根瘤菌和豆科植物共生体系1
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一、根瘤（和茎瘤）的形态和结构
（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；
广泛，包括真菌、苔藓植物、蕨类植物、裸 子植物和被子植物的代表。
1、蓝细菌同真菌和苔藓植物的共生
（1）、蓝细菌和真菌的共生
•地衣是蓝细菌和真菌的共生体，地衣中的蓝细菌
是共生体的固氮和供氮者，同时也通过光合作用 供给真菌所需要的有机养分；真菌则在严酷的生 活条件下水分和无机养料的吸收者和供应者。
•在岩石表面生长的地衣是岩石风化、土壤形成的
另一类以大豆和花生的根瘤为代表，它们是圆形的，
▪有少数豆科和非豆科植物除形成根瘤外，也
在地上部分形成茎瘤，如具喙田菁。
▪图10—1和图10—2是一些根瘤和茎瘤外形的
代表。
（二）、豆科植物根瘤结构
根据结构特点，豆科植物根瘤可分为: 有限生长 无限生长两种基本类型，
主要区别 在于是否 是否具备 分生组织， 图10—3示 两类根瘤 结构的比 较。
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。
二、真菌和植物的共生
▪细菌和植物的共生关系在自然界广泛存在，真菌和
植物的共生关系则更为普遍。
▪1881年俄国学者卡门斯基在研究水晶兰根的解剖结
构后，根首据次菌指根出的真形菌态和结水构晶和根菌之根间真存菌在共共生生时关的系其。它
▪德国性学状者，弗菌兰根克可于划18分85为年如证下实类真型菌（菌表丝1存0—在3于）一。些
（3）、有效性
▪根瘤菌侵入到豆科植物，形成根瘤，并能
在根内进行固氮作用的，称之为有效性。
▪根瘤菌侵入到豆科植物所形成根瘤有的固氮，
有的不固氮。
▪根瘤菌的有效性是相对的，而不是绝对的，
因而又将根瘤分成两种，即有效根瘤和无效根 瘤。
（二）、根瘤菌和榆科植物共生体系
•特立尼克（Trinick，1973）最先在巴布亚新
有很长历史，但直到1978年从根瘤中分离获 得了纯培养体后，才加速了研究进展。
•和 弗兰克氏菌共生的都是非豆科植物，许
多种有重要经济价值。
（四）、兰细菌和其它生物的共生体系
▪蓝细菌（蓝绿藻）中有许多固氮种类，不过
能够同其它生物形成共生固氮体系的只限于少 数类群，主要是鱼腥藻属和念珠藻属。
▪但是能够和蓝细菌共生固氮的生物类群则很
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
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；Baidu Nhomakorabea
②分生组织； 侵染区、 早期共生区、
结瘤，苏木亚科中结瘤的种类还不到1/3。
2、根瘤菌的特点
同豆科植物共生的是根瘤菌，作为共生伙伴， 它有以下特点。
（1）、感染性
指根瘤菌侵入到豆科植物根系，在其中繁殖，并形 成根瘤的现象，称之为感染性。
（2）、专一性
每种根瘤菌只能感染一种或几种豆科植物，称之为 专一性。
如从豌豆根瘤内分离的根瘤菌可以在豌豆、蚕豆、
第十章 微生物同植物和动物的共生关系
▪自然界中部分微生物存在于植物和动物体内
外各个部位，关系密切，许多种类相互构成 共生关系。
▪广义上，共生分为互利和偏利两个不同的
范畴，后者包括寄生关系。本章重点是阐述 微生物和植物之间的互利共生关系。
第一节 微生物和植物共生关系的类型
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。
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。
（2）、蓝细菌和被子植物的共生
被子植物小二仙草科的根乃拉属植物叶片基部的腺体 中含有固氮念珠藻。
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。
▪研究得最多的是细菌和植物形成固氮器官
（根瘤和茎瘤）。
▪以及真菌同植物形成的菌根。
一、细菌和植物的共生
(一)、根瘤菌和豆科植物共生体系
1、豆科植物的结瘤情况
▪豆科植物是种子植物的第三大科，包括了3个亚科
即蝶形花亚科、 含羞草亚科 苏木亚科
▪全世界豆科植物 近2万种，调查过结瘤情况的还只
是少部分。
▪其中蝶形花亚科和含羞草亚科中90%以上的种类
