510微生物与植物的共生关系PPT课件
分子生物学课件微生物与植物的共生关系资料
微生物与植物的互作界面
微生物与植物之间的物理接触：如根瘤菌与豆科植物的根瘤 微生物与植物之间的化学信号传递：如植物激素与微生物的相互作用 微生物与植物之间的营养物质交换：如植物为微生物提供碳源，微生物为植物提供氮源 微生物与植物之间的共生关系：如根瘤菌与豆科植物的共生关系，真菌与植物的共生关系
共生结构的解剖学特征
量。
共生关系在生物圈中的作用
促进生物多样性：微生物与植物共生关系有助于生物多样性的形成和维持。
提高生态系统稳定性：微生物与植物共生关系有助于提高生态系统的稳定性和抵抗力。 促进物质循环：微生物与植物共生关系有助于促进生态系统中的物质循环和能量流动。
提高植物适应性：微生物与植物共生关系有助于提高植物的适应性和生存能力。
共生关系对植物生长的影响
提供营养：微生物 为植物提供必需的 养分，如氮、磷等
促进生长：微生物 可以促进植物根系 的生长，提高植物 的吸收能力
增强抗病性：微生 物可以增强植物的 抗病性，减少病害 的发生
改善土壤：微生物 可以改善土壤结构 ，提高土壤的肥力 和保水性
共生关系对土壤生态系统的改善
微生物与植物共生 关系可以增加土壤 有机质含量，提高 土壤肥力
共生关系在农业中的应用：通过微 生物与植物共生关系，提高农作物 的抗病性和抗逆性，提高产量和质 量。
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生物修复：利用微生物与植物共生 关系，修复被污染的土壤和水体， 恢复生态系统的平衡和健康。
共生关系在环境保护中的应用：利 用微生物与植物共生关系，降解污 染物，净化环境，保护生态环境。
微生物信号分子：如细菌的Nod因子、真菌的菌丝融合素等，与植物细胞表面的受体结 合，诱导植物产生反应
微生物与植物互作-PPT课件
强了有机质的分解，促进植物营养元素的矿化，
增强了对作物的养分供应。
根际微生物通过溶解矿物中的磷酸盐，给植物提供可 溶性的磷酸盐，加快植物对磷酸盐的吸收。
A、有益影响
（b）促进植物生长——根际微生物能合 成多种生长素、植物生长激素，加速种子 萌发和根毛发育。
③丛枝菌根在植物吸收养料中的作用：扩大根系吸收范
围，提高了从土壤溶液中吸收养料的吸收率。
④促进根圈微生物的固氮菌、磷细菌生长，并对共生固
氮微生物的结瘤有良好的影响。 ⑤与植物病害关系：有好有坏，不清楚。
（2）菌根对植物的作用
增加植物根系对水分和营养物质的吸收； 增加植物根系对磷素的吸收： 分泌植素酶、磷酸酶，增加对有机磷化物的分解； 菌根菌可打破根系的抑磷圈，增加磷的吸收。
果胶酶——分解果胶，使植物组织崩溃；
纤维素酶——破坏细胞壁，使细胞分解；
某些微生物产生的生长素吲哚乙酸——使植物产生疾病； 某些病原真菌产生的赤霉素和细胞激动素——使植物疯长；
乙烯——引起植物代谢发生变化；
毒素——干扰植物的正常代谢。
5、 植物对病原微生物的免疫性（抗性）
植物对病原微生物的侵入不是被动的， 而是可以通过许多方式抵抗病原微生物 侵入，这种抵抗力称为植物的免疫性。
（e）根际中的菌丝体可以转移植物中的放 射线物质和重金属等有害物质。
A、有益影响 （f）根际微生物产生二氧化碳，使钙增加 可溶性，有利于植物吸收。
（g）根际中自生固氮菌可以固定大量的 N2，给植物提供有机和无机氮。
B、不利影响
（a）微生物与植物竞争矿质营养，在一定时间内
减少了对植物养分的供应，造成对植物生长的不利。
第十一章_微生物与植物之间的相互关系
11-1植物的根际 1、渗出物 2、分泌物 3、植物黏液 4、黏质 5、溶胞产物 植物根 土壤 根际物质第十一章 微生物与植物之间的相互关系植物的地上部分和地下部分，尽管所处的环境差异较大，但无论茎、叶、花、果、种子以及根等器官上都存在着各种有机物，为微生物的生存、生长和繁殖提供营养，因此不同类群的微生物以各自的方式生活在植物体上，与植物发生互生、共生、寄生等关系，对植物的生长发育产生多方面的影响。
第一节 微生物与植物的互生关系一、根际微生物植物在其生长过程中，既从外界吸收养料和水分，也向外界环境中释放各种无机和有机物质，根际中的有机物质包括以下几类：（1）渗出物，是指根细胞向外释放的小分子物质，如有机酸、氨基酸等；（2）分泌物，指根细胞主动向外分泌的化合物，如维生素、核酸等；（3）植物黏液，包括植物和微生物分泌的多糖类产物；（4）黏质，由植物和微生物细胞及其代谢产物组成；（5）溶胞物质，植物脱落的表皮细胞分解物。
由于植物根周围环境的特殊性（图11-1），为微生物创造了一种特殊的生态环境——根际。
