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大豆根瘤菌与大豆品种共生匹配性研究
根瘤菌资源研究发现与大豆共生固氮的根瘤菌有快
生、慢生两大类型, 分别属于中华根瘤菌属 ( Sinorhi
zobium )、慢生大豆根瘤菌属 (B radyrhizobium ), 其中
中华根瘤菌属包括韦氏中华根瘤菌 ( S. f redii)、新疆 中华根瘤菌 ( S. x injiangensis)等, 慢生大豆根瘤菌属
匹配关系, 为大豆育种材料的选择和共生固氮作用 的发挥提供依据。
1 材料与方法
1. 1 试验材料
1. 1. 1 供试 菌株 选择具有代表性 的菌株共 18
株, 其中慢生根瘤菌 8株。它们的菌种名称、编号、 分离宿主、分离地及来源列于表 1。
表 1 供试菌株一览表
T able 1 R hizob ia l stra ins used in this study
第 27卷 第 2 期
2008 年
4月
大豆 科 学 SOYBEAN SC IENCE
V o l 27 N o 2 A pr. 2008
大豆根瘤菌与大豆品种共生匹配性研究
马中雨, 李 俊, 张永芳, 樊 蕙, 李 力
( 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所, 北京 100081)
摘 要: 大豆与大豆根瘤菌的共生体系是共生固氮的代表, 开展根瘤菌与大豆品种的 匹配性组合 研究, 为发挥这一 共生体系的固氮效率和指导大豆 育种材料的选择等方面 均具有 重要的 实践价值。 选取不 同种类与 来源的 大豆根
B16
CAU
-
- S. xinjiangensis
HH 103
中国农大 CAU
-
-
S. f red ii
WHG 12
中国农大 CAU
大豆根瘤生物固氮的途径
大豆根瘤生物固氮的途径一、引言大豆是我国重要的农作物之一，其栽培面积广泛且产量高。
然而，大豆的生长需要大量的氮素供应，而土壤中的氮素往往不足以满足大豆的需求。
为了解决这一问题，科学家们发现了大豆根瘤生物固氮的途径，使得大豆能够自主地吸收氮气并转化为可利用的氮素。
二、大豆根瘤生物固氮的原理大豆根瘤生物固氮是通过与根瘤菌共生来实现的。
根瘤菌是一类共生菌，它们能够感染大豆根部并形成根瘤结构。
在根瘤结构中，根瘤菌会与大豆根系形成共生关系，通过固氮酶的作用将氮气转化为氨基氮，供大豆吸收利用。
三、根瘤菌的感染和根瘤的形成大豆根瘤菌主要通过土壤中的感染源传播。
当大豆种子发芽并生长时，根瘤菌会通过感染源进入大豆根部，并利用根部的营养物质进行繁殖。
随着根瘤菌的繁殖，大豆根部会产生一系列变化，形成根瘤结构。
根瘤结构具有红色或粉红色的外观，其形状不规则，大小不一。
四、根瘤菌固氮的机理根瘤菌固氮的关键是固氮酶的作用。
固氮酶是根瘤菌在根瘤结构中产生的一种酶，它能够将氮气转化为氨基氮。
固氮酶由两个组分组成，分别是铁蛋白和大豆植物为其提供的铁蛋白酶。
铁蛋白是固氮酶的活性中心，能够与氮气结合并催化其转化为氨基氮。
