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1、第3节 微生物与植物间的关系微生物与高等植物间的相互关系微生物与高等植物间的相互关系：植物根系给土壤微生物提供特殊的生态环境；植物根系给土壤微生物提供特殊的生态环境；植物根系给土壤微生物提供特殊的生态环境；植物根系给土壤微生物提供特殊的生态环境；植物根系与微生物形成植物根系与微生物形成植物根系与微生物形成植物根系与微生物形成共生关系共生关系共生关系共生关系；植物地上部分都有附生微生物；植物地上部分都有附生微生物；植物地上部分都有附生微生物；植物地上部分都有附生微生物；病原微生物与植物的寄生关系病原微生物与植物的寄生关系病原微生物与植物的寄生关系病原微生物与植物的寄生关系.1 1 植物根际与根际
2、微生物植物根际与根际微生物 根际根际根际根际：RhizosphereRhizosphereRhizosphereRhizosphere 植物植物植物植物根系可以直接影响到的根周围根系可以直接影响到的根周围根系可以直接影响到的根周围根系可以直接影响到的根周围1 1 1 12 2 2 2 mmmmmmmm的的的的 土壤，在植物活跃生长时，整个耕作层土壤，在植物活跃生长时，整个耕作层土壤，在植物活跃生长时，整个耕作层土壤，在植物活跃生长时，整个耕作层都是；都是；都是；都是；在在在在根际生长的微生物叫根际生长的微生物叫根际生长的微生物叫根际生长的微生物叫根际微生物。根际微生物。根际微生物。根际微生物。
3、1.1 1.1 根系对土壤微生物的作用根系对土壤微生物的作用营养营养营养营养 分泌物和分泌物和分泌物和分泌物和/或代谢物：糖类或代谢物：糖类或代谢物：糖类或代谢物：糖类、有机酸、氨基酸，、有机酸、氨基酸，、有机酸、氨基酸，、有机酸、氨基酸，根系发育时的脱落物；根系发育时的脱落物；根系发育时的脱落物；根系发育时的脱落物；促进土壤中的物质促进土壤中的物质促进土壤中的物质促进土壤中的物质变化变化变化变化 蔗糖酶蔗糖酶蔗糖酶蔗糖酶,淀粉酶淀粉酶淀粉酶淀粉酶,蛋白酶蛋白酶蛋白酶蛋白酶,脲酶脲酶脲酶脲酶,磷酸酶磷酸酶磷酸酶磷酸酶等等等等;促进矿物质的溶解促进矿物质的溶解促进矿物质的溶解促进矿物质的溶解 根
4、系根系根系根系分泌的有机酸和分泌的有机酸和分泌的有机酸和分泌的有机酸和COCOCOCO2 2 2 2可促进矿物质的溶解可促进矿物质的溶解可促进矿物质的溶解可促进矿物质的溶解；根系根系根系根系的活动可改变土壤内营养物浓度、氧分压的活动可改变土壤内营养物浓度、氧分压的活动可改变土壤内营养物浓度、氧分压的活动可改变土壤内营养物浓度、氧分压、水分、水分、水分、水分状况状况状况状况，而水稻等水生植物可吸，而水稻等水生植物可吸，而水稻等水生植物可吸，而水稻等水生植物可吸O O O O2 2 2 2向下运输向下运输向下运输向下运输，改善，改善，改善，改善根际根际根际根际供氧供氧供氧供氧状况；状况；状况；状况
5、；根土比根土比根土比根土比(R/S ratio):(R/S ratio):(R/S ratio):(R/S ratio):一般一般一般一般为为为为5 5 5 520202020，高者可达，高者可达，高者可达，高者可达100100100100根际微生物的区系的特点根际微生物的区系的特点数量大、活性强数量大、活性强数量大、活性强数量大、活性强,组成简单组成简单组成简单组成简单,种类种类种类种类较少较少较少较少;微生物组成受植物种类、生育期、土壤环境影响；微生物组成受植物种类、生育期、土壤环境影响；微生物组成受植物种类、生育期、土壤环境影响；微生物组成受植物种类、生育期、土壤环境影响；根系对放线菌、
