豆科植物与根瘤菌
豆科植物根瘤根瘤细菌的形态观察及其分离
（1）将根瘤夹破，用破开那一面划线3条。
（2）将接种环灭菌，从（1）划线3条。
（3）将接种环灭菌，从（2）划线3条。
（4）将接种环灭菌，从（3）划线3条。
4、倒置28~300C培养2-4天，观察结果。 5、观察菌落形态，选取典型菌落进行涂
片，革兰氏染色，油镜下观察并绘图。
（二）根瘤中类菌体的观察
4、75%酒精、0.1%升汞液瘤细菌的分离。
（二）根瘤中类菌体的观察。
（一）根瘤细菌的分离
1、取已融化的根瘤菌培养基以无菌操作制成平 板。 2、用清水洗净泥土，用剪刀剪下呈粉红色的根 瘤1-2个，剪时稍带一段根，以免损伤根瘤。 3、将根瘤浸泡在75%酒精的无菌培养皿中， 5min后，用镊子将根瘤转入盛有0.1%升汞 （HgCl2）溶液的无菌培养皿中浸泡5min，用 无菌水洗3次，用无菌镊子将根瘤至于平板琼 脂上，按下列方法划线。
实验二 豆科植物根瘤、根瘤
细菌的形态观察及其分离
一、目的要求
1、观察豆科植物的根瘤和根瘤细 菌的形态。 2、掌握从根瘤中分离根瘤细菌的 方法及培养的方法
二、实验材料
1、豆科植物新鲜标本数株。 2、加入结晶紫的根瘤菌培养基（10mL）。
3、无菌培养皿、接种环、无菌水、手术剪、 无菌玻棒、载玻片、镊子、酒精灯、显微 镜、香柏油、擦镜纸。
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。
根瘤菌生理特征和发育
根瘤菌生理特征和发育根瘤菌,是微生物的一个属,根瘤菌属，其为一种固氮菌,属于共生固氮菌,与豆科,榆科植物共生形成根瘤。
根瘤菌的特性：革兰氏阴性细菌,杆状,有鞭毛,无芽孢.化能有机营养型,好氧.有PHB.在根瘤内成为类菌体,形态多样.类菌体行固氮作用.各种根瘤菌生长速度不同。
根瘤菌是与豆科植物共生，形成根瘤并固定空气中的氮气供植物营养的一类杆状细菌。
这种共生体系具有很强的固氮能力。
已知全世界豆科植物近两万种。
根瘤菌是通过豆科植物根毛侧根杈口(如花生)或其他部位侵入，形成侵入线，进到根的皮层，刺激宿主皮层细胞分裂，形成根瘤，根瘤菌从侵入线进到根瘤细胞，继续繁殖，根瘤中含有根瘤菌的细胞群构成含菌组织。
根瘤菌进入这些宿主细胞后被一层膜套包围，有些菌在膜套内能继续繁殖，大量增加根瘤内的根瘤菌数，以后停止增殖，成为成熟的类菌体；宿主细胞与根瘤菌共同合成豆血红蛋白，分布在膜套内外，作为氧的载体，调节膜套内外的氧量。
类菌体执行固氮功能，将分子氮还原成NH3，分泌至根瘤细胞内，并合成酰胺类或酰尿类化合物，输出根瘤，由根的传导组织运输至宿主地上部分供利用。
根瘤是由于根瘤菌侵入根部后，根皮层细胞分化增生而形成的组织。
其形成大致可分为3个阶段：接触识别、专一性和根瘤发育。
在豆科和非豆科作物系统中，共生现象的特征是对寄主或多或少具有明显的偏好甚至专一性。
因此，如果在以前没有种植相同的或有共生关系豆科作物的土壤上引种该种豆科植物，要达到有效的固氮的目的，就需要对种子进行适宜的根瘤菌接种。
1. 根瘤菌感应：豆科植物根部分泌一种化学物质，称为诱导因子，诱导根瘤菌感应。
2. 根瘤菌感染：根瘤菌通过感应后，向豆科植物根部释放一种鞭毛，穿过根毛进入植物根部内部，形成根瘤。
3. 根瘤菌固氮：在根瘤中，根瘤菌与豆科植物根部细胞形成共生囊，囊内有氧气限制，根瘤菌通过固氮酶将空气中的氮气转化为植物可利用的氨基氮，供植物吸收利用。
4. 豆科植物提供碳源：豆科植物通过光合作用产生的碳水化合物供给根瘤菌利用，帮助其生长和固氮。
豆科植物与根瘤菌是什么关系
豆科植物和根瘤菌之间存在一种特殊的共生关系。
根瘤菌是一类可以与豆科植物建立共生关系的土壤细菌，主要属于Rhizobia属和Bradyrhizobium属。