大豆植物通过根瘤结构向根瘤菌提供铁蛋白酶，使其与铁蛋白结合形成活性固氮酶。
五、大豆吸收利用固氮产生的氮素固氮酶催化的氨基氮可以被大豆根系吸收和利用。
在根瘤结构中，大豆根系会释放出一些有机酸和糖类物质，这些物质能够促进固氮酶的活性，并调节大豆根系对固氮酶的吸收。
大豆根系通过根瘤结构吸收的固氮产生的氮素可以供大豆植株的生长和发育使用。
六、大豆根瘤生物固氮的优势与应用大豆根瘤生物固氮具有以下优势和应用价值。
首先，与化学合成氮肥相比，根瘤生物固氮是一种环境友好的氮素供应方式。
其次，根瘤生物固氮能够提高大豆的产量和品质，降低生产成本。
此外，根瘤生物固氮还可以改善土壤的氮素循环，提高土壤肥力。
七、结论大豆根瘤生物固氮是一种重要的氮素供应途径，通过与根瘤菌共生，大豆能够自主地固定氮气并转化为可利用的氮素。
豆科植物与根瘤菌共生关系的形成、特点及其应用建议
豆科植物与根瘤菌共生关系的形成、特点及其应用建议作者：李滢洁，李尔立来源：《种子科技》 2017年第3期李滢洁，李尔立（沈阳市回民中学，辽宁沈阳 110004 ）摘要：豆科植物与根瘤菌的共生体系是生物固氮的重要途径，在农业生产中具有广阔的应用前景。
利用文献法对相关研究资料进行了梳理，对豆科植物和根瘤菌共生关系的概念、形成机制及特点进行了深入分析，在此基础上，提出了运用豆科植物-根瘤菌共生体进行生物固氮的注意事项。
关键词：豆科植物；根瘤菌；共生；生物固氮文章编号： 1005-2690（2017）03-0097-02中图分类号： Q945.13；S154.3文献标志码：A通过对高中生物必修三第四章《种群和群落》的学习，笔者对植物的共生现象产生了浓厚的兴趣，进而产生了对豆科植物与根瘤菌共生现象进行研究的兴趣。
通过查找文献资料，对共生关系的概念和分类、豆科植物与根瘤菌互利共生关系的形成机制、特点以及在农业生产方面的应用等问题进行了梳理。
1 共生关系的概念及其分类共生一词，在希腊文中的字面意思是“共同”和“生活”，是指两种生物体的交互作用。
在大多数情况下，具有共生关系的双方支配资源的实力是不对等的，甚至是悬殊的。
根据共生双方资源分配方式的不同，共生关系主要分为竞争共生、寄生和互利共生3种类型。
竞争共生一般存在于同种生物之间，这是由于生态位的重叠以及资源的稀缺性造成的，竞争者为了提高自身适应度，从而对同类之间进行攻击，以图占据更多生存和繁衍优势；寄生是指较小的生物体依附于较大生物体的体表或者内部，从宿主身上得到资源，接受宿主生物提供的养分；互利共生是指双方以彼此利益为前提形成互利关系，一般把个体比较大的生物体称之为“宿主”，如榕树、豆科植物、丝兰等，把个体较小的生物体称之为“共生体”，如榕小蜂、根瘤菌、丝兰蛾等。
共生关系包括外共生和内共生，双方在未结合时能够独立生存的共生关系，称为外共生。
相反，共生双方不能独立生存的关系叫作内共生。
大豆与根瘤菌的共生关系
大豆与根瘤菌的共生关系同学们！今天咱们来聊聊大豆和根瘤菌之间那超神奇的共生关系。
咱先来说说大豆吧。
大豆可是一种很常见的农作物呢，我们平时喝的豆浆、吃的豆腐，很多都是用大豆做的。
大豆长得可精神啦，有绿色的叶子，还有一串串饱满的豆荚。
