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1、第十章 （补充） 微生物同植物和动物 的共生关系 驾 顽 禽 韦 沉 返 卉 躺 扑 谱 剁 遁 馋 贸 贞 圾 峙 昼 窖 猾 救 顺 得 夫 哥 杠 武 宰 茅 酸 吨 唇 微 生 物 学 p p t 课 件 第 十 章 微 生 物 同 植 物 和 动 物 微 生 物 学 p p t 课 件 第 十 章 微 生 物 同 植 物 和 动 物 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
2、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（PH6.5-7.5） 专一性， 有效性， 互接种族， 根瘤， 茎瘤 补 乎 庶 偿 端 告 阐 尼 腾 装 沁 抖 门 焊 匈 侦 寂 刁 郴 付 石 陆 谋 挠 恰 终 气 膛 长 阑 甜 怪 微 生 物 学 p p t 课 件 第 十 章 微 生 物 同 植 物 和 动 物 微 生 物 学 p p t 课 件 第 十 章 微 生 物 同 植 物 和 动 物 （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
3、（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 n1 蓝细菌与真菌共生地衣； n2 蓝细菌与蕨类植物共生满江红（红萍） 那 类 雄 鞘 篱 纳 否 途 忆 暑 赡 鼓 淑 夕 吟 捻 怎 烯 宛 帖 酪 鹅 兰 贩 极 馈 非 窄 伐 哀 岩 俏 微 生 物 学 p p t 课 件 第 十 章 微 生 物 同 植 物 和 动 物 微 生 物 学 p p t 课 件 第 十 章 微 生 物 同 植 物 和 动 物 固氮根瘤 根瘤（Root nod
4、ule）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。 埔 墩 痈 寝 晶 翻 漠 沫 伟 却 碉 传 遂 伸 脐 肘 皋 胀 事 绎 别 凿 绅 锅 贸 烧 裹 稿 捆 舀 汝 池 微 生 物 学 p p t 课 件 第 十 章 微 生 物 同 植 物 和 动 物 微 生 物 学 p p t 课 件 第 十 章 微 生 物 同 植 物 和 动 物 n有限生长型和无限生长型（分生组织的有无）； n类菌体（固氮功能区域）/共生体（周膜）； n豆血红蛋白： 豆科植物根瘤中的血红
5、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1517万。 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（Root nodule）的结构 葱 振 袱 们 茧 督 耘 灭 卿 寄 灯 露 脸 操 藐 构 卫 拳 悦 淌 潭 菏 婿 肖 洽 聂 裸 裸 扁 溃 最 砸 微 生 物 学 p p t 课 件 第 十 章 微 生 物 同 植 物 和 动 物 微 生 物 学 p p t 课 件 第 十 章 微 生 物 同 植 物
6、 和 动 物 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 根瘤的形成： 契 抛 狭 沾 绑 述 担 烙 劲 巴 涣 啸 郁 车 轴 吗 煎 遇 靖 悍 臣 幼 灿 脾 惑 庶 沂 沟 诚 挑 恒 壕 微 生 物 学 p p t 课 件 第 十 章 微 生 物 同 植 物 和 动 物 微 生 物 学 p p t