6、藻类、原生动物的刺激作用不根系对放线菌、藻类、原生动物的刺激作用不根系对放线菌、藻类、原生动物的刺激作用不根系对放线菌、藻类、原生动物的刺激作用不明显明显明显明显;G-G-G-G-杆杆杆杆菌菌菌菌占占占占优优优优势势势势,主主主主要要要要有有有有假假假假单单单单胞胞胞胞菌菌菌菌属属属属、黄黄黄黄单单单单胞胞胞胞菌菌菌菌属属属属、产产产产碱碱碱碱菌菌菌菌属、农杆菌属属、农杆菌属属、农杆菌属属、农杆菌属等等等等;根际还存在根际还存在根际还存在根际还存在着进行着进行着进行着进行联合固氮联合固氮联合固氮联合固氮的的的的固氮菌以及菌根真菌等。固氮菌以及菌根真菌等。固氮菌以及菌根真菌等。固氮菌以及菌根真菌
7、等。1.2 1.2 根际微生物对植物的影响根际微生物对植物的影响使使使使复复复复杂杂杂杂大大大大分分分分子子子子降降降降解解解解为为为为植植植植物物物物可可可可吸吸吸吸收收收收态态态态，促促促促进进进进植植植植物物物物营营营营养元素的转化；养元素的转化；养元素的转化；养元素的转化；分泌植物生长激素：吲哚乙酸分泌植物生长激素：吲哚乙酸分泌植物生长激素：吲哚乙酸分泌植物生长激素：吲哚乙酸,赤霉素赤霉素赤霉素赤霉素,维生素维生素维生素维生素;提高土壤矿物质的提高土壤矿物质的提高土壤矿物质的提高土壤矿物质的有效性有效性有效性有效性;消除消除消除消除H H H H2 2 2 2S S S S等有毒物质；
8、等有毒物质；等有毒物质；等有毒物质；与与与与根系竞争营养物质，使植物营养不良；根系竞争营养物质，使植物营养不良；根系竞争营养物质，使植物营养不良；根系竞争营养物质，使植物营养不良；产生有毒物质，使作物不能连作产生有毒物质，使作物不能连作产生有毒物质，使作物不能连作产生有毒物质，使作物不能连作.2 2 共生微生物共生微生物2.1 2.1 2.1 2.1 菌根菌根菌根菌根 MycorrhizaeMycorrhizaeMycorrhizaeMycorrhizae 外生菌根外生菌根外生菌根外生菌根 内生菌根内生菌根内生菌根内生菌根2 2 共生微生物共生微生物2.1 2.1 2.1 2.1 菌根菌根菌根
9、菌根 MycorrhizaeMycorrhizaeMycorrhizaeMycorrhizae 外生菌根外生菌根外生菌根外生菌根 EctomycorrhizaeEctomycorrhizaeEctomycorrhizaeEctomycorrhizae 3 3 3 3%的植物具有，多为乔木、包括被子、裸子植物的植物具有，多为乔木、包括被子、裸子植物的植物具有，多为乔木、包括被子、裸子植物的植物具有，多为乔木、包括被子、裸子植物 特点特点特点特点是真菌菌丝体紧密包围在根系外形成致密是真菌菌丝体紧密包围在根系外形成致密是真菌菌丝体紧密包围在根系外形成致密是真菌菌丝体紧密包围在根系外形成致密 的的的的
10、鞘鞘鞘鞘套套套套，取取取取代代代代根根根根毛毛毛毛并并并并作作作作用用用用，部部部部分分分分菌菌菌菌丝丝丝丝侵侵侵侵入入入入根根根根的的的的外外外外皮皮皮皮层层层层细胞间隙，形成特殊的网状结构细胞间隙，形成特殊的网状结构细胞间隙，形成特殊的网状结构细胞间隙，形成特殊的网状结构-哈氏网哈氏网哈氏网哈氏网 外生菌根外生菌根外生菌根外生菌根一般为担子菌一般为担子菌一般为担子菌一般为担子菌,专一性较弱专一性较弱专一性较弱专一性较弱.外生菌根外生菌根外生菌根外生菌根加强植物对加强植物对加强植物对加强植物对水分及矿质元素水分及矿质元素水分及矿质元素水分及矿质元素的吸收，的吸收，的吸收，的吸收，向植物提供向
11、植物提供向植物提供向植物提供生长因子、生长激素生长因子、生长激素生长因子、生长激素生长因子、生长激素等类物质，等类物质，等类物质，等类物质，促进植物生长，防止病菌侵染，提高抗逆性促进植物生长，防止病菌侵染，提高抗逆性促进植物生长，防止病菌侵染，提高抗逆性促进植物生长，防止病菌侵染，提高抗逆性.植物植物植物植物向真菌提供良好的生态环境和有机养料向真菌提供良好的生态环境和有机养料向真菌提供良好的生态环境和有机养料向真菌提供良好的生态环境和有机养料用外生菌根接种幼苗对绿化有一定积极意义用外生菌根接种幼苗对绿化有一定积极意义用外生菌根接种幼苗对绿化有一定积极意义用外生菌根接种幼苗对绿化有一定积极意义内
