养需氧型 提供氮素
大
自生 圆褐 固氮微 固氮菌 生物
在土壤中 独立生活
提供氮素 异养需氧型 提供生长素 小
三、生物固氮在农业生产上的应用
1、弥补土壤中氮素损失 2、进行根瘤菌拌种，提高豆科
选择与 该种豆科植 物相适应的 根瘤菌进行 拌种: 新开 垦的农田和 未种植过豆 科作物的土 壤
高温高压 催化剂
2NH3
高能固氮 生物固氮 闪电 N2+O2 NO
2NO+O2 3NO2 +H2O 2NO2
工业固氮
2HNO3 +NO
生物固氮 (NH3)
高能固氮 (HNO3)
工业固氮 (NH3)
反硝化 氨化
硝化
大气中的N2
固氮
尿素及动 植物遗体 土壤中的微生物
NO3-
NO3-
氮素化肥
NH3
• 生物群落中的氮素是以什么形式传递的呢？
雷电
氮素化肥 NO3-
硝化 细菌
NO3反硝化 细菌 NH3
植物
动物
尿素及动植物遗体
土壤中的 微生物
（六）生物固氮的意义
• 大气中的氮气可通过几条途径被“固定”？ 1）生物固氮 （占90%）
2）工业固氮（生产氮素化肥）
3）高能固氮（闪电） • 可见， 生物固氮在氮循环中具有十分重要的作用。
【例】关于根瘤和根瘤菌的叙述中，不正确的一项 是( ) A 根瘤可以单独着生,也可以聚集在一起生在根上 B 一般豆科植物的主根和侧根上都可以着生根瘤 C 根瘤是由根瘤菌进入根细胞内部，刺激根组织 膨大而成的 D 根瘤破溃后，根瘤菌全部死亡并进入土壤
2）固氮酶具有底物多样性的特点， 即N2→NH3，乙炔→乙烯 固氮酶催化乙炔还原乙烯的化学反应， 常被科学家用来测定固氮酶的活性。ຫໍສະໝຸດ （五）氮循环生物 固氮
高能 固氮
有机氮 合成
工业 固氮
亚硝 酸盐
反硝化细菌 硝化作用 硝化细菌 氨化作用
O2不足 反硝化作用
N2
+e+H+
固氮酶
ATP
NH3
N2+3H2
• 根瘤菌与豆科植物的关系是什么？ 互利共生关系 • 二者的互利共生关系具体表现在？ 根瘤菌→豆科植物： 豆科植物→根瘤菌： 提供可直接利用的氮素 提供有机养料和生活环境
• 根瘤菌的新陈代谢类型：
异养需氧型的细菌(有氧呼吸的场所在细胞膜) • 根瘤菌的固氮特点： 1）根瘤菌只有侵入豆科植物根内才能固氮。 2）不同的根瘤菌各自只能侵入特定种类的豆科植 物。（特异性）