那根瘤菌又是啥呢？根瘤菌啊，它是一种小小的微生物，我们用眼睛可看不到它哦。
虽然它很小，但是作用可大着呢！大豆和根瘤菌之间就有着一种特别的共生关系。
啥叫共生关系呢？就是它们两个在一起，互相帮助，谁也离不开谁。
当大豆的种子种到土里的时候，根瘤菌就会悄悄地靠近大豆的根。
然后呢，根瘤菌就会钻进大豆的根里面，在那里安个家。
大豆的根也不生气，反而很欢迎根瘤菌的到来呢。
为啥大豆会欢迎根瘤菌呢？这是因为根瘤菌有一个超厉害的本领，它能把空气中的氮气变成大豆可以用的营养物质。
同学们都知道，空气里大部分都是氮气，但是我们人和植物可不能直接用氮气。
根瘤菌就像一个小魔法师，把氮气变成了大豆能吸收的氮肥。
这样一来，大豆就有了足够的营养，可以长得更壮实，结出更多的豆荚。
那根瘤菌为啥要帮大豆呢？嘿嘿，这是因为大豆也会回报根瘤菌哦。
大豆会给根瘤菌提供一些糖分和其他营养物质，让根瘤菌也能好好地生活。
这样，大豆和根瘤菌就形成了一种互利互惠的关系。
有了根瘤菌的帮助，大豆在生长过程中就不需要那么多人工施的氮肥了。
这不仅能节省农民伯伯的成本，还对环境有好处呢。
因为人工施的氮肥太多的话，会污染土壤和水源。
而且呀，这种共生关系还能让土壤变得更肥沃。
当大豆收获后，根瘤菌留在土壤里，继续为下一季的农作物提供氮肥。
这样，土壤里的营养就会越来越丰富，其他的农作物也能长得更好。
同学们，你们想想看，大豆和根瘤菌多聪明呀！它们不用说话，就能互相合作，一起成长。
这种共生关系真的是大自然的一个奇妙创造呢。
在我们的生活中，也有很多像大豆和根瘤菌这样互相帮助的例子哦。
比如我们和朋友之间，互相分享快乐，互相帮助解决问题。
还有在一个班级里，同学们一起学习，一起进步。
根瘤菌和豆科植物共生体系1
植物和细菌形成的共生体系主要是根瘤。 成熟根瘤的外形和大小，因植物种类、细
菌品系和环境条件而不同。
小的根瘤只有米粒大小，大的根瘤可以有黄 豆大小，甚至更大。 根瘤的形状可以分为两类：
一类以豌豆、苕子、苜蓿和三叶草的根瘤为代表， 这种根瘤是长枣形的； 另一类以大豆和花生的根瘤为代表，它们是圆形的，
生，有较好的固氮效果。红萍从鱼腥藻中得 到氮素养料，鱼腥藻在红萍腹腔内得到特殊 的生活环境。
3、蓝细菌和高等植物的共生
（1）、蓝细菌和裸子植物的共生
裸子植物苏铁科的一些属种的根细胞间有固氮蓝细 菌（念珠藻和鱼腥藻）生活，固氮。有蓝细菌生活 的根部发育成为膨大的二分杈或珊瑚状变型根。膨 大的变形根内部有一些细胞间的空腔，固氮蓝细菌 就生活在这些腔内。
如从豌豆根瘤内分离的根瘤菌可以在豌豆、蚕豆、
苕子等植物上形成根瘤，大豆只能和大豆根瘤中分离 出来的根瘤菌形成根瘤，而不能和从豌豆、紫云英等 植物中分离的根瘤菌形成根瘤。
根据根瘤菌在豆科植物上形成根瘤的专一性，构 成了“互接种簇”关系。
互接种簇—根瘤菌中的某一个菌株可感染一簇豆科 植物的多种植物。在同一互接种簇内植物，可以互 相地利用其根瘤菌形成根瘤，而不同互接种簇植物 之间则不能互接种簇形成根瘤，这种特性对根瘤菌 在生产中应用有重要意义，可以避免盲目性。
1、无限型根瘤
