根际微生物与植物的相互作用21页PPT

末端膨大而成，一般呈圆形成或椭圆形结构。
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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、菌根菌繁殖体数目及发芽速度
2、菌种侵染能力
3、根系发育的好坏
4、环境因素
营养 光照 水分
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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（P261、265-267）
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
素（类菌体）组成。 *在根瘤中主要起调节氧气的作用。
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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（教材P250）
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• 由于社会对环境的压力大及化学农药 研究开发费用高等原因，微生物源农药 越来越受到人们的青睐，研究开发也取 得了迅速发展，而农用抗生素的发展远 比活体微生物农药的发展快得多。
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• （二）微生物农药的优点 和其他农药相比，微生物农药具有以下特点：
1、选择性强 微生物农药对病虫害选择性相当强，对人畜安全无毒，不杀
素和活体微生物农药。为利用微生物或其代谢产物来
防治危害农作物的病、虫、草、鼠害及促进作物生长。
它包括以菌治虫、以菌治菌、以菌除草等。这类农药
具有选择性强，对人、畜、农作物和自然环境安全，
不伤害天敌，不易产生抗性等特点。这些微生物农药
包括细菌、真菌、病毒或其代谢物，例如苏云金杆菌、
白僵菌、核多角体病毒、井冈霉素、C型肉毒梭菌外

