微生物学ppt课件第十章微生物同植物和动物.pptVIP

第十章’（补充）

微生物同植物和动物

的共生关系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、无色、白色或乳脂色，有光泽。（3）好气性微生物，在深层培养时需通气；（4）适合中性或微碱性条件（）专一性，有效性，互接种族，根瘤，茎瘤（二）根瘤菌和榆科植物的共生体系木本植物，一般为慢生型根瘤菌（三）弗兰克氏放线菌和植物的共生体系非豆科植物（四）蓝细菌和其它生物的共生体系多固氮种类，可与别的生物共生的主要为：鱼腥藻属（Anabaena）和念珠藻属（Nostoc）对应的其它生物则很多：真菌、苔藓植物、蕨类植物、裸子植物、被子植物1蓝细菌与真菌共生——地衣；2蓝细菌与蕨类植物共生——满江红（红萍）固氮根瘤根瘤（Rootnodule）的形状圆形梨形杆状有效根瘤一般比较大，能够固定足够的氮化合物为植物所利用；无效根瘤不能固氮或固氮量太少，植物得不到益处；无效根瘤的结瘤能力往往高于有效根瘤。根瘤（Rootnodule）的结构有限生长型和无限生长型（分生组织的有无）；类菌体（固氮功能区域）/共生体（周膜）；豆血红蛋白：豆科植物根瘤中的血红蛋白，亦称为根瘤血红蛋白。这是1939年久保秀雄发现的。根瘤血红蛋白的分子量为15—17万。根瘤中的血红蛋白的含量与根瘤氮素固氮活性呈平行关系。血红蛋白中血红素（hemo－）的部分由根瘤菌合成，而球蛋白（globin）的部分则是由寄主（豆料植物）所合成。调节根瘤中的氧根瘤的形成：根瘤接收信号↓受信号诱导，根瘤菌进入根毛细胞，形成侵入线↓侵入线增长，伸入根皮层↓皮层细胞进行有丝分裂，产生根瘤原基↓侵入线继续增长和分枝，伸入各原基细胞，根瘤菌从侵入线中释放出来；↓根瘤原基发育为根瘤，其中根瘤菌分化为类菌体↓由植物形成的周膜将类菌体包裹成为共生体，类菌体将分子态氮还原为氨态氮，转送到植物其它部位进行同化接触和识别根毛卷曲、开始侵入侵入线的发展根瘤的出现和根瘤菌的释放根瘤菌的侵染和根瘤（Nodule)形成寄主植物对根瘤形成的调节作用根瘤菌的基因、固氮基因和植物的有关基因相互诱导使根瘤有序的发生，表现为共生伙伴的互补和协调。寄主植物的共生基因编码形成一系列根瘤素(nodulins)早期根瘤素：在相互识别阶段、感染和根瘤形成阶段起作用后期根瘤素（包括豆血红蛋白）：在固氮功能开始时起作用。寄主植物具有控制根瘤数量的能力。能结瘤的豆科植物具备形成根瘤的全部遗传因子，但需要根瘤菌共生基因产物的诱发才能依次表达。固氮率。固氮率受能量供应限制环境中化合态氮严重影响结瘤和固氮作用有效根瘤和无效根瘤根瘤的固氮能力结瘤植物的固氮量决定于下列诸因素:①根瘤数②每个根瘤中含菌组织体积③根瘤的寿命和含菌组织的持续时间。有效根瘤无效根瘤根瘤寿命长根瘤寿命短含菌组织体积大体积小固定+释放氨的同化和转运根瘤生长根瘤“保养”01碳素在固氮中的作用02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。1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。2氧气对固氮作用的调节木栓层：包在根瘤外皮层上，能阻碍气体扩散，只能通过皮孔进入。01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。02豆血红蛋白：其功能是从感染细胞的周质层向类菌体区运输O2并促进其扩散，一般该部位O2浓度约达10nmol。03根瘤中氧气供应的调节：二真菌和植物的共生菌根的形态和功能土壤中的菌根真菌菌丝与高等植物营养根系形成的一种联合体。共生真菌从植物体内获取必要的碳水化合物及其他营养物质，而植物也从真菌那里得到所需的营养及水分等，从而达到一种互利互助,互通有无的高度统一的联合体。它既具有一般植物根系所具有的特征，又具有专性真菌所具有的特征。Left:nonmycorrhizalRight:mycorrhizal外生菌根（Ectomycorrhiza）菌根真菌菌丝体包围宿主植物尚未木栓化的营养根形成的，其菌丝体不