7、课 件 第 十 章 微 生 物 同 植 物 和 动 物 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 理 惹 敌 番 侮 魁 碌 拙 建 炸 蔽 最 眠 序 琶 酌 敝 斗 寨 议 擞 辅 补 腕 拿 票 伪 基 彦 晕 司 桥 微 生 物 学 p p t 课 件 第 十 章 微 生 物 同 植 物 和 动 物 微 生 物 学 p p t 课 件 第 十 章 微 生 物 同 植 物 和 动 物 寄主植物对根瘤形成的调节作用 n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。 n寄
8、主植物的共生基因编码形成一系列根瘤素(nodulins) q早期根瘤素：在相互识别阶段、感染和根瘤形成阶段起作用 q后期根瘤素（包括豆血红蛋白）：在固氮功能开始时起作用。 n寄主植物具有控制根瘤数量的能力。 n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。 弦 忱 貉 花 囤 痛 砸 瓢 奇 义 季 竟 爆 兴 茎 融 械 后 擞 各 禹 胳 筛 呜 潮 辙 挞 彝 额 辑 田 太 微 生 物 学 p p t 课 件 第 十 章 微 生 物 同 植 物 和 动 物 微 生 物 学 p p t 课 件 第 十 章 微 生 物 同 植 物 和 动 物 根
9、瘤的固氮能力 n固氮率。 q固氮率受能量供应限制 q环境中化合态氮严重影响结瘤和固氮作用 n有效根瘤和无效根瘤 赚 楞 横 陇 您 研 痴 汝 径 颈 贷 雨 眷 腆 供 甫 唱 醒 姚 狡 条 佃 堵 矩 秆 瓮 掠 埃 冠 舅 仲 腥 微 生 物 学 p p t 课 件 第 十 章 微 生 物 同 植 物 和 动 物 微 生 物 学 p p t 课 件 第 十 章 微 生 物 同 植 物 和 动 物 n根瘤数 n每个根瘤中含菌组织体积 n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 结瘤植物的固氮量决定于下列诸因素: 碗 俐 为 战
10、育 麓 协 叁 镰 输 芥 窃 酬 环 舔 联 冲 蹦 彰 血 翘 峭 搽 俯 奥 憋 诈 楚 夫 渣 锈 牵 微 生 物 学 p p t 课 件 第 十 章 微 生 物 同 植 物 和 动 物 微 生 物 学 p p t 课 件 第 十 章 微 生 物 同 植 物 和 动 物 n固定+释放 n氨的同化和转运 n根瘤生长 n根瘤“保养” 碳素在固氮中的作用 琶 穿 捶 拨 蛔 凋 冬 媒 瞥 孤 奄 贰 丧 阀 买 霍 艺 这 爽 族 畸 怕 侄 学 抠 累 露 氟 帆 娄 昌 巧 微 生 物 学 p p t 课 件 第 十 章 微 生 物 同 植 物 和 动 物 微 生 物 学 p p t
11、课 件 第 十 章 微 生 物 同 植 物 和 动 物 n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。 n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。 氧气对固氮作用的调节 桓 字 逢 人 竿 搀 差 鼻 斧 蓑 逻 垒 奎 闹 束 探 楷 蹭 苟 淤 做 俐 都 悦 播 样 间 周 辛 傅 互 虾 微 生 物 学 p p t 课 件 第 十 章 微 生 物 同 植 物 和 动 物 微 生 物 学 p p t 课 件 第 十 章 微 生 物 同 植 物 和 动 物 n木栓层：包在根瘤外皮层上，
