微生物与植物共生关系的研究及其利用

,
‘
。
,
但 相 对 而 言 相 互 间有 利 的 关 系较 直 接 和 稳 定 有 利 于 共 生 体 对 外 界 自然 环 境 的 生 存 适 应
,
,
,
,
。
自然 界 不 良 环 境 因
。
素 对 农 林 业 生 产栽 培 中 的影 响 已 趋 增 多 为有 助 于 改 善 有 关 产 品 质 量 应 更 好 地 利 用 生 物 体 的 共 生 现 象
蓝细 菌 与 上 述 植 物 共 生 时 表 现 出 光 合 作 用 与
固
丫
光 合 司定 以
低 很高
多
作 用 比 它 独 立 生 活 时 能 更 好 协调 而 高 效
弗 兰 克 氏菌
厂
固 分
泌
酶
的
仁 扩
与植 物 共 生
化物 对固
酶抑 缸
低
弗 兰克 氏 菌 与 非 豆 科
共生 固
,
多种植物的根 瘤
,
其 中大 多 数 为木 本植 物 固
,
织 形 态 容 易 引起 人 们 的 注 意 有 的 共 生 体 则 形 态 变 化 不 明 显 或 尚未 被 了 解
,
, ,
,
,
。
常 见 的有 细 菌 与植 物 共 生 蓝
。
,
细 菌 与植 物 共 生 弗 兰 克 氏 菌 与植 物共 生 真 菌 与 植 物 共 生 微 生 物 与微 生 物 共 生
一
,
,
、
、
物 甚 至 节齿 苔 鲜 植 物 起到 很 重要的作用
‘ 了
,
菌根 型 植 物 存 在 的 历 史 早 于 外 生 菌 根 型 植 物
,
’
一
,
它 们 对 陆生 植 物 的形 成 和 进 化 有 内生 真 菌
,
、
内生 性 真 菌 据 报 道 牧 草 牛 尾 草
,
于 , 协
,
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必, 二
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,
,
,
系 通 过 它 们 的相 互 作 用 促 进 了 整 个 生 物 界 的进 化 和 发 展 其 中共 生 关 系 是 指 一 个 以 上 的 有 机 体 双 方 建 立 互
, , ,
利共 存 或 一 方 有 利 对 方 无 害地 生 活 在 一 起 的 一 种 关 系 纽 〕 生 物 之 间 共 生 关 系 在 亲 疏 程 度 和 作 用 上 差 异 很 大
阐 述 了 微 生 物 与 植 物 微 生 物 与 微 生 物 之 间共 生 关 系 的 研 究 进 展
、
本文
。
生 物 共 生 自然 组 合
形 成 共 生 体 的 生 物 之 间 进 行 代 谢 产 物 的交 换 或 影 响 许 多 共 生 体 出 现 两 者 单 独 生 活 时 所 未 有 的 特 定 组
,
,
,
、
、
蓝细 菌 真 菌 与植 物 共 生 等 关键 词
。
生 物 多样 性 共 生 资 源 的 发 掘 与 利 用 在 理 论 与 实 践 上 均 有 重 要 意 义
。
微生物
植物
共生
饭
,
饱
,
一
,
一
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几 曰圣
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一
一,
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,
,
一
劝
〕
,
,
乡
共 生 是 生 物适 应 自然 环 境 的 一 种 必 然现 象 自然 界 微 生 物极 少 以 单 细 胞 生 活 的 形 式 存 在 不 同种 类 微 生 物 常 以 种 群 方 式 聚 集 在 一 起 生 活 不 同种 类 的微 生 物 之 间 以 及 微 生 物 与 其 他 生 物 之 间 也 存 在 十 分 复 杂 的 相 互 关
, , ,
,
力
。
根 瘤 菌 可 以 单 独 生 活 在 土 壤 内 但 无 固定 大 气
而豆科植物
,Fra Baidu bibliotek
无 根瘤 时若
, ,
素供 给不 足 其 生 长 也 不 良
,
。
根 瘤 菌 与榆科
“
。
植 物共生 榆科 为木本植 物 生命力极 茎瘤 固
,
强 适 宜 在 各 种 土 壤 生 长 甚 至 在 火 山 灰 和 石 灰 石 上 发 育 的 贫 瘩 土 壤 中也 能 繁 衍 生 存 是 新 垦 荒 地 的 速 生 先
锋 植 物 其 共 生 根 瘤 内生 菌 主 要 是 部 分 慢 生 型 的 豆 科 根 瘤 菌 菌 株
,
,
豆科植 物 毛 尊 具 咏 田普
, ,
有 根 瘤 和 茎 瘤 凡 从 根 瘤 中分 离 的菌 株 只 能 侵 染 形 成 根 瘤 而 不 能 形 成 茎 瘤 属 于 根 瘤 菌 而 从 其 茎 瘤 中分 离 的 菌 株 在 茎 上 和 根 上 均 能 结 瘤 近 年 将 这 种 茎 瘤 菌 定 名 为 茎 瘤 固
、
织 片草螺菌
,
阶
、
占 户
。
等
‘
〕
的存 在 并 未 引 起 宿 植 物兼 性
,
主 植 物 任 何 不 良反 应 却 能 供 给 甘 蔗 所 需
源 这 些 菌 在 土 壤 中不 能 生 存 或 生 存 能 力 很 差
、
菌 固
,
螺菌
等 在 禾 本 科 水 稻 玉 米 小 麦 和 高粱 等根 圈 或 进 人 根 表 中生 活 在 土
, ,
,
,