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。
（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；
广泛，包括真菌、苔藓植物、蕨类植物、裸 子植物和被子植物的代表。
1、蓝细菌同真菌和苔藓植物的共生
（1）、蓝细菌和真菌的共生
•地衣是蓝细菌和真菌的共生体，地衣中的蓝细菌
是共生体的固氮和供氮者，同时也通过光合作用 供给真菌所需要的有机养分；真菌则在严酷的生 活条件下水分和无机养料的吸收者和供应者。
•在岩石表面生长的地衣是岩石风化、土壤形成的
另一类以大豆和花生的根瘤为代表，它们是圆形的，
▪有少数豆科和非豆科植物除形成根瘤外，也
在地上部分形成茎瘤，如具喙田菁。
▪图10—1和图10—2是一些根瘤和茎瘤外形的
代表。
（二）、豆科植物根瘤结构
根据结构特点，豆科植物根瘤可分为: 有限生长 无限生长两种基本类型，
主要区别 在于是否 是否具备 分生组织， 图10—3示 两类根瘤 结构的比 较。
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。
二、真菌和植物的共生
▪细菌和植物的共生关系在自然界广泛存在，真菌和
植物的共生关系则更为普遍。
▪1881年俄国学者卡门斯基在研究水晶兰根的解剖结
构后，根首据次菌指根出的真形菌态和结水构晶和根菌之根间真存菌在共共生生时关的系其。它
▪德国性学状者，弗菌兰根克可于划18分85为年如证下实类真型菌（菌表丝1存0—在3于）一。些
（3）、有效性
▪根瘤菌侵入到豆科植物，形成根瘤，并能
在根内进行固氮作用的，称之为有效性。
▪根瘤菌侵入到豆科植物所形成根瘤有的固氮，
有的不固氮。
▪根瘤菌的有效性是相对的，而不是绝对的，
因而又将根瘤分成两种，即有效根瘤和无效根 瘤。
（二）、根瘤菌和榆科植物共生体系
•特立尼克（Trinick，1973）最先在巴布亚新
有很长历史，但直到1978年从根瘤中分离获 得了纯培养体后，才加速了研究进展。
•和 弗兰克氏菌共生的都是非豆科植物，许
多种有重要经济价值。
（四）、兰细菌和其它生物的共生体系
▪蓝细菌（蓝绿藻）中有许多固氮种类，不过
能够同其它生物形成共生固氮体系的只限于少 数类群，主要是鱼腥藻属和念珠藻属。
▪但是能够和蓝细菌共生固氮的生物类群则很
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
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；Baidu Nhomakorabea
②分生组织； 侵染区、 早期共生区、
结瘤，苏木亚科中结瘤的种类还不到1/3。
2、根瘤菌的特点
同豆科植物共生的是根瘤菌，作为共生伙伴， 它有以下特点。
（1）、感染性
指根瘤菌侵入到豆科植物根系，在其中繁殖，并形 成根瘤的现象，称之为感染性。
（2）、专一性
每种根瘤菌只能感染一种或几种豆科植物，称之为 专一性。
如从豌豆根瘤内分离的根瘤菌可以在豌豆、蚕豆、
第十章 微生物同植物和动物的共生关系
▪自然界中部分微生物存在于植物和动物体内
外各个部位，关系密切，许多种类相互构成 共生关系。
▪广义上，共生分为互利和偏利两个不同的
范畴，后者包括寄生关系。本章重点是阐述 微生物和植物之间的互利共生关系。
第一节 微生物和植物共生关系的类型
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。
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。
（2）、蓝细菌和被子植物的共生
被子植物小二仙草科的根乃拉属植物叶片基部的腺体 中含有固氮念珠藻。
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。
▪研究得最多的是细菌和植物形成固氮器官
（根瘤和茎瘤）。
▪以及真菌同植物形成的菌根。
一、细菌和植物的共生
(一)、根瘤菌和豆科植物共生体系
1、豆科植物的结瘤情况
▪豆科植物是种子植物的第三大科，包括了3个亚科
即蝶形花亚科、 含羞草亚科 苏木亚科
▪全世界豆科植物 近2万种，调查过结瘤情况的还只
是少部分。
▪其中蝶形花亚科和含羞草亚科中90%以上的种类
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。