植物与根际微生物的相互作用研究植物和根际微生物之间存在着一种密切的相互作用关系，在植物的根际环境中，微生物通过与植物根系互动，对植物生长和健康起到重要作用。

本文将探讨植物与根际微生物相互作用的研究进展和影响因素。

一、植物与根际微生物的相互作用类型1. 互利共生植物与根际微生物之间可以形成互利共生的关系。

例如，植物根系释放出的有机物质可以作为微生物的营养来源，而微生物则为植物提供营养元素和增强植物的抗病性能。

2. 寄生关系某些根际微生物会对植物的生长产生负面影响，形成寄生关系。

寄生菌会攻击植物的根系，导致植物生长发育受阻，甚至死亡。

3. 拮抗关系一些根际微生物对其他微生物存在拮抗关系。

这种拮抗关系可以帮助植物抵御病原菌的感染，维持植物根际环境的稳定。

二、植物与根际微生物相互作用的影响因素1. 植物物种不同的植物物种会通过不同的方式与根际微生物相互作用。

一些植物物种能够吸引和选择性地利用对其有益的微生物，从而增强其生长能力。

2. 根际微生物群落结构根际微生物群落的结构和多样性对植物的生长和健康起着重要作用。

研究发现，多样性丰富的微生物群落可以提高植物的抗病性能和养分吸收能力。

3. 根际环境条件根际环境条件，如土壤pH值、氮磷含量等，对植物与根际微生物的相互作用也有影响。

一些根际微生物对特定环境条件有适应性，能够更好地与植物合作。

三、植物与根际微生物相互作用的意义1. 促进植物生长根际微生物可以合成植物生长所需的营养物质，并促进植物根系的吸收和利用。

通过与根际微生物的相互作用，植物能够得到更多的养分，提高生长速度和生物量。

2. 增强植物抗病性一些根际微生物具有拮抗病原菌的能力，可以帮助植物抵御病害的侵袭。

通过与有益微生物的相互作用，植物的抗病能力得到提高，减少了对化学农药的依赖。

3. 提高耐逆性根际微生物的参与可以增强植物的耐逆性，使植物在环境恶劣条件下更好地生存。

例如，一些根际微生物能够降解土壤中的有害物质，减轻环境压力对植物的影响。

➢ 固氮能源来自叶部的光合产物。
➢ 亩豆科植物年均固氮13～30公斤。
五 应用---- 根瘤菌肥
田间接种根瘤菌的效果受环境的 影响。 ◆ 不含根瘤菌土壤内好于含有
根瘤菌的土壤。 ◆ 缺氮的贫瘠土壤内好于有氮
素的肥沃土。 ◆ 大量施用氮肥抑制豆科植物
的根瘤形成和固氮作用。
第二节 弗兰克氏菌和非豆科木本植物共生
类菌体－根瘤菌在根瘤中呈 棒状、“T”、 “Y”形，这 种形态叫类菌体。无细胞 壁。固氮。难培养。
根瘤中的类菌体图
二 根瘤菌的特性
1 根瘤菌的生理特性
§ 好氧 § 化能有机营养型 § 无芽孢、革兰氏染色阴性。
2 根瘤菌的固氮特性 § 侵染性 § 寄生专一性（由菌体和植物两者的遗传性决定） § 有效性
互接种族（cross inoculation group) : 相互利用同一根瘤菌菌株形成共生固氮的豆科植物。豇 豆族包括豇豆、花生、绿豆、赤豆等。
三 根瘤(root nodules)
1 概念 固氮微生物在植物根内 形成的共生组织。圆形、 枣状、瘤状等。
2 分布
§ 集中在根茎部位； § 分散。
3 根瘤分类
▪ 泡囊。侵入细胞内
或细胞间的菌丝的末 端膨大形成。圆形或 椭圆形。泡囊的形成 迟于丛枝。有繁殖功 能。
▪ 孢子和孢子果。外
生菌丝的顶端形成厚 垣孢子，内含油滴。 土壤中存活数年。
（4） V-A菌根影响植物生长
❖丛枝菌根增加了根圈的范围。 外生菌丝向外延伸的距离达8 cm。1 cm无菌根 的根段能控制的土壤体积是1～2 cm3；形成菌根 后，1 cm根段控制土壤体积增加5～200倍。 ❖ 增加了根圈微生物的数量。 ❖加强植物吸收磷素和其它元素（Zn、Mo、Fe、 Mn)。

根系吸收作用强，分泌物也就多，根际效应也就大。 根系吸收作用强，根际水分充足，根际微生物发育量也就大。
D. 根际温度一般比非根际土壤温度高1-2℃; E. 根系的穿插作用，使根际的水分状况和通气条件 优于非根际。
以上条件都有利于形成有利于根际微生物生长繁殖的微环境。
目录
CONTENTS
01 根际的定义与
2. 由于不同植物根际条件的选择性，某些病原菌在相应植物的根际得到加富，更助长了病害的发生。长期种植同一作物 造成根际有毒物质积累，虽然每年施肥充足和采用相同的栽培措施，但作物产量仍每年下降的现象。
3. 某些微生物产生的有毒物质能抑制种子的发芽、幼苗的生长和根系的伸长。 4. 根际微生物产生生长激素过高，可抑制植物生长。
根际微生物对植物的影响
根际微生物对植物的作用
2.不利的影响。
1. 微生物与植物竞争矿质营养，在一定时间内减少了对植物养分的供应，造成对植物生长的不利。反消化细菌使含氮物 质变成N2，养分损失。细菌对某些重要元素的固定可严重影响植物的发育。(例如：细菌固定锌会导致果树得小叶病； 细菌固定氧化锰会使燕麦得灰斑病。)
根际形成的共生关系
2.根瘤
植物根瘤和其中的根瘤菌之间的互惠共生关系， 因为有了这种关系对于保持土壤肥力，增加农作物产 量起着重要的作用。
参与结瘤的细菌有根瘤菌、固氮根瘤菌和缓慢根瘤菌。 固氮根瘤菌能在热带豆科植物茎上结瘤，并以游离生活状态利用N2进
行生长（其它根瘤菌没有此功能）
根瘤 根瘤菌
研究发现，植物能够释放包括萜烯、类黄酮、木素衍生物在内的有 机化合物，这些物质的化学结构与污染物相似，因此它们可以诱导根际微 生物ＰＡＨｓ降解基因的表达，从而促进ＰＡＨｓ的生物降解。

