根瘤菌 rhizobia
定義:能與豆科植物共生形成根瘤,并將空氣中的氮還原成氨供植物營養(yǎng)的一類革蘭氏陰性菌。
學(xué)科:土壤學(xué)_土壤生物與土壤生物化學(xué)
相關(guān)名詞:根瘤 生物固氮 共生關(guān)系
圖片來源:視覺中國
【延伸閱讀】
根瘤菌是一種特殊的細(xì)菌,可以生活在土壤中或豆科植物根部形成的根瘤中。在根瘤中,它們與豆科植物形成一種共生關(guān)系,植物通過光合作用向根瘤菌提供能量,根瘤菌將大氣中的氮固定在根瘤中,并將其轉(zhuǎn)化為植物可以利用的形式,以支持植物的新陳代謝。根瘤菌為豆科植物生產(chǎn)氮的復(fù)雜過程稱為生物固氮。根瘤菌對缺氮土壤中的植物尤為重要。
在實驗室里,根瘤菌生長在一種叫作酵母甘露醇瓊脂的特殊培養(yǎng)基上。根瘤菌主要分為快速生長的根瘤菌和緩慢生長的慢生根瘤菌兩個屬。快速生長的根瘤菌在培養(yǎng)基上一般2~3天內(nèi)明顯生長,產(chǎn)生酸生長反應(yīng),豌豆、蠶豆、苜蓿和鷹嘴豆等分離出的根瘤菌生長迅速;慢生根瘤菌在培養(yǎng)基上需要6~8天才能明顯地生長并產(chǎn)生堿性反應(yīng),大豆和豇豆根瘤菌生長緩慢。實驗室培養(yǎng)的根瘤菌在顯微鏡下呈短桿狀。像大多數(shù)生物一樣,它們需要空氣(O2)的供應(yīng)才能生存,可以通過一種叫作鞭毛的特殊絲狀結(jié)構(gòu)移動。
并非所有的根瘤菌都能使所有的豆科植物結(jié)瘤,特定的根瘤菌與特定的豆科植物或豆科植物群形成共生關(guān)系。當(dāng)豆科植物和根瘤菌匹配良好時,有效瘤體內(nèi)部呈深紅色;內(nèi)部綠色或白色的瘤體是無效的。不同生態(tài)系統(tǒng)中存在的根瘤菌種類繁多,目前確定的有15屬130種。當(dāng)某些新的豆科作物被引入新的地區(qū)或當(dāng)土壤中存在無效和不相容的根瘤菌時,需要接種根瘤菌。接種根瘤菌高效菌株,是發(fā)揮共生固氮作用、減少氮肥用量的可行途徑。
根瘤菌不僅在生物固氮中發(fā)揮重要作用,還有助于提高土壤生產(chǎn)力和肥力,為植物生長創(chuàng)造適宜的環(huán)境。此外,根瘤菌對不同屬的土壤植物病原真菌如鐮刀菌、根核菌、菌核菌和大孢菌的生長具有明顯的抑制作用,可以降低作物的發(fā)病率。
土壤中根瘤菌的數(shù)量受植被、種植歷史、降雨、土壤溫度、pH值等因素影響。在許多農(nóng)用土壤中,豆科植物、非豆科植物都能促進(jìn)根瘤菌的生長,豆科植物栽培區(qū)土壤中根瘤菌數(shù)量高于非豆科植物栽培區(qū),且根際土壤中根瘤菌的數(shù)量較大。多年未種植豆科植物的土壤中只有少量的根瘤菌。降雨充足的地區(qū)往往有大量的根瘤菌,根瘤菌喜歡潮濕但不積水的土壤。根瘤菌適宜土壤溫度是25~30℃,最適pH值為6.0~6.8。
(延伸閱讀作者:吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所副研究員 張秀芝)
責(zé)任編輯:張鵬輝