12、生菌根内生菌根内生菌根内生菌根 endomycorrhizaeendomycorrhizaeendomycorrhizaeendomycorrhizae 真菌菌丝体进入根的真菌菌丝体进入根的真菌菌丝体进入根的真菌菌丝体进入根的皮层细胞间皮层细胞间皮层细胞间皮层细胞间和和和和细胞内细胞内细胞内细胞内，植物仍保留根毛，这种共生状态叫内生菌根植物仍保留根毛，这种共生状态叫内生菌根植物仍保留根毛，这种共生状态叫内生菌根植物仍保留根毛，这种共生状态叫内生菌根.丛枝菌根丛枝菌根丛枝菌根丛枝菌根大多大多大多大多农作物、木本植物和野生草本植物均农作物、木本植物和野生草本植物均农作物、木本植物和野生草本植物均农
13、作物、木本植物和野生草本植物均有有有有;毛霉目、内囊霉科、内囊霉属等毛霉目、内囊霉科、内囊霉属等毛霉目、内囊霉科、内囊霉属等毛霉目、内囊霉科、内囊霉属等9 9 9 9属的无隔真菌；属的无隔真菌；属的无隔真菌；属的无隔真菌；丛枝菌根真菌（丛枝菌根真菌（丛枝菌根真菌（丛枝菌根真菌（AMFAMFAMFAMF）与）与）与）与植物的共生具有高度植物的共生具有高度植物的共生具有高度植物的共生具有高度专一性专一性专一性专一性;尚未获得尚未获得尚未获得尚未获得纯培养纯培养纯培养纯培养;可提高植物对磷等矿质元素的可提高植物对磷等矿质元素的可提高植物对磷等矿质元素的可提高植物对磷等矿质元素的吸收吸收吸收吸收;提高
14、植物的生活力提高植物的生活力提高植物的生活力提高植物的生活力。Science 20172.2 2.2 2.2 2.2 根瘤菌与豆科植物共生固氮根瘤菌与豆科植物共生固氮根瘤菌与豆科植物共生固氮根瘤菌与豆科植物共生固氮 根瘤菌根瘤菌根瘤菌根瘤菌 G-G-G-G-，经经经经根根根根毛毛毛毛进进进进入入入入根根根根的的的的皮皮皮皮层层层层，刺刺刺刺激激激激内内内内皮皮皮皮层层层层细细细细胞胞胞胞分分分分裂裂裂裂，形成根瘤，形成根瘤，形成根瘤，形成根瘤.主要主要主要主要类群：根瘤菌、固氮根瘤菌、慢性根瘤菌类群：根瘤菌、固氮根瘤菌、慢性根瘤菌类群：根瘤菌、固氮根瘤菌、慢性根瘤菌类群：根瘤菌、固氮根瘤菌、慢
15、性根瘤菌 根根根根瘤瘤瘤瘤菌菌菌菌进进进进入入入入细细细细胞胞胞胞内内内内，内内内内形形形形成成成成棒棒棒棒、杆杆杆杆、T T T T、Y Y Y Y形形形形类类类类菌菌菌菌体体体体 根根根根瘤瘤瘤瘤里里里里有有有有豆豆豆豆血血血血红红红红蛋蛋蛋蛋白白白白，可可可可高高高高流流流流量量量量低低低低浓浓浓浓度度度度提提提提供供供供的的的的O O O O2 2 2 2，以保护以保护以保护以保护固氮酶固氮酶固氮酶固氮酶.明显明显明显明显宿主专一性宿主专一性宿主专一性宿主专一性.未接种 接种固氮菌2.3 2.3 2.3 2.3 弗兰克氏放线菌与非豆科植物的共生固氮弗兰克氏放线菌与非豆科植物的共生固氮弗
16、兰克氏放线菌与非豆科植物的共生固氮弗兰克氏放线菌与非豆科植物的共生固氮uu弗弗弗弗氏氏氏氏放放放放线线线线菌菌菌菌与与与与192192192192种种种种非非非非豆豆豆豆科科科科木木木木本本本本植植植植物物物物共共共共生生生生形形形形成成成成根根根根瘤瘤瘤瘤固氮；固氮；固氮；固氮；uu主要植物主要植物主要植物主要植物:木麻黄、杨梅、马桑、沙棘木麻黄、杨梅、马桑、沙棘木麻黄、杨梅、马桑、沙棘木麻黄、杨梅、马桑、沙棘等；等；等；等；uu这种共生关系具有较高的这种共生关系具有较高的这种共生关系具有较高的这种共生关系具有较高的专一性；专一性；专一性；专一性；uu能固氮非豆科植物具有很强的适应性和抗逆能固氮非豆科植物具有很强的适应性和抗逆能固氮非豆科植物具有很强的适应性和抗逆能固氮非豆科植物具有很强的适应性和抗逆能力。能力。能力。能力。木麻黄木麻黄2.4 2.4 蓝细菌与植物共生固氮蓝细菌与植物共生固氮 蓝细菌与真菌蓝细菌与真菌地衣地衣蓝细菌与蕨类满江红蓝细菌与蕨类满江红 红萍红萍念珠藻或鱼腥藻可与念珠藻或鱼腥藻可与裸子植物苏铁裸子植物苏铁；3 3 3 3 植物茎叶和果实上的附生微生物植物茎叶和