无限型根瘤具有顶端分生组织，在根瘤成熟后可继续 生长，使根瘤体积增大，甚至可以分叉。这类根瘤的 外表多为圆柱形、枣形、鸡冠状，如豌豆、三叶草和 苜蓿等植物的根瘤。 无限型根瘤具有下列主要结构： ①根瘤表皮和皮层；
典型的共生关系由微生物和植物两者形成特定 的组织形态。
研究得最多的是细菌和植物形成固氮器官
（根瘤和茎瘤）。
论述题种间相互作用促进农业生产的例子
论述题种间相互作用促进农业生产的例子1、豆科植物与根瘤菌的共生关系：豆科植物，如大豆、玉米、棉花等，与土壤中的根瘤菌有共生关系。
根瘤菌能够固定空气中的氮气，为植物提供氮素养分，而植物则提供根瘤菌所需的有机物质。
这种共生关系提高了土壤的肥力，促进了作物的生长。
2、蜜蜂与作物的授粉关系：蜜蜂是重要的授粉昆虫之一，许多果树、蔬菜等依赖蜜蜂进行授粉。
蜜蜂授粉能够提高作物的结实率和产量，改善作物的品质。
因此，在农业生产中，保护蜜蜂资源对于提高作物产量和品质具有重要意义。
3、稻田养鱼：稻田养鱼是一种典型的生态农业模式。
在稻田中养鱼，鱼能够吃掉稻田中的杂草和害虫，减轻杂草和害虫对水稻的危害；同时，鱼的排泄物也能为水稻提供养分。
这种生态农业模式能够提高水稻的产量和品质，增加农民的收入。
4、玉米与大豆的间作：玉米与大豆的间作是一种常见的农业种植模式。
在这种模式下，玉米能够为大豆提供遮荫，减轻大豆的日灼病；同时，大豆的根瘤菌能够固定空气中的氮气，为玉米提供氮素养分。
这种间作模式能够提高作物的产量和品质，减少化肥的使用量。
5、茶园养鸡：茶园养鸡是一种生态养殖模式。
在这种模式下，鸡能够在茶园中觅食，吃掉茶园中的害虫和杂草种子，减轻害虫和杂草对茶树的危害；同时，鸡的排泄物也能为茶树提供养分。
这种生态养殖模式能够提高茶叶的产量和品质，增加农民的收入。
一、温室中的益虫控制：在温室蔬菜生产中，引入捕食性昆虫和寄生性昆虫，可以有效地控制温室中的害虫。
这些益虫能够吃掉害虫的卵、幼虫或成虫，从而减少害虫的数量，降低害虫对作物的危害。
这种方法不仅减少了化学农药的使用，还提高了作物的产量和品质。
二、稻田养鸭：稻田养鸭是一种具有生态效益的农业生产模式。
鸭子在稻田中活动，可以吃掉稻田中的害虫和杂草，其排泄物也能为水稻提供有机肥料。
同时，鸭子的活动还能增加稻田的氧气含量，有利于水稻的生长。
这种方法提高了水稻的产量，也增加了农民的收入。
三、林果间作：在林果间作的种植模式下，林木和果树之间互相促进生长。
大豆根部的什么有固氮作用,大豆与根瘤菌的关系
大豆根部的什么有固氮作用，大豆与根瘤菌的关系大豆根部的根瘤菌可以固氮。
大豆的根瘤会接受光合作用的产物，并逐渐发育，在铁钼氧还蛋白的作用下，吸收空气中的分子态氮并活化成铵态氮，此为大豆的重要氮源。
大豆根瘤菌的共生固氮作用在根瘤中的类菌体内进行，根瘤菌在类菌体内固定的氮起初为氨，氨扩散后会与氨的受体产生化合反应，生成各种氨基酸和酰胺。
一、大豆根部的什么有固氮作用1、大豆根部的根瘤菌具有固氮作用。
大豆出苗后经过一段时间便会形成根瘤，根瘤接受光合作用的产物会逐渐发育，在铁钼氧还蛋白的作用下，吸收空气中的分子态氮活化成铵态氮，这种由共生固氮作用所吸收的空气氮是大豆的重要氮源。