根际（rhizosphere ）是指可被根释放物质所影响的根部土壤。
1904年，德国微生物学家Hiltner 就提出了根际的概念，根际的范围很狭小，仅包括离根几毫米的土壤区域。
在根际内，根分泌各种有机物，如氨基酸、维生素等，可作为微生物的生长因子；此外，脱落的根表皮和皮层细胞内容物也是微生物良好的营养源，因此根际是一个对微生物生长十分有利的特殊生态环境。
在根际内，根系对微生物群落的影响称为根际效应。
根际中微生物群落的密度明显比一般土壤中高，仅细菌就达每克109之多，根际土壤中微生物数量与非根际土壤的微生物数量的比值称为根土比（R/S ），是反映根际效应的重要指标。
根土比一般在5～20之间，农作作比树木的根土比高，豆科植物比非豆科植物高。
而且，根土比的数值随土质、植物种类及季节等因素的影响而发生变化。
根际土壤中以细菌数量最多，但由于根际分泌物的选择作用，细菌的种类较少，以低分子有机物为营养的革兰氏阴性细菌占绝对优势，有假单胞菌（Pseudomonas）、黄杆菌（Flavobacterium）、土壤杆菌（Agrobacterium）等。
植物与微生物的相互作用69页PPT
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71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
植物与微生物的相互作用
11、用道德的示范来造就一个人，显然比用法律来约束他更有价值。—— 希腊
12、法律是无私的，对谁都一视同仁。在每件事上，她都不徇私情。—— 托马斯
13、公正的法律限制不了好的自由，因为好人不会去做法律不允许的事 情。——弗劳德
14、法律是为了保护无辜而制定的。——爱略特 15、像房子一样，法பைடு நூலகம்和法律都是相互依存的。——伯克
微生物学ppt课件第十章 微生物同植物和动物
感染扩展和根表菌丝形成
菌根真菌进入根内后，
在根中的扩展分为3个时期：
真菌扩展开始发生
真菌快速生长和扩散
根和真菌的生长以相同的速率进行。
a
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影响丛枝菌根形成的因素：
土壤中菌根繁殖体的数量和萌发速度 菌根侵染能力的强弱 根系发育的好坏 环境因素的影响：营养、光照、温度、水
分和pH等。
根瘤中固氮作用的能量由类菌体利用碳源进行 氧化磷酸化而产生，因此保证氧气供应是获得 能量的必要条件。
另一方面，固氮酶对分子态氧敏感，它的催化 作用是在无氧情况下进行的，所以两者有尖锐 矛盾。
a
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根瘤中氧气供应的调节：
木栓层：包在根瘤外皮层上，能阻碍气体扩散，只能 通过皮孔进入。
扩散障碍：在内皮层中O2浓度显著降低，是由于细胞 排列紧密和细胞之间的空隙减少，对氧的扩散造成障 碍。
第十章’ （补充） 微生物同植物和动物
的共生关系
a
1
微生物和植物共生关系的类型
一 细菌和植物的共生 （一）根瘤菌与豆科植物的共生体系
豆科: 蝶形花亚科，含羞草亚科，苏木亚科 根瘤菌： G-无芽孢杆菌，生鞭毛，运动。 ➢ 生理特征：
➢ （1）化能异氧微生物：快生型、慢生型 ➢ （2）细胞外形成荚膜和粘液物质。菌落为圆形，边缘整齐、
a
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丛枝菌根同植物的代谢和生长的关系
丛枝菌根对碳水化合物的需求
丛枝菌根增加了根圈的范围
丛枝菌根在植物吸收养料中的作用
磷素营养 丛枝菌根最显著的作用是在低磷 土壤中提高植物吸磷能力， 原因：
能够利用较大土壤范围内的磷素；
促进磷素向根内的转运；
提高了土壤磷素的可溶性。
a
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植物与微生物的相互作用
目的基因表达盒
双元载体系统
Hin dIII
多
Sph I (11083)
Pst I
克
Sal I
隆
Xba I Bam H I
位
Sma I (11052)
点
Kpn I
Sac I
Eco R I
Bst XI
tgacaggatatattggcgggtaaac RB Lac Zalpha tggcaggatatattgtggtgtaaaca LB
缺点： 操作比较麻烦、难度大 （原生质体制备、转化、再生）
Protoplast transformation of transgenic Valencia sweet orange plants with GFP by PEG-mediation
