第九章微生物与植物之间的共生关系
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
植物与土壤微生物的共生关系
植物与土壤微生物的共生关系植物与土壤微生物的共生关系是生物学领域研究的热点之一。
土壤微生物是指存在于土壤中的各种微小生物，包括细菌、真菌、放线菌、原生动物等。
它们与植物之间通过根际进行交互作用，形成一种共生关系，对植物的生长和健康发挥着重要的作用。
首先，土壤微生物能够帮助植物吸收养分。
在土壤微生物的作用下，一些难以被植物直接吸收的养分，如氮、磷、钾等，可以经微生物分解转化成植物可吸收的形态，从而提高了植物对养分的利用效率。
例如，一些固氮细菌可以将空气中的氮转化成植物可吸收的氨，为植物提供了无机氮源。
此外，一些溶磷细菌和溶磷真菌通过分解有机磷，将磷转化为植物可以吸收的形态，增加了土壤磷的有效性。
这些微生物的共生促进了植物的养分吸收，有助于植物的生长和发育。
其次，土壤微生物可以提供植物的抗病能力。
土壤中存在着大量的有益微生物，它们能够通过抑制病原微生物的生长、竞争养分和产生抗生素来保护植物免受病害的侵袭。
例如，一些利益生菌可以产生一种叫做有效微生物菌液的生物制剂，能够抑制植物病原真菌的生长，保护植物的健康。
此外，一些土壤中的放线菌还具有抗生物质活性，可以杀死一些引起植物病害的病原微生物。
因此，与土壤微生物的共生关系有助于提高植物的抗病能力，减少农药的使用。
另外，土壤微生物还能够提高植物的抗逆性。
环境中存在着很多种类的胁迫因子，如干旱、盐碱、重金属等，这些胁迫因子会对植物的生长和发育产生负面影响。
然而，一些土壤微生物可以通过提供植物所需的辅助物质、抑制有害物质的合成和增强植物自身的抗逆能力，帮助植物在恶劣环境下更好地生存。
例如，一些根际微生物能够合成一些物质，如吲哚乙酸和褪黑素，这些物质可以促进植物对环境胁迫的适应。
另外，一些微生物还能够分泌一些抗逆蛋白，帮助植物抵抗逆境的压力。
因此，土壤微生物对植物的共生关系能够提高植物的抗逆性，保证植物能够在恶劣环境下生存和繁衍。
最后，植物和土壤微生物之间的共生关系还可以促进土壤的生态系统功能。
植物与微生物的共生关系
植物与微生物的共生关系植物与微生物之间存在着一种特殊的关系，即共生关系。
共生指的是两种生物在相互依赖的情况下共同生活，并从中获益。
植物与微生物之间的共生关系，不仅对植物的生长和繁殖具有重要意义，还对整个生态系统的稳定性和可持续发展起着关键作用。
一、根瘤菌与豆科植物的共生关系根瘤菌与豆科植物的共生关系是植物与微生物之间最为典型的共生关系之一。
根瘤菌能够与豆科植物的根部共生，形成根瘤。
根瘤提供了一个适宜的生存环境，使得根瘤菌能够固氮并将大量的氮素转化为植物能够吸收和利用的形态。
同时，根瘤菌还能够分泌植物生长激素和抗生素，促进植物的生长并抑制病原微生物的侵袭。
而豆科植物则为根瘤菌提供了一个稳定的栖息地和大量的有机物质，满足了根瘤菌生长和繁殖的需求。
这种共生关系不仅使植物能够获得足够的氮素，提高了植物的生长速度和抗逆能力，也使根瘤菌在土壤中形成了一个固氮的循环，促进了土壤氮素的循环利用。
二、菌根与植物的共生关系菌根是指植物根系与真菌形成的共生结构。
菌根分为外生菌根和内生菌根两种类型。
外生菌根主要分布在植物的根毛和根尖周围，真菌与植物根毛形成一个类似网络的结构，增加了植物吸收水分和养分的表面积；内生菌根则是真菌侵入植物根内并与其共生。
菌根能够为植物提供一系列的生长因子和养分，如磷、氮、钾等，同时也能够帮助植物吸收土壤中的难以利用的养分，提高植物对水分和养分的利用效率。
植物则为菌根提供糖类物质和生长环境。
通过这种共生关系，植物得到了更多的养分和保护，真菌则获得了一个稳定的营养来源。