这种共生关系的形成是通过根瘤菌和豆科植物根系之间的相互作用来实现的。
当豆科植物的根系与适宜的根瘤菌接触后，根瘤菌会通过根毛进入植物的根内，并在根皮质细胞内形成根瘤。
根瘤是由根瘤菌引起的结构，具有肿大的特点。
在根瘤中，根瘤菌与豆科植物建立起一种特殊的共生关系。
根瘤菌会固氮作用，将空气中的氮转化为植物可利用的氨态氮，为植物提供了足够的氮源满足其发育需要。
同时，根瘤菌也会从植物中获得所需的碳源，满足自身的生长和繁殖。
这种共生关系对豆科植物的生长发育和生态适应具有重要意义。
由于固氮作用的存在，豆科植物不需要依赖于土壤中的氮肥，可以生长在氮贫瘠的土地上。
因此，豆科植物具有较强的适应性和竞争力，在农业和生态系统中具有重要的地位。
此外，豆科植物与不同种类的根瘤菌建立不同的共生关系，这种选择性使得豆科植物能够与各种环境条件下的根瘤菌合作，在不同土壤区域内都能正常生长和发育。
这也是豆科植物能够广泛分布于全球各地的重要原因之一。
根瘤菌与豆科植物之间的生态关系
根瘤菌与豆科植物之间的生态关系豆科植物与根瘤菌之间的关系是一种共生关系。
根瘤菌侵入寄主（豆科植物）根内，刺激根部皮层和中柱鞘的某些细胞，引起这些细胞的强烈生长，使根的局部膨大形成根瘤；根瘤菌在根内定居，植物供给根瘤菌以矿物养料和能源，根瘤菌固定大气中游离氮气，为植物提供氮素养料，两者在寄生关系中处于均衡状态而表现共生现象。
豆科植物与根瘤菌的共生因得到氮素而获高产；同时由于根瘤的脱落，具有根瘤的根系或残株遗留在土壤中，能增加土壤的肥力。
利用豆科植物作绿肥或与其他作物轮作、间作，增产效果显著。
豆科植物能肥田，是由于根瘤菌的固氮作用。
扩展资料其他共生关系共生的生物体成员彼此都得到好处，小丑鱼居住在海葵的触手之间，这些鱼可以使海葵免于被其他鱼类食用，而海葵有刺细胞的触手，可使小丑鱼免于被掠食，而小丑鱼本身则会分泌一种黏液在身体表面，保护自己不被海葵伤害。
一些寄居蟹会将海葵背于壳上。
寄居蟹可利用海葵的有毒触手保护自己，免于被其天敌如章鱼猎食，同时又有伪装作用；海葵即可借着寄居蟹的活动能力改变环境，并摄取浮游生物为食。
有时，一只寄居蟹甚至可以背着数只海葵活动。
一些鰕虎鱼种类，可和枪虾类形成共生。
虾子会在沙中挖掘洞穴并且清理它，这两种生物就居住在这个洞穴里面，虾子几乎是全盲而因此若在地面（水中的地面），有天敌的状况下会变得非常脆弱，在危急的情况下鰕虎鱼用尾巴碰触虾，以警告它们身处危险之中，随后两种生物都会迅速退回洞穴中保护自己。
在陆地环境，有一种鸟以擅长捕食鳄鱼身上的寄生虫而出名，而鳄鱼也欢迎鸟类在身上寻找寄生虫、甚至张大口颚以利鸟儿安全地至鳄鱼口中觅食，对鸟来说，这不仅是现成的食物来源，也是一个很安全的环境，因为许多掠食者不敢在鳄鱼身边攻击这些鸟类。
植物的有益菌
常见的植物性益生菌有：
1. 根瘤菌（Rhizobium）：可以与豆科植物共生，并通过与植物根系结合形成根瘤，提供植物所需的固氮菌。
根瘤菌可以将空气中的氮转化为植物可利用的氨氮，促进植物生长。
2. 乳酸菌（Lactobacillus）：产生有益物质，如有机酸和植物生长激素，可以提高植物的根系发育、根毛长出和营养吸收能力。
3. 枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）：具有抗逆性和生物防治作用，可以降解植物病原菌和重金属污染物，抑制植物病害的发生。
4. 溶磷菌（Phosphate-solubilizing bacteria）：能够将土壤中的磷转化为植物可吸收的形式，增加植物对磷的利用效率。
5. 果胶菌（Pectinolytic bacteria）：分解植物细胞壁中的果胶，促进植物根系生长和营养吸收。
6. 乳杆菌（Lactococcus）：常见于奶制品中，可以产生乳酸和抗菌物质，可用于提高植物的抗病能力。
