微生物与植物共生关系的研究及其利用

维普资讯 http://www.77cn.com.cn第 1 1卷第 3期2 0 0 3年 7月

中国生态农业学报Ch i n e s e J o u r n a l o f Ec o— Ag r i c u l t u r e

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J u l y, 2 0 0 3

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(福建农林大学生命科学学院福州 3 5 0 0 0 2 )

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、 蓝细菌、真菌与植物共生等。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。关键词微生物植物共生

S t ud y a nd u t i l i z at i on o n s ym bi o t i c r e l a t i on b e t we e n mi c r ob e s a nd pl n t a s. W AN G Y ua n— Zhe n, PA N Ti n g— Gu o, KE Yu—

Qi n( C o l l e g e o f L i f e S c i e n c e,F u j i a n Ag r i c u l t u r a l a n d F o r e s t r y Un i v e r s i t y, F u z h o u 3 5 0 0 0 2 ), C J E A, 2 0 0 3, 1 1 ( 3 ): 9 5~9 8Abs t r ac t Sy m bi o s i s i s a n i ne vi t a bl e ph e no me nt on f or o r g a ni s ms t O a da pt t he ms e l ve s t O e nv i r o nm e nt,a nd i t i nc l u de s va r i— OUS na t ur a l c om bi na t i ons s uc h a s s m bi y si o s be t we e n mi c r ob e s, a nd s m bi y si o s of b a ct e r i a,a c t i n om yc et e s, b l u e— gr e e n a l g a e a nd f un gi t O pl a nt s. Exp l or i ng a nd ut i l i z i ng s m b y i ot i c r e s our c e of b i ol o gi c a l di v

e r s i t y i s s i g ni f i c a nt i n b ot h t he or y a nd p r a c—ic r e.

Ke y wo r d s Mi c r obe, Pl a nt, Sy m bi si o s

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。生物之间共生关系在亲疏程度和作用上差异很大， 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。本文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。

1 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。1 . 1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 N素，平均能提供豆科植物所需 N素的 5 0%~7 0%,对自然界的 N素循环起着十分重要作用，农业采用豆科轮作提高土壤肥

力。根瘤菌可以单独生活在土壤内，但无固定大气 N的能力，它必须与植物共生才能进行固 N,而豆科植物无根瘤时若 N素供给不足其生长也不良。根瘤菌与榆科 ( P a r a s p o n i a)植物共生，榆科为木本植物，生命力极强，适宜在各种土壤生长，甚至在火山灰和石灰石上发育的贫瘠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。茎瘤固 N,豆科植物毛萼 (具喙)田菁 ( S e s b a n i a r o s t r a t a)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 N根瘤菌 ( Az o r h i z o b i一 c n l i n o d a n s )]。豆科植物中能形成茎瘤的还有合萌 (田皂角 )属( Ae s c h y n o me n e )、决明属 ( C a s s i a)中某些植物种类。植物专性内生固 N菌，从甘蔗根、茎、叶中分离到这种固 N菌数量相当多，且固 N能力很强的

醋酸固 N菌( Ac e t o b a c t e r d i a z o t r o p h i c u s )、织片草螺菌 ( He r b a s p i r i l l u m s e r o p e d i c a e )等H 的存在并未引起宿主植物任何不良反应，却能供给甘蔗所需 6 0%N源，这些菌在土壤中不能生存或生存能力很差。植物兼性内生固 N菌，固 N螺菌( Az o s p i r i l l u m)等在禾本科水稻、玉米、小麦和高粱等根圈或进入根表中生活，在土

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壤中也能生存，它们与植物根系仅是 1种松散的联合，有的菌种侵染寄主有较强的专一性，但未分化出有形结构，也不是严格的内生细菌，它们进入植株后的固量虽很低，但分泌植物激素物质赤霉素、吲哚乙酸等， 能增强根系对水分和矿物营养的吸收。卡拉草 ( L e p t o c h l o a厂“ s e a)是巴基斯坦盐沼地的先锋植物，它的通气组织和中柱内定殖了需求固 N孤菌 ( Az o a c u s i n d i g o n s )‘,该菌未能从无根的土壤中分离到，植株连续刈草

不需施肥。内生细菌的有利与有害，高粱、甘蔗叶细胞问和细胞内以及木质部导管细胞内存在 1种草螺菌属的固 N内生菌 ( He r b a s p i r i l l u m

r u b r i s u b a l a i c a n s ),但它同时也是引起甘蔗斑点条纹病的病原菌，又如水稻中

分离的 1种固 N微生物洋葱伯克氏菌 ( Bu r k h o l d e r i a c e p a c i a)同时也是洋葱球茎腐烂的病原菌和人体胆囊纤维化病的致病菌，成为第一个被发现的人和植物共患病原菌’。因此，研制农业微生物接种剂时应重视对菌种性能的全面了解。表 1 蓝细菌与植物共生时及其独立生存表现Ta b.1 Con di t i o ns of s y m bi os i s be t we e n b l u e— g r e e n a l g ae s a nd s ym bi ot i c of b l ue— gr e e n a l g ae a nd p l ant

1 . 2蓝细菌与植物共生

蓝细菌在苔藓、红萍、苏铁、根乃拉草中共生，苔藓中有念珠藻属 ( No s t o c)、鱼腥藻属 ( An a b a e n a)与苔类植物共生，红萍中鱼腥藻与水生蕨类共生。苏铁中念珠藻或鱼腥藻与苏铁

形成珊瑚状根瘤共生，根乃拉草 ( Gu n n e r a)中念珠藻在其植物茎部的腺体内共生。由表 1可知蓝细菌与上述植物共生时，表现出光合作用与固 N作用比它独立生活时能更好协调而高效。1 . 3弗兰克氏菌 ( F r a n k i a )与植物共生

弗兰克氏菌与非豆科 2 0 0多种植物的根瘤共生固 N,其中大多数为木本植物，固 N时间长，固 N量大(与豆科根瘤固 N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， 木麻黄耐盐碱，杨梅耐酸，桤木耐水温。木麻黄属中有的种还会形成固 N茎瘤。1 . 4真菌与植物共生

真菌与植物共生在自然界更为普遍，如菌根( My c o r r h i z a)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生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、增强抗逆性均有一定作用，其中外生菌根 …… 此处隐藏：8276字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……