三、共生团队与植物的共生关系在植物根际环境中，除了根瘤菌和菌根以外，还存在着大量的其他微生物。
这些微生物与植物共同形成了一个复杂的共生团队。
这些微生物包括细菌、放线菌、真菌等。
它们与植物之间通过物质交换和信号传递建立了紧密的联系。
植物通过分泌腺体和根系氧化物，提供碳源和生长因子，吸引有益微生物定居。
而这些微生物则通过分解有机物、抑制病原菌、促进植物生长等方式，为植物提供了多种服务。
浅谈微生物与植物的共生关系
浅谈微生物与植物的共生关系浅谈微生物与植物的共生关系达尔文指出：“生物之间的相互关系是一切关系中最重要。
”生物之间的共生是一种极为普遍的生命活动和生态现象，也是生物之间最基本、最重要的相互关系。
微生物与植物之间的共生关系，有几个方面：其一，植物根系与土壤中微生物形成互惠共生体称做菌根，它有ECM、EM、EEM、AM等，从进化角度看，生命起源于水，水生植物向陆生进化过程中，没有根系的植物对“岩石”土壤是不适应的。
但是，有了真菌与其共生后，菌丝就充当了根系，使植物逐渐适应了新的环境。
随着植物的不断演化和进化，从原核到真核、从单细胞到多细胞，从异养到自养、从低级到高级等，尤其是植物分化出根系并且与真菌建立共生体后，大大加速了植物在整个岩石圈生态系统的分布。
AM真菌有助于水生低等植物向陆生高等植物进化；在一些不利的生态环境中，非菌根植物几乎不存在。
这表明，植物与AM真菌的共生关系增强了植物对环境的适应能力；在长期世代演替的自然生态系统中，AM真菌可能是其发生变化的一个重要调节因子。
另外环境因子也影响菌根的动态变化。
其二，除植物根系以外的其它植物内生菌大部分都是植物物种进化的结果。
即是在特定时期和特定环境下，内生微生物与宿主植物相互作用，为使植物适应那特定环境，而生长、繁殖。
这些内生微生物定植于植物组织细胞内，内生微生物与宿主植物形成互惠共生关系，宿主植物向内生微生物提供了其生长所需的养分，反过来，内生微生物参与了整个植物生理活动，有的向宿主植物提供生长激素，促进植物生长、繁殖；有的向宿主植物提供次生代谢物，提高宿主植物的抗病虫害能力和抗逆性，或修复宿主植物的生物功能。
总之，提高了宿主植物的对环境的适应性。
另外，在遗传上，内生菌与宿主植物有一定的基因交换，在生态动态下，植物群落的各个种群逐渐发生变异，有些个体发生突变。
其三，在植物的进化过程中，生态环境极不稳定，有时会突发的恶劣的环境变化，使整个地球都天昏地暗，大部分地区缺氧，长时期（6~12个月）的持续低温，使许多生物物种都灭绝了。
微生物与植物共生关系
微生物与植物共生关系微生物与植物之间的共生关系是一种互利共生的相互作用，微生物可以为植物提供营养物质和保护，而植物则为微生物提供生存环境。
这种共生关系有助于提高植物的生长和适应环境的能力，并对生态系统的稳定性起到重要作用。
一、根瘤菌与豆科植物根瘤菌与豆科植物之间形成的共生关系是一个典型的例子。
根瘤菌通过侵入植物根系中的根瘤细胞，并形成块状结构，这种结构称为根瘤。
根瘤菌在根瘤内与植物共生，从而使植物能够吸收大气中的氮气，并将其转化为可供植物利用的氨态氮，促进植物生长。
而植物则为根瘤菌提供所需的能量和营养物质。
二、蓝绿藻与蕨类植物蓝绿藻与蕨类植物之间的共生关系也是一种重要的共生关系。
蓝绿藻寄生在蕨类植物的叶片表面或体内。
蓝绿藻通过光合作用产生的氧气为蕨类植物提供养分，并帮助它们进行光合作用。
而蕨类植物则为蓝绿藻提供所需的养分和生存的环境，形成一种共生共赢的关系。
三、菌根与绝大多数植物菌根是一种由真菌和植物根系组成的结构，真菌寄生在植物的根系中。
植物通过菌根与真菌共生可以提高吸收土壤中的养分的能力，包括无机盐和有机物质。
同时，真菌通过菌丝网络可以帮助植物吸收水分，并对植物提供保护作用，减少病原菌的侵袭。
