簡要概述
根瘤菌土壤桿菌屬
1942年由H.J.康恩建立。其性狀與前述兩屬的根瘤細菌頗相似,但不能在豆科植物根上形成能共生固氮的根瘤。本屬細菌能夠通過外傷入侵多種雙子葉植物和裸子植物,致使植物細胞轉化為異常增生的腫瘤細胞,產生根癌、毛根和桿癭等病狀。土鑲桿菌屬內各個種誘髮根癌的能力與其所特有的Ti質粒有關。本屬細菌為土傳性植物病原菌。
葉桿菌屬
1984年D.H.克內澤爾發表的1屬細菌。其表現性狀與前述3屬相近,特點是在紫金牛科和茜草科中某些熱帶種的葉片上形成共生葉瘤。細菌在葉瘤內也呈多態,但是否能共生固氮還沒能斷定。共有兩個種:紫金牛葉桿菌和茜草葉桿菌。
現代的分類手段
如DNA鹼基組成、DNA同源性、rRNA順反子相似性、蛋白凝膠電泳、數值分類等結果,都證明土壤桿菌與兩屬根瘤菌有一定的親緣關係,也證明將根瘤細菌分為兩屬是符合客觀實際的。rRNA順反子相似性的研究結果證明葉桿菌屬與前3屬有一定關係,所以暫歸屬於根瘤菌科。生存習性
根瘤菌寄生的植物共生過程
當豆科植物在幼苗期,土壤中的根瘤菌便被其根毛分泌的有機物吸引而聚集在根毛的周圍,並大量繁殖。同時產生一定的分泌物,這些分泌物刺激根毛,使其先端捲曲和膨脹,同時,在根菌瘤分泌的纖維素酶的作用下,根毛細胞壁發生內陷溶解,隨即根瘤菌由此侵入根毛。在根毛內,根瘤菌分裂滋生,聚集成帶,外面被一層粘液所包,形成為感染絲,並逐漸向根的中軸延伸。同時,在根瘤菌的刺繳下,根細胞相應地分泌出一種纖維素,包圍於感染絲之外,形成了具有纖維素鞘的內生管,又稱侵入線。根瘤菌順侵入線進入幼根的皮層中。在皮層內,根瘤菌迅速分裂繁殖,皮層細胞受到根瘤菌侵入的刺繳,也迅速分裂,產生大量的新細胞。致使皮層出現局部的膨大。這種膨大的部分,包圍著聚生根瘤菌的薄壁組織,從而形成了外向突出生長的根瘤。
之後,含有根瘤菌的薄壁細胞的細胞核和細胞質逐漸被根瘤菌所破壞而消失,根瘤菌相應地轉為擬菌體(bacterioid)。
主根瘤菌剛剛進入豆科植物根部的時候,並不能固氮,只能發展到擬菌體階段,才能進行固氮作用。
在根瘤內,根瘤菌從豆科植物根的皮層細胞中吸取碳水化合物、礦質鹽類及水分。以進行生長和繁殖。同時它們又把空氣中游離的氮通過固氮作用固定下來,轉變為植物所能利用的含氮化合物,供植物生活所需。這樣,根瘤菌與根便構成了互相依賴的共生關係。
由於根菌瘤在生活過程中分泌一些有機氮到土壤中,加之,根瘤在植物的生長末期會自行脫落,從而大大提高了土壤的肥力。據估測,一畝苜蓿年均可積累40斤氮肥,相當於200斤硫銨。並可增加土壤中的腐殖質。
由於有些土壤中沒有與豆科植物共生的根瘤菌,同時不同豆科植物需要與不同類型的根瘤菌共生,因此在農業上採取在播種豆科植物時,將其與根瘤菌製劑攪抖,以便給豆科作物形成根瘤創造條件。據調查,採用該方法播種,可使大豆、花生增產10%以上。
自然界上,除豆科植物外,還有非豆科的幾十個屬100多種植物能形成根瘤,並能固氮。現在,生物研究所對非豆科植物的根瘤研究引起了很大的重視,潛力很大。
主要用途
根瘤菌當豆科作物萌發並長出根毛後,根瘤菌受根毛分泌的凝集素的刺激和吸引,大量聚集在根際和根表上。根毛與根瘤菌接觸後,首先是細胞壁變軟,發生根毛捲曲,然後是細胞壁內陷,根瘤菌隨之侵入根毛,直至根的皮層,根瘤菌在皮層大量繁殖並轉變為類菌體,此時根部皮層大量增生,形成瘤狀組織,最後突出根部形成根瘤,當有效根瘤的剖面呈粉紅色時,說明根瘤進入成熟階段,開始固氮,並向植株提供氮素。人工接種結瘤固氮性能優良的根瘤菌來提高共生固氮效率。
例如:人工接種根瘤的花生每年每平方米的固氮量為7.2-12.4g即每畝花生可以從固氮作用中獲得相當於10-17公斤尿素的氮,特別在貧瘠土壤中,人工接種根瘤菌所需的氮素養分有2/3來自於共生固氮。僅1/3是從土壤吸收來的。根瘤每天固定的氮素有94%供給植株,僅有6%留在根瘤中。花生植株不斷地從根瘤中得到氮素供應,終身受益。
市場前景
根瘤菌根瘤菌接種劑經中國100多萬畝土地豆科作物長達50年的試驗、示範證明,根瘤菌接種劑能大量減少化肥的使用量,改善農產品品質,使農產品達到AA級綠色食品要求;有效提高農作物的產量;無任何不良副作用,不構成重金屬污染;施用成本只有化肥的十分之一,根瘤菌劑還具有培肥地力,改良土壤結構,肥地養地之功能,所以根瘤菌接種技術在豆科作物種植中的作用是其他任何技術措施無法替代的,具有十分重要的地位。
盤點鮮為人知的微生物
| 微生物是一切肉眼看不見的或看不清的微小生物的總稱。包括細菌、病毒、真菌以及一些小型的原生動物、顯微藻類等在內的一大類生物群體,它個體微小,卻與人類生活關係密切。 |