根瘤菌对植物根系发育的影响研究
根瘤菌对植物根系发育的影响研究植物根系发育是植物生长和营养吸收的基础，而微生物在调节植物根系发育中扮演着重要的角色。
根瘤菌是一类与豆科植物共生的细菌，它们与植物根系形成相互依赖的生态关系。
在这种共生关系中，根瘤菌能够通过释放激素和固氮酶来促进植物根系的生长和发育，同时也从植物中获取有机物质作为营养。
本文将介绍一些根瘤菌对植物根系发育的影响研究，以及这些研究对于农业和生态系统的意义。
根瘤菌的存在对植物根系的发育具有积极的影响。
研究发现，根瘤菌可以促进植物根系的生长和侧根的形成。
根瘤菌通过释放一种名为拟茎杆菌素的植物生长激素来促进根系的伸长，这是由于激素的作用能够促进细胞分裂和伸长。
此外，根瘤菌还能够诱导植物产生侧根，这些侧根能够进一步增加根系的吸收面积，提高植物对营养的吸收能力。
除了促进根系发育，根瘤菌还可以固氮，为植物提供大量的氮源。
氮是植物生长所必需的营养元素，但土壤中的可利用氮通常很有限。
因此，许多植物与根瘤菌共生的主要原因之一就是能够利用根瘤菌固氮酶酶活性，将大气中的氮转化为可供植物吸收利用的形式。
研究显示，植物和根瘤菌之间的共生关系对于农业生产具有重要意义，特别是在氮肥使用方面。
通过与根瘤菌共生，植物可以减少氮肥的使用，从而降低环境污染和农业生产成本。
此外，根瘤菌对根系的发育还具有调控作用。
研究表明，根瘤菌可以通过修改植物根系的解剖结构和组织形态来适应不同的环境条件。
对一些豆科植物的研究发现，根瘤菌与植物根系形成的共生囊能够在土壤中形成一个特殊的微生物生态区，这对植物根系的发育和生长环境提供了保护。
此外，根瘤菌还能够调节植物根系中的植物激素水平，以适应不同的生长条件。
这些结果表明，根瘤菌与植物根系之间的相互作用是一种复杂的共生关系，可以帮助植物更好地适应环境。
综上所述，根瘤菌对植物根系发育具有重要的影响。
根瘤菌能够促进植物根系的生长和侧根的形成，提高植物对营养的吸收能力。
此外，根瘤菌还能够通过固氮作用为植物提供氮源，减少氮肥的使用。
根瘤菌与大豆共生关系
ห้องสมุดไป่ตู้物固氮研究方向
• 当前迫切需加强豆科育种及根瘤菌应用基础研究， 如优选的豆科植物品种与高效根瘤菌匹配
• 突破根瘤菌剂能较长期保存的瓶颈；根瘤菌剂使 用的最有效技术及相应机具改革等
我国生物固氮发展形势
• 目前我国已为中国豆科作物接种根瘤菌准备了充足的种质 资源和新的认识，大豆生物固氮的大面积推广指日可待。
• 据悉，2008年国家将开始在山西、江西、湖南、广西、安 徽5省（区）试点种植豆科绿肥5万亩，并进行财政补贴。 同时，生物产业发展已写入“十一五”规划———绿色农用 生物产品专项实施方案：推动新型高效生物肥料产业化， 开发高效固氮产品等。农业部已将大豆种植产业技术体系 试点立项，推广接种根瘤菌。
• 在广大农区，建立豆科植物———根瘤菌与禾本科及其它 经济作物间套轮作体系，充分发挥生物固氮作用，将化学 氮肥用量降至最低限 。
常可观的氮肥，生物固氮的贡献更大。
生物固氮的意义
• 扩大豆科植物—根瘤菌共生体系，是我国减少化学氮肥用 量的最有效途径”众所周知，氮肥是高能耗产品，减少化 学氮肥的投入，对于缓解我国的能源紧张有重大意义。
• 氮素作为农业生产中的重要化学元素，随着作物产量的不 断提高，氮肥的使用量不断提高，造成作物种植成本提高， 土壤质量下降，而根瘤的生物固氮可以为其宿主植物提供 足够的氮源。深入探究大豆与根瘤菌之间的共生原理，分 析根瘤的形成过程，并初步运用基因工程方法构建转MYB 基因烟草模型。对农业生产中氮肥使用量的减少及土壤土 质的提高具有重要作用，对降低农业生产成本亦有显著意 义。