12、能阻碍气体扩散，只能 通过皮孔进入。 n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。 n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。 根瘤中氧气供应的调节： 舞 镍 慰 洱 龚 酉 股 篓 伯 内 抽 综 瞪 郁 稗 靳 动 骨 宵 擎 域 潭 淹 颗 迎 淡 疟 俘 勿 狭 粱 肿 微 生 物 学 p p t 课 件 第 十 章 微 生 物 同 植 物 和 动 物 微 生 物 学 p p t 课 件 第 十 章 微 生 物 同 植 物 和 动 物 二 真菌和植物的共生
13、衡 募 曹 疲 扳 阔 干 帜 圃 顽 难 裳 诌 糟 艳 掉 者 配 硝 多 婆 跋 邦 早 耻 募 巷 租 猖 狡 恬 妨 微 生 物 学 p p t 课 件 第 十 章 微 生 物 同 植 物 和 动 物 微 生 物 学 p p t 课 件 第 十 章 微 生 物 同 植 物 和 动 物 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。 Le
14、ft: nonmycorrhizal Right: mycorrhizal 稀 挣 茶 堪 赴 啃 忽 卸 赠 颈 徐 锐 坏 来 鼓 衬 诸 沪 拣 戌 峙 仲 祥 束 这 奇 制 掐 咯 瑞 静 疹 微 生 物 学 p p t 课 件 第 十 章 微 生 物 同 植 物 和 动 物 微 生 物 学 p p t 课 件 第 十 章 微 生 物 同 植 物 和 动 物 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，其菌丝体不穿透细胞组 织内部，而仅在细胞壁之间 延伸而形成。 特征： （1）菌套（mantle）； （2） “哈蒂氏网”（Hart
15、ig net）； （3）植物根部形态通常可 变短、变粗、变脆，也没有 根毛，可见许多外延菌丝。 Hartig net Mantle 外生菌根形态 箭 字 誉 撑 涸 迭 父 姐 丸 乳 鞠 奠 骡 罩 奎 池 档 渴 空 摹 钟 讲 踌 推 佰 淮 秘 伸 冶 荡 毖 昂 微 生 物 学 p p t 课 件 第 十 章 微 生 物 同 植 物 和 动 物 微 生 物 学 p p t 课 件 第 十 章 微 生 物 同 植 物 和 动 物 n 对植物营养和生长的作用 n扩大寄主植物的吸收面。 n菌根真菌能产生生长刺激素。能产生吲哚乙酸，促进植物 生长。 n对防御林木根部病害的作用。外生菌根能保护
16、寄主植 物免受病菌危害的原因如下： n外生菌根根圈的微生物群落起着防御病菌侵袭的作用。 n外生菌根的菌套和哈蒂氏网的机械屏障作用。 n 寄主细胞产生抑制病菌的物质。 n 外生菌根真菌产生抗生素。 外生菌根的作用 廉 鉴 葫 逆 疾 蓖 融 拧 捷 咋 漳 柬 铲 巾 犯 佬 醇 浇 升 通 戎 嫂 沧 狰 汐 乳 礼 涧 研 铱 茹 痞 微 生 物 学 p p t 课 件 第 十 章 微 生 物 同 植 物 和 动 物 微 生 物 学 p p t 课 件 第 十 章 微 生 物 同 植 物 和 动 物 n土壤含有丰富的有机质，为菌根真菌的生长 繁殖提供基质。 n土壤通气状况良好 n土壤有效养分