这种共生关系对于植物的生长和适应环境起到至关重要的作用。
四、植物与共生细菌除了以上几种典型的共生关系外，植物与其他一些微生物如共生细菌之间也存在共生关系。
共生细菌可以分解土壤中的有机物质，提供植物所需的养分，并对植物进行免疫调节，增强植物对病原体的抵抗能力。
同时，植物为共生细菌提供合适的生存环境。
综上所述，微生物与植物之间的共生关系是一种相互依存、互利互惠的关系。
这种共生关系在自然界中非常常见，在维持生态平衡和生物多样性方面起到重要作用。
它不仅有助于植物的生长和适应环境的能力的提高，还对环境的改善和生态系统的稳定性具有积极意义。
因此，深入研究微生物与植物共生关系的机制以及调控方法，对于农业生产和生态保护具有重要意义。
植物与微生物共生的生态效应
植物与微生物共生的生态效应植物与微生物之间的共生关系是自然界中常见且极为重要的生态现象。
微生物包括细菌、真菌和病毒等微小生物体，它们与植物在根际、土壤和叶面等部位形成复杂的互动网络。
这种共生关系不仅对植物的生长发育和健康状态有着重要影响，同时也对整个生态系统的稳定性和功能性起到关键作用。
本文将探讨植物与微生物共生的生态效应，并分析其对生态系统的重要意义。
1. 共生对植物生长的促进作用植物与微生物的共生关系可以促进植物的生长发育。
首先，某些微生物可以与植物根系形成根瘤，如豆科植物与根结线虫的共生关系。
根瘤内的根瘤菌能够固定大气中的氮气并将其转化为植物可利用的氨态氮，从而为植物提供充足的氮源，促进植物的生长。
此外，植物与根际细菌和真菌之间的共生关系也能够促进植物的养分吸收和根系的生长，提高植物对营养元素的利用效率。
2. 共生对植物抗逆性的提高植物与微生物的共生关系对植物的抗逆性起到了关键作用。
微生物可以通过产生植物生长调节物质和抗生素等物质来增强植物的抵抗力。
例如，一些细菌能够产生植物生长素，促进植物的生长发育和抗逆能力的提高。
另外，真菌和细菌还能够产生一些抗生素，抑制病原菌的生长繁殖，从而保护植物免受病害侵害。
微生物还能够激活植物的免疫系统，提高植物对病原菌的抵抗能力。
3. 共生对生态系统的重要意义植物与微生物的共生关系对整个生态系统的稳定性和功能性有着重要影响。
首先，共生关系可以增加土壤的肥力和保持土壤的水分。
根际微生物能够分解有机质、矿化养分，并促进土壤团聚体的形成，提高土壤的肥力。
微生物还能够分解植物残体，释放出养分供植物再利用。
此外，共生关系对土壤水分的保持也起到了重要作用。
微生物通过形成土壤团聚体和分泌黏合物质，增加土壤的孔隙度和抗蚀性，减少水分蒸发和土壤侵蚀。
此外，植物与微生物的共生关系在物质循环和能量流动中也具有重要作用。
共生关系促进了养分的循环和转化过程。
微生物分解植物残体和有机物质产生的二氧化碳、水和无机盐等物质通过植物被吸收再次进入生物圈，从而维持了物质循环的平衡。
植物与微生物的共生关系
植物与微生物的共生关系植物与微生物之间存在着一种特殊的关系，被称为共生关系。
共生关系是指两个或多个不同生物体之间相互依赖、相互作用的关系，这种相互作用有利于双方的生存和繁衍。
在这种共生关系中，植物与微生物相互合作，实现了一种生态平衡，并对生态系统的稳定性起到重要作用。
一、根瘤菌与豆科植物的共生关系根瘤菌与豆科植物之间是一种典型的共生关系。
根瘤菌通过根部的根瘤形成固氮结节，将大气中的氮气转化为植物可利用的氨态氮。
而豆科植物提供给根瘤菌所需的碳源和生长条件，形成了一种互利共生的关系。
这种共生关系不仅使豆科植物能够在氮贫土壤上生长，还可以减少化肥的使用，对环境保护起到积极的作用。
二、菌根与植物的共生关系菌根是指植物根系与真菌菌丝共生形成的结构。
菌根分为外生菌根和内生菌根两种类型。
外生菌根存在于植物根系表面，真菌通过菌丝吸收土壤中的养分，提供给植物。
