分子生物学微生物与植物的共生关系

▪ 泡囊。侵入细胞内
或细胞间的菌丝的末 端膨大形成。圆形或 椭圆形。泡囊的形成 迟于丛枝。有繁殖功 能。
▪ 孢子和孢子果。外
生菌丝的顶端形成厚 垣孢子，内含油滴。 土壤中存活数年。
（4） V-A菌根影响植物生长
❖丛枝菌根增加了根圈的范围。 外生菌丝向外延伸的距离达8 cm。1 cm无菌根 的根段能控制的土壤体积是1～2 cm3；形成菌根 后，1 cm根段控制土壤体积增加5～200倍。 ❖ 增加了根圈微生物的数量。 ❖加强植物吸收磷素和其它元素（Zn、Mo、Fe、 Mn)。
1 放线菌结瘤植物 7目，8科，24属——放线菌结瘤植物。见243页 如 杨梅属、沙棘属、木麻黄属、野麻属等。 2 弗兰克氏菌
内生放线菌。1978年从香蕨木根瘤中分离出， 获得纯培养并回收成功。 3 结瘤过程 弗兰克菌 根毛 根内细胞间隙 侵染斑 根瘤
（三）真菌和植物共生－－菌根（mycorrhiza)
更为普遍。1881年俄国学者卡门 斯基研究水晶兰根的解剖接结构 后，首次指出真菌和水晶兰根之 间存在共生关系。
1 菌根和菌根菌 2 形成菌根的植物 3 菌根的分类 4 外生菌根
5 丛枝菌根（又叫泡囊－丛枝菌根V-A菌根）
1 菌根和菌根菌
菌 根：真菌和植物根的共生联合体
菌根菌： 能形成菌根的真菌担子菌亚门
2 形成菌根的植物 木本、草本。野生、农作物。 自然界大部分植物都能形成。
3 菌根的分类
根据菌根的形态和结构分
外生菌根 内生菌根
丛枝菌根 内外生菌根 水晶兰菌根
杜鹃菌根 兰科菌根 浆果鹃菌根
4 外生菌根
（1）菌根植物 裸子植物和被子植物的乔木和灌木。 以森林树木为主。
（2）真菌类型 担子菌中的牛肝菌、鹅膏菌。 子囊菌和藻状菌
第九章 微生物与植物的共生关系 本章内容
第一节 根瘤菌与豆科植物的共生 第二节 弗兰克氏菌和非豆科木本植物共生 第三节 真菌和植物共生
第一节 根瘤菌与豆科植物共生
根瘤菌与豆科植物共生形成根瘤。 1. 一 根瘤菌（nodule bacteria) 二 根瘤菌的特性 三 根瘤(root nodules) 四 结瘤过程 五 应用
根根圈真菌数量较非菌根根圈大10倍左右。
▪菌套和哈蒂氏网的机械屏障作用。病原菌只
能侵染非木质化的小根。病原菌不能通过这两 处屏障。
▪植物产生抑制病菌的物质。萜烯和半萜烯类
化合物是制霉物质。牛肝菌科真菌能形成。
▪产生抗生素。云杉白桩菇能产生穿孔蕈炔素。
（5）应用
在木材生产中用客土法和人工接种 法使幼苗形成菌根。有重要经济价值。
1. 一 根瘤菌（nodule bacteria)
根瘤菌－能侵染豆科植物根 部形成根瘤和固定大气中 的氮气的细菌。人工培养 杆状。
类菌体－根瘤菌在根瘤中呈 棒状、“T”、 “Y”形，这 种形态叫类菌体。无细胞 壁。固氮。难培养。
根瘤中的类菌体图
二 根瘤菌的特性
1 根瘤菌的生理特性
§ 好氧 § 化能有机营养型 § 无芽孢、革兰氏染色阴性。
➢ 固氮能源来自叶部的光合产物。
➢ 亩豆科植物年均固氮13～30公斤。
五 应用---- 根瘤菌肥
田间接种根瘤菌的效果受环境的 影响。 ◆ 不含根瘤菌土壤内好于含有