生 真 菌 同植 物 可 能 是 互 利 共 生 关 系 植 物 供 给 内 生 菌 养 料 内 生 菌 可 能 帮 助 植 物 防 御 病 原 菌 紫 杉 醇 对 腐 霉
、
、
疫霉属 抖
,
。。 、
。
一
、
丝囊霉属
灿
〔 , , 。刀 , ‘ ,
琴 、、
病 原 真 菌有 很强 的抗 性 还 能 产 生 其 他 生 物
因此 研 制农 业 微生 物 接种 剂 时应 重 视 对
,
维 化病 的致 病 菌 成 为 第一 个被 发现 的 人 和 植 物 共 患 病 原 菌
菌 种 性 能 的 全 面 了解
表
。
‘
蓝细 菌与植 物共 生 时及 其 独立 生 存表现
〕
、
蓝 细 菌 与植 物 共 生
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卜
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界
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活 时 表现
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只
一
口 飞
月飞
水生 藏 类 共 生
八
只
七
形 成 珊瑚 状 根 瘤 共 生 根 乃 拉 草 珠 藻 在 其 植 物 茎 部 的 腺 体 内共 生
,
二
。
中念
可知
异 形 胞 所 叮 存
一
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比 例
份 行 习
低
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由表
化物 的颗 朴
的话性
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第
卷 第 年
期
月
中 国 生 态 农 业 学 报
一
,
微 生 物 与植 物 共 生 关 系 的 研 究 及 其 利 用
王元 贞
潘廷 国
柯玉琴
福州
福 建 农林 大 学 生 命 科 学 学 院
摘
要
、
共 生 是 生 物 适 应 环 境 的 一 种 必 然 现 象 存 在 各 种 各 样 的 自然 组 合 包 括 微 生 物 之 间 的 共 生 细 菌 放 线 菌
收 稿 日期
一
一
中 国 生 态 农 业 学报
‘
第
,
卷
壤 中 也 能 生 存 它 们 与植 物 根 系 仅 是
,
,
种 松 散 的联 合 有 的 菌种 侵染 寄 主 有较 强 的 专 一 性 但 未 分 化 出 有 形
量 虽 很 低 但分泌 植 物 激 素物 质 赤霉 素 叫噪 乙 酸 等
,
,
、
,
结 构 也 不 是严格 的 内生 细 菌 它 们进人 植 株 后 的 固 能增 强 根 系 对 水 分 和 矿 物 营 养 的 吸 收
蓝 细 菌在 苔 鲜 红 萍 苏 铁 根 乃 拉 草 中共 生 苔薛 中有念珠 藻属
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一 、〕
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一
几,
,
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、
鱼 腥 藻属
项
〔
飞
旅 细 菌 与植 物
蓝 细 菌独 立
,
与苔 类 植 物 共 生 红 萍 中鱼 腥 藻 与 苏铁 中念珠 藻 或 鱼 腥 藻 与 苏铁
,
共 生 时 表 现
、
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,
、
种 草螺 菌属
,
内 生 菌 月邵灰
种固
,
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一
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兔
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〕但它
,
一
同 时 也 是 引起 甘 蔗斑 点 条 纹 病 的 病 原 菌 又 如 水 稻 中
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、
。, ,。 ‘ 微 生 物 洋 葱 伯 克 氏 菌 从 解 爪了
一
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动
同 时 也 是 洋 葱 球 茎 腐 烂 的 病 原 菌和 人 体 胆 囊 纤
细 菌 与植 物 共 生
, ,
细 菌 与 植 物 共 生 在 自然 界 广 泛 存 在 如 根 瘤 菌 侵 染 豆 科 植 物 形 成 根 瘤 固定 大 气 中 的
豆科 植物所需
素 平 均 能提 供
,
,
素的
一
,
对 自然 界 的
,
素循 环起 着 十分 重 要 作 用 农 业 采 用 豆 科 轮 作 提 高 土 壤 肥 的能 力 它 必 须 与 植 物 共 生 才 能 进 行 固
。 。 、
根瘤菌
、
己
。
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豆 科 植 物 中能 形 成 茎 瘤 的 还 有 合 萌
,
、 、
田皂角 属
夕 人
。
决 明属
,
中某 能力很 强 的
。