2、大豆根瘤菌的共生固氮作用在根瘤中的类菌体内进行，大豆进行光合作用时生成的糖分由韧皮部运入根瘤，再通过呼吸作用产生各种酮酸，即氨的受体。
3、根瘤菌在类菌体内固定的氮最初为氨，氨向根瘤其他部位扩散后会与氨的受体产生化合反应，生成各种氨基酸和酰胺（根瘤中的主要氨基酸为谷氨酸、谷氨酰胺，其次为天冬酰胺）。
二、大豆与根瘤菌的关系1、大豆与根瘤菌形成共生关系。
大豆为根瘤菌提供安全的生长环境，并将一部分制造出来的有机物供给根瘤菌当作能量，而根瘤菌则会通过生物固氮制造的氨供给大豆。
2、种植大豆时可使用根瘤菌剂，先选择适宜的大豆根瘤菌类型，再采集大豆生产区的土壤，进行土壤、根瘤菌匹配试验，筛选活性强、适应当地土壤与气候的大豆根瘤菌品种。
3、固体型根瘤菌可采用拌种、土施的方法使用，液体型根瘤菌可在浸种、包衣时使用，但要注意包衣剂与根瘤菌剂要相互匹配，避免根瘤菌的活性受到抑制。
4、根瘤菌可让大豆增产10%以上，还能让籽粒中的蛋白质含量提高2%，粗脂肪含量提高1-2%。
根瘤菌—豆科植物共生固氮在农业及生态环境中的作用
根瘤菌—豆科植物共生固氮在农业及生态环境中的作用随着我国人口的增加和城市化进程的加快，我国的环境问题日显突出：水资源紧缺，水土流失严重，荒漠化土地面积扩大，草地沙化、碱化、退化面积增加，物多样性遭到严重破坏。
有调查显示，全国荒漠化土地面积已达到 174万 km2，已有的“三化”草地面积达1.33亿hm2，占总草地面积的三分之一。
我国化肥每年使用量远远超过发达国家所规定60kg.km-2的标准上限，而平均利用率仅为40%左右，大部分化肥渗透进入水体和土壤、大气环境中。
因此，寻求一种绿色、安全、环境友好的解决方法已经迫在眉睫。
根瘤菌是一种能与豆类作物根部共生形成根瘤并可以固氮的细菌，一般指根瘤菌属和慢生根瘤菌属。
根瘤菌属和慢生根瘤菌属两属细菌都能从豆科植物根毛侵入根内形成根瘤，并在根瘤内成为分枝的多态细胞，称为类菌体。
类菌体在根瘤内不生长繁殖，却能与豆科植物共生固氮，即固氮微生物根瘤菌和豆科植物生活在一起，从豆科植物获得养分，与其共同完成固氮作用。
这种固氮作用是天然的氮肥制造工厂，不仅为植物提供氮素养料，同时还可以节约生产化肥所需的物质资料和生产过程所消耗的能量资源，减少废弃物和环境有害物质的排放，有助于农业和生态环境的可持续发展。
主要表现在以下几个方面：一、根瘤菌在农业可持续发展中的作用豆科植物—根瘤菌有较强的耐胁迫性，即使在不良环境条件下仍能与侵染的豆科植物形成稳定的共生体系，且在一个生长季节内所固定的氮素总量可达到45—335kg*hm-2这些氮素不仅能提高植物组织的含氮总量，所形成的共生体系更能源源不断地为土壤提供氮素，解决氮匮乏问题，显著提高土壤营养。
豆科植物—根瘤菌共生体系独特的固氮作用使得生态系统氮素循环得以平衡，同时，土壤中氮素含量也通过这种天然的方式得到补充。
长期种植紫花苜蓿和林生山黧豆的草地耕层土壤全氮和有机质含量提高幅度较大，主要原因在于紫花苜蓿和林生山黧豆均是豆科植物，在生长过程中，其根部形成的根瘤能够固定土壤空气中的氮素，固定的氮素除了满足作为种子田的牧草生长外，还能增加土壤中的氮素含量。