根瘤菌的土壤。 ◆ 缺氮的贫瘠土壤内好于有氮
素的肥沃土。 ◆ 大量施用氮肥抑制豆科植物
的根瘤形成和固氮作用。
第二节 弗兰克氏菌和非豆科木本植物共生
2 根瘤菌的固氮特性 § 侵染性 § 寄生专一性（由菌体和植物两者的遗传性决定） § 有效性
互接种族（cross inoculation group) : 相互利用同一根瘤菌菌株形成共生固氮的豆科植物。豇 豆族包括豇豆、花生、绿豆、赤豆等。
三 根瘤(root nodules)
1 概念 固氮微生物在植物根内 形成的共生组织。圆形、 枣状、瘤状等。
2 分布
§ 集中在根茎部位； § 分散。
3 根瘤分类
➢ 有效根瘤：个大、有固氮能力、粉红色、含较多
豆血红蛋白。
➢ 无效根瘤：个小，无固氮能力、浅白色或绿色，
不含或少含豆血红蛋白。
根瘤有效性标志： §含类菌体； §呈红色。
豆血红蛋白（Leghaemoglobin,Lb）作用 §调节氧浓度和氧压，达到低浓度和高流量的氧气。 §吸收渗入根瘤内的氧然后缓慢放出。与固氮正相关。
5 泡囊－丛枝菌根（V-A菌根）
是内生菌根中最重要的类型。泡囊不普遍。 故称丛枝菌根（Arbuscular Mycorrhiza,AM)
（1）菌根植物 裸子植物、被子植物中的乔木、灌木和草本 植物。苔藓植物和蕨类植物。农作物（小麦、 玉米、豌豆、棉花、洋葱）
（2）菌根真菌 6属，57种。球孢霉目、内囊霉目。
（3）外生菌根的结构特征
➢ 菌根菌交织成菌 套（mantle）包
在根系外。20～ 100um厚，占菌根 干重20～40％。
光滑菌套、网状菌 套、绒毛状菌套、 棉絮状菌套等。
➢形成哈蒂氏网（Hartig net）包在根外。构 成了巨大的接触面。
哈蒂氏网：菌套内
层有许多菌丝透过根的 皮层进入皮层组织，在 外皮层细胞间蔓延，将 细胞整个包裹起来，形 成的一种特殊结构。
➢内层菌丝伸入根的 皮层，充满细胞间 隙，不进入细胞内。
➢ 形成外延菌丝
（4） 外生菌根的作用
1）对植物营养和生长的作用
▪ 扩大寄主植物的吸收面。菌套和外延菌丝。 ▪ 产生生长刺激素。吲哚乙酸（松树、落叶
松、云杉、桦树、山毛榉等。
2）对防御林木根部病害的作用
▪ 外生菌根根圈微生物防御病菌侵染。外生菌
四 结瘤过程
根毛 根内 根瘤菌
侵入线
内皮层 根分裂
显瘤
根毛 根瘤菌
侵入线
已侵入的 根瘤菌
根瘤
几点说明
➢ 豆科植物根系分泌物刺激邻近土壤内的根瘤 菌生长，发展成高密度的群体侵染豆科植物。
➢ 根瘤溃散后，有许多存留在侵入线内未转化 成ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ菌体，呈休眠状态的细菌大量繁殖进入 土壤。
➢ 类菌体一般不再生长繁殖，它代表根瘤菌细 胞的最后阶段。类菌体不利用固氮产物。
（3）V-A菌根的结构特征
▪ 菌丝。外生菌丝和
内生菌丝。
外生菌丝不形成菌套。 伸到土壤中。
外生菌丝进入皮层细 胞间和细胞内即成内 生菌丝。
▪ 丛枝。进入细胞内
的菌丝连续分叉分枝 形成的灌木结构。
植物细胞形成丛枝时，细胞发生的现象：
✓细胞活性明显增强。 ✓形成新的细胞器。 ✓核增大。 ✓淀粉粒消失 ✓呼吸作用核酶活性增强。