而植物通过光合作用产生的有机物质则供给真菌所需的能量。
内生菌根则是真菌菌丝侵入植物根部内部形成的，通过与植物的根细胞形成共生关系，相互合作。
菌根能够增加植物根系的吸收面积，提高植物对养分和水分的吸收能力，更好地适应恶劣的土壤环境。
三、叶绿体共生关系叶绿体是植物细胞中的光合器官，能够进行光合作用，将阳光能转化为化学能。
部分植物与一些微生物之间存在着叶绿体共生关系。
例如，珊瑚与叶绿体共生的微小单细胞藻类共同组成了珊瑚虫礁。
珊瑚提供给藻类所需的二氧化碳和无机盐，而藻类则通过光合作用产生的有机物供给珊瑚，使其能够在贫瘠的海洋环境中生存和繁衍。
这种共生关系对海洋生态系统的稳定和人类的生计具有重要意义。
四、共生关系对生态系统的影响植物与微生物的共生关系对生态系统具有重要的影响。
首先，共生关系促进了养分的循环。
微生物通过固定氮气和分解有机物，将养分释放到环境中，供给其他生物的生长和发展。
其次，共生关系增加了生物多样性。
各种植物与微生物形成不同的共生关系，促进了生物物种的丰富性和多样性。
植物与微生物共生关系
植物与微生物共生关系植物与微生物之间存在着一种特殊的关系，即共生关系。
共生关系是指两个生物体相互依存，互相获得利益的关系。
植物与微生物的共生关系既可以是互利共赢的，也可以是一方得利而另一方不受影响的。
这些共生关系对于植物和微生物的生存与繁衍都起着重要的作用。
一、植物与根际微生物的共生关系植物与根际微生物之间的共生关系被称为根际共生。
在这种共生关系中，植物的根部与一些微生物形成了密切的联系，彼此相互促进。
最典型的根际共生就是植物与根瘤菌之间的关系。
根瘤菌是一类对植物具有重要促进作用的微生物。
它们通过与植物的根部结合，形成一个特殊的结构——根瘤。
在根瘤中，根瘤菌与植物之间进行着积极的物质交换。
根瘤菌能够固定大量的氮气，将其转化为植物可利用的氨态氮，供植物进行生长和发育所需。
植物则为根瘤菌提供一个适合生长的环境和有机物质。
除了根瘤菌，还有一些其他根际微生物也与植物形成共生关系。
例如，一些枯草杆菌能够分解土壤中的有害物质，对植物的生长起到促进作用；一些溶磷菌能够提供磷元素供植物吸收等。
这些根际微生物与植物之间的共生关系，有助于提高植物对养分的利用率，增强植物的抗病能力，促进植物的生长发育。
二、植物与腐生微生物的共生关系植物与腐生微生物之间也存在着共生关系，即腐生共生。
腐生微生物主要包括一些分解有机物质的真菌和细菌。
它们可以将有机物质降解为植物可利用的无机养分，并通过与植物根系的相互作用，提供养分供植物吸收。
例如，木霉是一种常见的木材分解真菌，它可以将木质纤维素降解为葡萄糖等单糖，供植物吸收和利用。
此外，一些细菌也可以将有机物质降解为植物可利用的养分，促进植物的生长和繁衍。
腐生共生关系对于植物的生长发育尤为重要。
它们可以改善土壤环境，提供植物所需的养分，并增加土壤的肥力。
同时，腐生微生物还能分解土壤中的有害物质，减少对植物的负面影响。
三、植物与共生菌根的关系共生菌根是指植物根系与真菌之间形成的一种密切的共生关系。
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第二节 菌根与菌根菌 二、泡囊—丛枝菌根（VA菌根）
内囊霉科的部分真菌与植物形成的共生体
禾本科和豆科植物
第二节 菌根与菌根菌 二、泡囊—丛枝菌根（VA菌根） （一）VA菌根的一般结构
第二节 菌根与菌根菌 二、泡囊—丛枝菌根（VA菌根） （一）VA菌根的一般结构
a、菌丝
有效性（固氮性）
有效根瘤（粉红色） 无效根瘤（白色、青绿色）
第一节 微生物与植物的共生固氮作用 一、根瘤菌和结瘤豆科植物 (二)豆科植物的结瘤情况
豆科
蝶形花亚科 含羞草亚科 苏木亚科
90%以上的种类均能结瘤 不到1/3的种类能结瘤