一、农杆菌介导的（Agrobacteriummediated ）转基因机理
土壤农杆菌（Agrobacterium
tumefaciens）是一种革兰氏阴性
土壤杆菌，在自然界中普遍存在， 其特点是能感染双子叶植物，并 引起植物形成肿瘤。
ห้องสมุดไป่ตู้
天然的植物遗传工程
土壤农杆菌的基因组与Ti质粒组成
原因：土壤农杆菌中Ti质粒上一段DNA（T-DNA，transfer DNA，编码生物碱和植物激素）转到了植物细胞基因组中， 引起植物细胞旺盛分裂。
1.2 利用固氮菌提高作物产量
•化学固氮
转化条件苛刻：温度高于500℃，压力大于200atm。 大量施入田间的肥料流失，最终流入海洋，导致水体严 重污染以及水中微藻及其它微生物大量繁殖。
•生物固氮
无需消耗燃料或电等能源，不造成污染，过程复杂，需 要酶（固氮酶和固氮酶的还原酶）的参与，消耗大量ATP，
第十一章_微生物与植物之间的相互关系
11-1植物的根际 1、渗出物 2、分泌物 3、植物黏液 4、黏质 5、溶胞产物 植物根 土壤 根际物质第十一章 微生物与植物之间的相互关系植物的地上部分和地下部分，尽管所处的环境差异较大，但无论茎、叶、花、果、种子以及根等器官上都存在着各种有机物，为微生物的生存、生长和繁殖提供营养，因此不同类群的微生物以各自的方式生活在植物体上，与植物发生互生、共生、寄生等关系，对植物的生长发育产生多方面的影响。
第一节 微生物与植物的互生关系一、根际微生物植物在其生长过程中，既从外界吸收养料和水分，也向外界环境中释放各种无机和有机物质，根际中的有机物质包括以下几类：（1）渗出物，是指根细胞向外释放的小分子物质，如有机酸、氨基酸等；（2）分泌物，指根细胞主动向外分泌的化合物，如维生素、核酸等；（3）植物黏液，包括植物和微生物分泌的多糖类产物；（4）黏质，由植物和微生物细胞及其代谢产物组成；（5）溶胞物质，植物脱落的表皮细胞分解物。
由于植物根周围环境的特殊性（图11-1），为微生物创造了一种特殊的生态环境——根际。
根际（rhizosphere ）是指可被根释放物质所影响的根部土壤。
1904年，德国微生物学家Hiltner 就提出了根际的概念，根际的范围很狭小，仅包括离根几毫米的土壤区域。
在根际内，根分泌各种有机物，如氨基酸、维生素等，可作为微生物的生长因子；此外，脱落的根表皮和皮层细胞内容物也是微生物良好的营养源，因此根际是一个对微生物生长十分有利的特殊生态环境。
在根际内，根系对微生物群落的影响称为根际效应。
根际中微生物群落的密度明显比一般土壤中高，仅细菌就达每克109之多，根际土壤中微生物数量与非根际土壤的微生物数量的比值称为根土比（R/S ），是反映根际效应的重要指标。
根土比一般在5～20之间，农作作比树木的根土比高，豆科植物比非豆科植物高。
而且，根土比的数值随土质、植物种类及季节等因素的影响而发生变化。
根际土壤中以细菌数量最多，但由于根际分泌物的选择作用，细菌的种类较少，以低分子有机物为营养的革兰氏阴性细菌占绝对优势，有假单胞菌（Pseudomonas）、黄杆菌（Flavobacterium）、土壤杆菌（Agrobacterium）等。
《微生物与植物互作》PPT课件
D. 根际温度一般比非根际土壤温度高1-2℃。
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（2）根际微生物
A. 受植物根系的选择和促进作用，从而构成 了不同的根际微生物区系
豆科植物根系分泌物多为含氮物质，禾本科植 物多为含碳物质；
同一科植物不同生长阶段其分泌物也不相同；
大豆：
开花前分泌谷氨酸 、色氨酸； 开花后分泌色氨酸
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❖外生菌根菌的研究应用，对于发展林业育苗，促进 林木生长发育以及绿化荒山、矿厂废地有重要意义。 试验表明：利用外生菌根可使树木提前4～5年成材。
❖对外生菌根菌及其菌根关系的研究对进一步驯化野 生食用菌，扩大优质食用菌栽培生产也具有实际意 义。
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内生菌根
菌丝直接入侵根表皮细胞内和细胞外，不形成哈氏网；在 皮层细胞内的菌丝，其顶端膨大且分枝，形成泡囊（Vesicule） －丛枝（Arbuscule）菌根，故又称VA菌根； 根外侧的菌丝形成粗菌丝，其上可分化形成大型厚垣孢子 或配子，也可形成细小菌丝直接吸收土壤中水分和营养.