些植物种类
植 物 专 性 内生 固
占
,
菌 从 甘 蔗 根 茎 叶 中分 离 到 这 种 固
。
菌 数 量 相 当多 且 固
户 心
。
醋酸 固
内生 固
菌
以
人 户
、
地 衣 公动 。
,、
,
是微 生 物 与微生 物共 生 的典 型 例 子 地 衣 是 真 菌 与 藻类 及 蓝 细 菌 的共 生 体 藻 类通 过 光
,
,
合 作 用 向真 菌 提 供 有 机 养 料 其 进 行 固
虽不多 但其固
,
,
作用 供 给真 菌 的
,
素 营 养 可 占藻 类 固
,
量的
,
,
可 见 藻体 数量
、
,
,
肠
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、
松茸
即松
。
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蘑
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、
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丁
、
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,
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、
美味牛肝菌
。
、
, 、
、
块菌
等 它 们 尚 不 能 人 工 培 养 或 纯 培 养 菌 丝 不 能 形 成 子 实 体 目前 有 的 采 用 半 人 工 接 种 技
,
术 提 高 松 茸 在 松 树 上 的 产 量 有 的 采 用 专 门栽 种 食 用 菌 的 树 种 如橡 树 和 棒 子 生 产 块 菌 微 生 物 与微 生 物 共 生
组 织 和 中 柱 内定 殖 了 需 求 固 不需施肥 的固 分 离的
。
,
,
卡拉 草
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乙
“
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是 巴 基斯坦盐 沼 地 的先锋 植 物 它 的通 气
,
,
孤菌
,
八二
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价户
〕了、 ,
斗
,
该 菌 未 能 从 无 根 的 土 壤 中分 离 到 植 株 连 续
草
内 生 细 菌 的 有 利 与 有 害 高 粱 甘 蔗 叶 细 胞 间 和 细 胞 内 以 及 木 质 部 导 管 细 胞 内存 在
、
活 性 物 质 具有 免疫 抑 制活性
,
’
野 生 名 贵食 用 菌 的 生 产 某些 树 木 松 树 落 叶 松 橡 树 云 杉 等 的 外 生 菌 根
以 仁 其 中有 名 贵 的野 生 食 用 菌 如 鸡 油 菌
。 , 。寿
,
、
,
、
、
能 形 成 可供食 用 子 实 体 且 占食 用 菌 种 类 的
,
时间
,
长 固
,
量 大 与豆科根瘤 固
,
量相当
,
且 许 多植 物 种 类 抗 逆 性 强 具 有 重 要 的生 态 研 究 意 义 如 沙 棘 耐 旱
苹瘤
,
木 麻 黄耐 盐 碱 杨 梅 耐 酸 恺 木 耐 水 温
真菌 与植 物 共 生
,
木 麻 黄 属 中有 的 种 还 会 形 成 固
入八‘
一
真 菌 与植 物 共 生 在 自然 界 更 为 普 遍 如 菌 根
一
效 率很 高
。
真 菌 则 以 其 菌 丝 为 共 生 体 提 供 水 分 在 微 生 物 中真 菌 最 能 抵 抗 低 水 势
干燥 后 再 吸 水 时 固
,
,
忍耐
高 的渗透 压 环 境 故 地 衣 能 忍 受 长期 干 旱
,
酶 活性 可 以 迅 速恢 复 真 菌还 提供 某 些生 长
素 并 在 基 质 上牢 固 附 着 产 生 的 多 种 地 衣 酸 分 解 岩 石 中 某 些 成 分 为 藻 类 提 供 必 需 的 矿 质 元 素 因 此 地 衣 具 有
,
、
一
定 作 用 其 中外生 菌根 类 型 多 形 成 于 乔木 和 灌 木 树 种
,
,
多 属 于 北 温 带 植 物 和 沙 漠 地 区 植 物 如 松 苗 菌 根 化 形 成 外 生 菌根 可使 幼 苗 成 活 率 提 高 并 提 早 成 材 年 份
。
内生 菌根 类 型 的
、
菌根侵染
,
植 物 有 草 本 及 木 本植 物 多 为热 带 植 物 包 括 豆 科 禾 本科 部 分 果 菜 植
,
、 、
,
,
。、
是 菌 根 菌 与 植 物 根 的 共 生 联 合 体 自然 界 大 部
,
・
分 植 物 都 有 菌 根 根 在 土 壤 生 长 过 程 中 菌 根 菌 是 根 际 微 牛 物 区 系 系 列 中最 初 出 现 的 前 导 微 生 物
〕,
对 改 善植
,
物 水 分 吸 收 矿 质 营 养 代谢 调 节 增 强 抗 逆 性 均 有
, ,
‘丫
,
。
,‘ , , ,
共生
。
使 寄主更 耐干旱 和有 效利用 土 壤
了 。 , 刀 , 笋 尸 、 ‘, 五
、
素 并含 生 物碱 毒 素 可 起 到 防止 昆 虫 防止 草 食 动
, ,
物侵 害 的作 用
属 几帕
,
紫 杉 树 皮 内 长有 内生 真 菌
,
口 、“
,
洲
。
等 使 树 皮 含重 要 抗 癌 物 质 紫 杉 醇 这 些 内