第一节 微生物与植物的共生固氮作用
二、根瘤及其功能 (一)根瘤类型及其结构
素（类菌体）组成。 *在根瘤中主要起调节氧气的作用。
第一节 微生物与植物的共生固氮作用
二、根瘤及其功能 (二)根瘤的形成
1、识别 2、根毛卷曲变形 3、细菌侵入根内，侵入线形成 4、根瘤发生并成熟
第一节 微生物与植物的共生固氮作用 二、根瘤及其功能 (二)根瘤的形成
第一节 微生物与植物的共生固氮作用
（1）丰富的有机质 （2）良好的通气状况 （3） 适度的有效养分
第二节 菌根与菌根菌
一、外生菌根
（五）外生菌根的作用 1、对植物营养和生长的作用
a、扩大寄主植物的吸收面； b、菌根菌能产生生长刺激素。 2、 防御病害的作用
a、 外生菌根根圈微生物起着防御病菌侵染的作用； b、 外生菌根的菌套和哈帝氏网的机械屏障作用； c、 外生菌根真菌进入植物根部时，根部细胞会产生一
第二节 菌根与菌根菌 一、外生菌根 （二）形成外生菌根的植物和真菌
木本植物—森林乔木、松科植物 担子菌、子囊菌、接合菌、半知菌
第二节 菌根与菌根菌
一、外生菌根
（三）外生菌根的形成过程（P261）
从植物苗期开始外生菌就开始形成， 菌丝随着植物根的不断生长而生长，并 交织形成菌套。
第二节 菌根与菌根菌 一、外生菌根 （四）外生菌根的形成条件—土壤条件
根内菌丝 根外菌丝
b、丛枝：进入根皮层细胞内的菌丝经过连续 的双叉分枝成为立体的灌木状结构 。
c、泡囊：侵入细胞内或细胞间的菌丝的
末端膨大而成，一般呈圆形成或椭圆形结构。
第二节 菌根与菌根菌 二、泡囊—丛枝菌根（VA菌根） （二）影响VA菌根形成的因素
1有限生长型：圆形 无限生长型：为长形
大豆根瘤
豌豆根瘤
第一节 微生物与植物的共生固氮作用 二、根瘤及其功能
有限型根瘤
无限型根瘤
第一节 微生物与植物的共生固氮作用
二、根瘤及其功能
含菌组织：根瘤中固氮作用的部位。 类菌体：在含菌组织内形态和功能上与培养基中的根瘤菌有
很大的区别的根瘤菌。 *高度分化的类菌体不能再分裂繁殖。 共生体：在含菌组织中由植物合成的周膜所包裹的类菌体。 豆血红蛋白：外存于类菌体周膜内外，由蛋白质（寄主）和血红
第九章 微生物与植物的共生关系
第一节 微生物与植物的共生固氮作用 第二节 菌根与菌根菌
第一节 微生物与植物的共生固氮作用
生物固氮 提供氮源
根瘤菌
共生体
植物
提供能源 光合作用
第一节 微生物与植物的共生固氮作用
一、根瘤菌和结瘤豆科植物
(一)根瘤菌的三大特性
感染性（结瘤性）
豆血红蛋白
专一性（根瘤菌和植物根系特异性关系）
3、根系发育的好坏
4、环境因素
营养
光照
水分
第二节 菌根与菌根菌
三、菌根菌的应用
（一）菌根菌的主要作用
提高宿主植物的吸磷能力 有助于植物吸收Cu、Zn、Mn、Fe等微量元素 促进了寄生植物体内的水分运输，增强植物的抗旱性 产生激素刺激寄主植物生长 刺激某些有益根际微生物的活动，促进根瘤菌结瘤固氮 抑制了植物根的某些病害
第二节 菌根与菌根菌 三、菌根菌的应用 （二）应用 a、外生菌根的应用
彩色豆马勃
寄生范围广 分布广 抗逆性强 易分离易培养
松茸 客土法接种
第二节 菌根与菌根菌 三、菌根菌的应用 （二）应用 b、VA菌根的应用
苗期预接种
二、根瘤及其功能 (三)
1、根瘤功能的产生与持续 2、根瘤中充气细胞间隙的作用—通气作用 3、根瘤中豆血红蛋白的功能—调节氧分压
第二节 菌根与菌根菌
菌根：是指某些真菌与植物的共生体 菌根菌：能与特定植物形成菌根的真菌
第二节 菌根与菌根菌
一、外生菌根
（一）主要特征
真菌菌丝在植物幼根表面生长并交织呈鞘套状结构 鞘套内层菌丝部分穿入根皮层组织的细胞间隙形成网状菌丝体—— 哈蒂氏（Harting）网 外生菌根无根毛，由包在根外的真菌菌丝代替根毛的功能