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根瘤菌固氮原理

根瘤菌一般是与豆科的植物是共同生存的,根瘤菌在生活的过程中会分泌一些有机的痰到土壤中,因此是会将土壤的肥力大大提高的,根瘤菌会让大豆或者是花生正常,对于豆类的农作物来说,好处是非常多的,大家都知道土壤中如果含有有机痰的话,是会让植物生长的是非常旺盛的。

根瘤菌中的钼铁红蛋白催化氮气还原为氨气。接着,氨气与根瘤菌内的酸性物质反应,生成铵盐。然后,铵盐在根瘤菌内一系列氨基划酶的作用下变成有机胺,例如氨基酸然后,侵染植物根皮层的根瘤菌的一部分有机胺和无机铵释放,被植物利用。

虽然空气成分中约有80%的氮,但一般植物无法直接利用,花生、大豆、苜蓿等豆科植物,通过与根瘤菌的共生固氮作用,才可以把空气中的分子态氮转变为植物可以利用的氨态氮。在种子发芽生根后,根瘤菌从根毛入侵根部,在一定条件下,形成具有固氮能力的根瘤,在固氮酶的作用下,根瘤中的类菌体将分子态氮转化为氨态氮,与此同时,每个根瘤就是一座微型氮肥厂,源源不断地把氮输送给植株利用。豆科作物周围的土著根瘤菌数量很少,难以满足作物生长的需要。世界上的豆科作物都需要人工接种根瘤菌剂,根瘤菌剂给农作物生产的氮肥不会有环境污染,不需长途运输,使用过程中没有氮流失,而人工施用化学氮肥流失率往往大于50%。

当豆科作物萌发并长出根毛后,根瘤菌受根毛分泌的凝集素的刺激和吸引,大量聚集在根际和根表上。根毛与根瘤菌接触后,首先是细胞壁变软,发生根毛卷曲,然后是细胞壁内陷,根瘤菌随之侵入根毛,直至根的皮层,根瘤菌在皮层大量繁殖并转变为类菌体,此时根部皮层大量增生,形成瘤状组织,最后突出根部形成根瘤,当有效根瘤的剖面呈粉红色时,说明根瘤进入成熟阶段,开始固氮,并向植株提供氮素。人工接种结瘤固氮性能优良的根瘤菌来提高共生固氮效率。

土壤生物与土壤生物化学

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。能促使植物异常增生的一类革兰氏染色阴性需氧杆菌。

正常细胞以鞭毛运动,无芽孢。可利用多种碳水化合物,并产生相当量的胞外粘液。如根瘤菌属和慢性根瘤菌属都能从豆科植物根毛侵入根内形成根瘤,并在根瘤内成为分枝的多态细胞,称为类菌体。

还有土壤杆菌属,能够通过外伤入侵多种双子叶植物和裸子植物,致使植物细胞转化为异常增生的肿瘤细胞,产生根癌、毛根或杆瘿等。

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