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（3）根际微生物对植物的作用
A、有益影响
（a）有效化营养元素——微生物的代谢作用加 强了有机质的分解，促进植物营养元素的矿化， 增强了对作物的养分供应。
根际微生物通过溶解矿物中的磷酸盐，给植物提供可 溶性的磷酸盐，加快植物对磷酸盐的吸收。
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A、有益影响
（b）促进植物生长——根际微生物能合
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王瓜秀 闫国贝
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微生物与植物根之间的相互关系 微生物与植物其他部分之间的相互关系 病原微生物与植物之间的关系
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2
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一 根瘤菌（nodule bacteria)
根瘤菌－能侵染豆科植物根 部形成根瘤和固定大气中 的氮气的细菌。人工培养 杆状。
类菌体－根瘤菌在根瘤中呈 棒状、“T”、 “Y”形，这 种形态叫类菌体。无细胞 壁。固氮。难培养。
3
根瘤中的类菌体图 4
二 根瘤菌的特性
1 根瘤菌的生理特性
§ 好氧 § 化能有机营养型 § 无芽孢、革兰氏染色阴性。
（1）菌根植物 裸子植物、被子植物中的乔木、灌木和草本 植物。苔藓植物和蕨类植物。农作物（小麦、 玉米、豌豆、棉花、洋葱）
（2）菌根真菌 6属，57种。球孢霉目、内囊霉目。
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（3）V-A菌根的结构特征
▪ 菌丝。
有外生菌丝和内生菌丝。
外生菌丝不形成菌套。伸 到土壤中。
外生菌丝进入皮层细胞间 和细胞内即成内生菌丝。
➢ 类菌体一般不再生长繁殖，它代表根瘤菌细 胞的最后阶段。类菌体不利用固氮产物。
➢ 固氮能源来自叶部的光合产物。
➢ 亩豆科植物年均固氮13～30公斤。
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五 应用---- 根瘤菌肥
田间接种根瘤菌的效果受环境的 影响。 ◆ 不含根瘤菌土壤内好于含有
根瘤菌的土壤。 ◆ 缺氮的贫瘠土壤内好于有氮
素的肥沃土。 ◆ 大量施用氮肥抑制豆科植物
第三节 真菌和植物共生－－菌根（mycorrhiza)
更为普遍。1881年俄国学者卡门斯基研究 水晶兰根的解剖接结构后，首次指出真菌 和水晶兰根之间存在共生关系。
1 菌根和菌根菌 2 形成菌根的植物 3 菌根的分类 4 外生菌根 5 丛枝菌根（又叫泡囊－丛枝菌根V-A菌根）
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1 菌根和菌根菌
菌 根：真菌和植物根的共生联合体
菌根菌： 能形成菌根的真菌担子菌亚门
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2 形成菌根的植物 木本、草本。野生、农作物。 自然界大部分植物都能形成。
3 菌根的分类 根据菌根的形态和结构分
外生菌根
丛枝菌根
内外生菌根
内生菌根水晶兰菌根 杜源自菌根兰科菌根浆果鹃菌根
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4 外生菌根
（1）菌根植物 裸子植物和被子植物的乔木和灌木。 以森林树木为主。
第九章 微生物与植物的共生关系 本章内容
第一节 根瘤菌与豆科植物的共生 第二节 弗兰克氏菌和非豆科木本植物共生 第三节 真菌和植物共生
1
第一节 根瘤菌与豆科植物共生
根瘤菌与豆科植物共生形成根瘤。 一 根瘤菌（nodule bacteria) 二 根瘤菌的特性 三 根瘤(root nodules) 四 结瘤过程 五 应用
▪ 孢子和孢子果。
外生菌丝的顶端形成 厚垣孢子，内含油滴。 土壤中存活数年。
叶松、云杉、桦树、山毛榉等。
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2）对防御林木根部病害的作用
▪ 外生菌根根圈微生物防御病菌侵染。外生菌
根根圈真菌数量较非菌根根圈大10倍左右。
▪ 菌套和哈蒂氏网的机械屏障作用。病原菌只
能侵染非木质化的小根。病原菌不能通过这 两处屏障。
▪ 植物产生抑制病菌的物质。萜烯和半萜烯类