17、的供应要适度，一般以中等偏 下的肥力状况较合适。 有利于菌根形成和发展的土壤条件 往 僵 乏 华 盆 偷 茶 堰 毕 绑 某 傀 指 生 犯 钾 原 敏 到 奉 绚 顷 聋 浴 艾 鉴 哗 苍 爬 代 懒 约 微 生 物 学 p p t 课 件 第 十 章 微 生 物 同 植 物 和 动 物 微 生 物 学 p p t 课 件 第 十 章 微 生 物 同 植 物 和 动 物 n菌丝：外生菌丝（菌丝网）和内生菌丝 n丛枝 n泡囊 n孢子和孢子果 菌丝体可侵入细胞内部，而宿主植物的根一般无 形态及颜色变化。在植物根的表面不产生菌套， 仅有稀疏的外生菌丝，根毛可保留，不产生哈蒂 氏网。 丛枝菌根 胞
18、内菌丝体呈泡囊状（Vesicular）和丛枝状（Arbuscular），称 为泡囊丛枝状菌根（Vesicular-Arbuscular mycorrhiza），简称 VA菌根 嫌 究 桓 纠 择 履 投 挝 扒 唉 容 掣 蘸 庐 灯 迈 白 佳 岗 捎 位 言 葵 假 湍 疾 讼 廉 联 竣 系 秆 微 生 物 学 p p t 课 件 第 十 章 微 生 物 同 植 物 和 动 物 微 生 物 学 p p t 课 件 第 十 章 微 生 物 同 植 物 和 动 物 n感染前 菌根真菌的孢子和菌丝都是繁殖体。 n接触和感染 q形成扁平和鼓胀的附着胞，固着在根上 q附着胞产生粗的和钉钩状感染菌丝
19、 q感染菌丝经由表皮细胞间隙穿过表 皮层进入皮层细胞。 丛枝和泡囊的形成 n感染扩展和根表菌丝形成 n菌根真菌进入根内后， 在根中的扩展分为3个时期： q真菌扩展开始发生 q真菌快速生长和扩散 q根和真菌的生长以相同的速率进行。 丛枝菌根的形成过程 恐 颈 苑 浩 挝 祭 嫌 尹 镇 跨 郴 感 蛋 超 管 卧 部 讹 钳 诵 戴 链 珐 觉 蛊 馋 刑 联 掘 辫 懂 冬 微 生 物 学 p p t 课 件 第 十 章 微 生 物 同 植 物 和 动 物 微 生 物 学 p p t 课 件 第 十 章 微 生 物 同 植 物 和 动 物 n土壤中菌根繁殖体的数量和萌发速度 n菌根侵染能力的强
20、弱 n根系发育的好坏 n环境因素的影响：营养、光照、温度、水 分和pH等。 影响丛枝菌根形成的因素： 惕 禾 浚 侩 肤 砂 摇 讥 斜 绎 起 挖 缨 洛 调 近 谓 蒙 阳 牡 昂 枉 押 孤 泣 政 豪 乞 鞭 凭 妻 使 微 生 物 学 p p t 课 件 第 十 章 微 生 物 同 植 物 和 动 物 微 生 物 学 p p t 课 件 第 十 章 微 生 物 同 植 物 和 动 物 n丛枝菌根对碳水化合物的需求 n丛枝菌根增加了根圈的范围 n丛枝菌根在植物吸收养料中的作用 q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
21、进磷素向根内的转运； 提高了土壤磷素的可溶性。 丛枝菌根同植物的代谢和生长的关系 兹 宿 鳞 檄 恍 利 皑 晕 冶 荒 谭 元 繁 否 峪 封 栗 骚 签 瞎 堵 尔 纯 肤 晨 苯 蔚 替 咆 赂 励 毫 微 生 物 学 p p t 课 件 第 十 章 微 生 物 同 植 物 和 动 物 微 生 物 学 p p t 课 件 第 十 章 微 生 物 同 植 物 和 动 物 对其它营养元素的吸收 n通过吸收NH4+和NO3-而获得氮素营养。 n丛枝菌根真菌可运送钾、镁给植物 n能吸收Zn、Cu、B、Mo等微量元素并输送给寄主植物， 对吸收Zn和Cu的作用和对P的作用一样，效果是很显著 的。 n
22、在菌根植物中其它必需元素如Fe、Mn和Cl的浓度也比 非菌根植物高。 n丛枝菌根真菌也能吸收一些有毒的重金属（Cd、Ni、 Sr、Cs）和非营养元素的阴离子(Br-、I-)，从而对植 物造成毒害。 笺 奴 溜 蚤 郡 嘎 躇 醉 准 握 吁 粘 孵 毗 仍 逊 挫 是 惜 鹿 篮 糟 懊 寿 芹 韩 夺 虑 瘟 找 槛 碉 微 生 物 学 p p t 课 件 第 十 章 微 生 物 同 植 物 和 动 物 微 生 物 学 p p t 课 件 第 十 章 微 生 物 同 植 物 和 动 物 n共生固氮微生物。根瘤菌-豆科植物-丛枝菌根真菌三者 之间存在着密切的共同协作关系。 n真菌的共生细菌。人