生物固氮是生命科学中的重大基础研究课 题之一, 它在生产实际中发挥着重要作用: 为植 物特别是粮食作物提供氮素、提高产量、降低 化肥用量和生产成本、减少水土污染和疾病、 防治土地荒漠化、建立生态平衡和促进农业可 持续发展。因此，二者之间的共生原理及固氮 过程一直以来是人们研究的重要课题。
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尺蠖 竹节虫 兰花螳螂 枯叶蝶 叶“虫脩”
警戒色：剌眼的体色对天敌有警戒作用
瓢虫
金环蛇
蛾类幼虫 刺蛾幼虫
箭毒蛙 黄蜂 我们可以看出它们有着很鲜艳的颜色，并通过颜色向 自己的敌害传递危害信号，起警示作用
环境能影响生物，生物个体会受到其他 生物的影响吗？
种内互助 1.种内关系 种内斗争
种内互助：同种动物常常聚集成群，互相 帮助，通力合作，共同维护群体生存。 “社会性”群聚
生物与环境的相互作用的结果:
现存生物都具有与其生活环境相适应的形 态结构和生活方式。
叶变为刺，茎肉质
虫媒花(鲜艳、甜) 风媒花(干、轻、多)
保护色：动物适应栖息环境而具有与环境色 彩相似的体色。
叶 蝉
舟 蛾
巴 西 极地狐 利 斯 克 蜥 蜴
稚 沙漠狐 鸡
拟态：外表形状或色泽斑与其他生物或非生物 非常相似。
生物无论生活在什么样的环境中,它们 都会与周围环境产生相互作用。如草原 上的跳鼠，既能与草地和鹰等生物产生 相互作用，又与非生物的土壤等产生相 互作用。
第1节 生物与环境的相互作用
图中植物形态的变化主要是受了环境中什么 因素的影响？
风
阳光
图中植物的分布主要是受了环境中什么因素 的影响？
茂密的热带雨林
螳螂捕蝉
翠鸟吃鱼
一方有利,一方致死
熊猫吃竹子 相思鸟吃种子
菟丝子寄生在大豆上
寄生
菟丝子是一种 缠绕寄生的植 物,它用吸盘附 着在豆类等植 物上,从植物体 中吸取营养.
一方有利,一方有害
适应的相对性
生物对环境的适应只是一定程度上的 适应，并不是绝对的、完全的适应。
共生
豆科植物供给根 瘤菌有机养料， 根瘤菌将空气中 的氮转变为含氮 的养料，供豆科 植物利用。
共生
双方有利
地衣，地衣是真 菌和藻类的共生 体。
竞争
哥 们 ， 且 分 一 杯 羹 ！
（一只大象为了草原中唯一的水源而驱走斑马群）
一方排除一方ຫໍສະໝຸດ 鸟吃虫捕 食瓢虫捕食蚜虫 狮子捕食斑马
蛇吃蛙
蛇吃鼠
蝙蝠捕虫
分工 合作
（如蜜蜂、蚂蚁、白蚁等）
“非社会性”群聚
（如飞蝗、鱼类、鸟类、草食性动物等）
种内斗争：争夺食物、空间或配偶等
两只雄鹿为 争夺配偶 而争斗
农田里的小麦之间争夺 阳光、养料和水分
大蝌蚪吃小蝌蚪
2.种间关系
互惠：彼此有利，分开后能独立生活，也叫种间协 作 如：花与蝴蝶 共生：彼此有利，分开后不能独立生活 如：豆科 植物与根瘤菌、地衣与真菌和藻类 竞争：彼此互相抑制，也叫种间竞争 如：水稻与 杂草 捕食：一方杀死或吃掉另一方 如：鸟吃虫 寄生：一方有利，另一方有害 如：蛔虫寄生于人 体内、莬丝子寄生在豆类植物上、病毒寄生在细菌 内等
生物对环境的影响
①生物对无机环境的影响
生物不断从环境中获取营 ②生物对其他生物的影响 养物质，又不断将代谢产 物(氧、CO2、水)排放 ③人类活动对人类生存环境的影响 主要指种间关系：如 到无机环境 互利共生、竞争、寄 生、捕食等 人类目前导致的全球性五 大危机：人口、粮食、资 源、能源、环境等。
植物稀少的沙漠
水分 、阳光
温度对植物的分布也有一定的影响
我国 南方 北方
热带雨林 常绿阔叶林 落叶阔叶林
针叶林 苔原
环境中影响生物的形态、生理和分布等的因素
生活在自然界中的生物会受到温度、阳 光、水分、食物等各种环境因素的影响。 非生物因素
生物的生命活动会影响环境吗？
生物对环境的影响 1.蚯蚓在土壤中的活动既疏松了土壤又增加 了土壤的肥力。 2.植树造林既美化环境，又能净化空气、防 风固沙、调节气候、保持水土。