化合物是制霉物质。牛肝菌科真菌能形成。
的根瘤形成和固氮作用。 14
第二节 弗兰克氏菌和非豆科木本植物共生
1 放线菌结瘤植物 7目，8科，24属——放线菌结瘤植物。见290页 如 杨梅属、沙棘属、木麻黄属、野麻属等。 2 弗兰克氏菌
内生放线菌。1978年从香蕨木根瘤中分离出， 获得纯培养并回收成功。 3 结瘤过程 弗兰克菌 根毛 根内细胞间隙 侵染斑 根瘤15
▪ 产生抗生素。云杉白桩菇能产生穿孔蕈炔素。24
3）提高植物抗逆性的作用
提高宿主植物的—— §抗旱 §抗盐碱 §抗极端温度 §抗酸碱 §抗重金属毒害
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（5）应用 在木材生产中用客土法和人工接种 法使幼苗形成菌根。有重要经济价值。
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5 泡囊－丛枝菌根（V-A菌根）
是内生菌根中最重要的类型。泡囊不普遍。 故称丛枝菌根（Arbuscular Mycorrhiza,AM)
2 根瘤菌的固氮特性 § 侵染性 § 寄生专一性（由菌体和植物两者的遗传性决定） § 有效性
互接种族（cross inoculation group) :
相互利用同一根瘤菌菌株形成共生固氮的豆科植物。豇
豆族包括豇豆、花生、绿豆、赤豆等。
5
三 根瘤(root nodules)
1 概念 固氮微生物在植物根内 形成的共生组织。圆形、 枣状、瘤状等。
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四 结瘤过程
根毛 根内 根瘤菌
侵入线
内皮层 根分裂
显瘤
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根毛 根瘤菌
侵入线
已侵入的 根瘤菌
根瘤
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几点说明
➢ 豆科植物根系分泌物刺激邻近土壤内的根瘤 菌生长，发展成高密度的群体侵染豆科植物。
➢ 根瘤溃散后，有许多存留在侵入线内未转化 成类菌体，呈休眠状态的细菌大量繁殖进入 土壤。
哈蒂氏网：
菌套内层有许多菌丝透
过根的皮层进入皮层组
织，在外皮层细胞间蔓
延，将细胞整个包裹起
来，形成的一种特殊结
构。
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➢ 内层菌丝伸入根 的皮层，充满细 胞间隙，不进入 细胞内。
➢ 形成外延菌丝。
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（4） 外生菌根的作用
1）对植物营养和生长的作用
▪ 扩大寄主植物的吸收面。菌套和外延菌
丝。
▪ 产生生长刺激素。吲哚乙酸（松树、落
（2）真菌类型 担子菌中的牛肝菌、鹅膏菌。 子囊菌和藻状菌
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（3）外生菌根的结构特征
➢ 菌根菌交织成菌 套（mantle）
包在根系外。 20～100um厚， 占菌根干重20～ 40％。
菌套种类： 光滑菌套、网状菌套、绒毛状菌套、棉絮状菌套20等。
➢ 形成哈蒂氏网（Hartig net）包在根外。构 成了巨大的接触面。
2 分布
§ 集中在根茎部位； § 分散。
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3 根瘤分类
➢ 有效根瘤：个大、有固氮能力、粉红色、含较多
豆血红蛋白。
➢ 无效根瘤：个小，无固氮能力、浅白色或绿色，
不含或少含豆血红蛋白。
根瘤有效性标志：
§含类菌体；
§呈红色。
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豆血红蛋白（Leghaemoglobin,Lb）作用 §调节氧浓度和氧压，达到低浓度和高流量的氧气。 §吸收渗入根瘤内的氧然后缓慢放出。与固氮正相关。
▪ 丛枝。
进入细胞内的菌丝连续分 叉分枝形成的灌木结构。
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植物细胞形成丛枝时，细胞发生的现象：
✓细胞活性明显增强。 ✓形成新的细胞器。 ✓核增大。 ✓淀粉粒消失 ✓呼吸作用核酶活性增强。
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▪ 泡囊。
侵入细胞内或细胞间 的菌丝的末端膨大形 成。圆形或椭圆形。 泡囊的形成迟于丛枝。 有繁殖功能。