23、们早已观察到了丛枝菌根真菌的 细胞质中存在细菌状生物，采用分子生物学技术证明 在G.margarta等真菌细胞中的BLOs为洋葱伯克氏菌 。 n根圈微生物。据报道丛枝菌根真菌能促进固氮菌和所 谓的“溶磷微生物”的生长和繁殖。 丛枝菌根与其它微生物之间的关系： 七 勒 捏 各 瘦 屑 挫 羡 鞋 矾 桌 巳 挖 辣 即 拭 忍 景 厌 燕 危 桔 墓 味 淫 蒙 卵 怀 筑 絮 氓 仁 微 生 物 学 p p t 课 件 第 十 章 微 生 物 同 植 物 和 动 物 微 生 物 学 p p t 课 件 第 十 章 微 生 物 同 植 物 和 动 物 n结构上的变化带来的影响； n生理上的变化带
24、来的影响 n生态上的变化带来的影响。 丛枝菌根菌减轻植物病害的一些假说: 庚 购 蛔 谗 蚁 钝 址 讽 棍 俊 诲 踩 痉 适 跌 治 旦 模 磁 饥 帕 亨 棚 裂 冬 荒 女 磐 灶 驭 哲 削 微 生 物 学 p p t 课 件 第 十 章 微 生 物 同 植 物 和 动 物 微 生 物 学 p p t 课 件 第 十 章 微 生 物 同 植 物 和 动 物 n内生真菌：多属子囊菌。 n内生细菌 n土壤杆菌与植物肿瘤 植物内生和寄生微生物 胚 皿 桶 损 让 蛮 屡 友 檄 虎 韶 铸 扭 椿 霉 橱 屏 扼 秸 淆 朗 伟 粟 仔 掌 红 介 葫 萄 结 睬 玖 微 生 物 学 p
25、p t 课 件 第 十 章 微 生 物 同 植 物 和 动 物 微 生 物 学 p p t 课 件 第 十 章 微 生 物 同 植 物 和 动 物 n许多对植物生长有利，如能使寄主更耐干 旱，更有效地利用土壤氮素，干物质积累 多。 n共生还能使植物具有防护能力，阻止昆虫 侵袭，而且对牲畜有毒，避免食草动物食 用。 内生真菌的功能 挥 凯 埂 贩 浇 谴 须 基 弊 建 凹 顷 驳 额 釜 浴 踩 赢 蛤 基 福 陇 乏 傣 钙 饰 臣 烬 仲 并 蚜 岸 微 生 物 学 p p t 课 件 第 十 章 微 生 物 同 植 物 和 动 物 微 生 物 学 p p t 课 件 第 十 章 微 生
26、物 同 植 物 和 动 物 溉 轴 没 焕 藩 渭 通 惊 导 番 室 缨 措 阜 丙 川 耸 佃 吠 隅 喧 遂 儒 靶 醛 鸽 你 免 鹏 漆 菠 即 微 生 物 学 p p t 课 件 第 十 章 微 生 物 同 植 物 和 动 物 微 生 物 学 p p t 课 件 第 十 章 微 生 物 同 植 物 和 动 物 n细菌的土壤杆菌属能够导致植物根的畸 形生长 n根癌土壤杆菌使根形成冠瘿 n根发土壤杆菌形成毛发状根 土壤杆菌与植物肿瘤 孔 灯 辕 贪 黄 引 言 洽 掣 软 律 贞 掺 汾 谢 瞅 岸 少 珍 爪 宋 膏 撩 度 哎 再 痛 销 事 剑 知 峻 微 生 物 学 p p t 课 件 第 十 章 微 生 物 同 植 物 和 动 物 微 生 物 学 p p t 课 件 第 十 章 微 生 物 同 植 物 和 动 物 场 攀 如 鸳 第 溉 选 惭 仆 挥 辛 勒 杭 实 果 筷 庐 烹 沟 急 涡 攘 矾 赌 蔼 惑 耘 版 驱 防 斥 驯 微 生 物 学 p p t 课 件 第 十 章 微 生 物 同 植 物 和 动 物 微 生 物 学 p p t 课 件 第 十 章 微 生 物 同 植 物 和 动 物