植物根际微生物与植物生长的互作机制分析植物根际微生物是指在植物根周围土壤中存在的微小生物群体，包括细菌、真菌、放线菌、原生动物和病毒等。

这些微生物与植物根部形成了非常复杂的相互作用关系，对植物的生长发育、抗逆能力和真菌病害等方面产生重要影响。

本文将从微生物的分类、作用机制、影响因素及应用前景等角度来分析植物根际微生物与植物生长的互作机制。

一、植物根际微生物分类根据生态功能、生理特性和营养来源的不同，植物根际微生物可分为以下几类：1.植物特异菌(PGPB)PGPB全称为植物生长促进菌(Plant Growth Promoting Bacteria)，是植物分泌物诱导下、在根表面、内部和根际土壤中大量存在的类别。

PGPB可分为植物营养生长菌、生物控制菌和固氮菌三大类。

2.赤霉素产生菌赤霉素(IAA)是植物生长素物质的促进物质之一，能影响植物的细胞分裂、伸长、发育和成熟等过程，其中赤霉素产生菌可在有机废弃物、植物枯枝落叶等条件下生成大量赤霉素，进而提高植物生长性能。

3.磷解脲酶菌磷在土壤中以磷酸盐的形式存在，但植物不能直接吸收不溶性磷酸盐，需要通过酸解作用或植物根际微生物的转换将其转化为可供形态。

产生磷解脲酶的微生物常生存于土壤中，并在矿化磷肥和有机磷肥中发挥着重要作用。

4.营养矿物转化细菌此类微生物主要通过土壤肥料类型、量、培育方式等维度将有机物转换成矿物盐和氮素，并促进植物利用，有利于提高土壤微生物活性及土壤肥力等方面的效果。

二、植物根际微生物影响机制1.激活植物生物学过程通过影响植物根际微生物丰度、物种组成和多样性等方面，可以调节植物内部系统的生物学反应机制，提高植物对抗逆境的稳定性。

这些机制包括激活植物抗病防御机制、引起植物对生态有害微生物的应变机制、调节植物生长品质等方面等。

2.改善土壤微生物环境植物根际微生物群落确立了土壤生态系统中复杂多样的微生物各从其职的生态体系，因而促进了土壤微生物多样性和群体稳定性；同时，微生物群落也能促进土壤微生物活性、维持和改善微生物土壤环境，并降低对接种有益菌的侵拢性和其他植物病原菌的攻击机制。

植物与根际微生物互作关系植物与根际微生物之间的互作关系是一种密切的生态相互作用。

根际微生物是指生活在植物根际土壤中的微生物群体，包括细菌、真菌、放线菌和古细菌等。

这些微生物能够对植物生长发育和健康状态产生重要影响，而植物也为这些微生物提供了生存环境和营养来源。

本文将探讨植物与根际微生物之间的互作关系，并介绍一些有关的研究成果。

1. 影响植物生长的根际微生物根际微生物通过多种途径影响植物的生长和发育。

首先，它们通过降解有机物质释放出有机酸、挥发性有机化合物等来促进植物的养分吸收。

其次，根际微生物能够合成植物需要的生长激素，如植物生长素和赤霉素，从而促进植物的生长。

此外，它们还能够产生抗生素来抵御病原微生物的入侵，保护植物的健康。

2. 植物对根际微生物的选择性识别植物能够通过化感作用和化学信号与根际微生物进行特异性互作。

化感作用是指植物根系对根际微生物的选择性释放化合物，吸引或排斥不同类型的微生物。

化学信号是植物根系释放的信号分子，用于与根际微生物进行信号通讯。

这种选择性识别机制使得植物能够与有益微生物形成共生关系，提高自身的抗病能力和营养吸收效率。

3. 植物与根际微生物的共生关系许多植物与根际微生物之间形成了共生关系，这种关系对两者都有益处。

例如，根瘤菌与豆科植物形成共生关系，通过根瘤菌能够固氮，为植物提供养分。

相反，植物则提供根瘤菌生存所需的营养物质。

此外，一些真菌与植物根系形成菌根共生，真菌通过其菌丝网络为植物提供额外的养分吸收面积，并帮助植物抵御土壤中的病原微生物。

4. 应用价值及研究前景深入研究植物与根际微生物之间的互作关系对于农业和环境保护具有重要意义。

例如，通过调控根际微生物的结构和功能，可以提高作物的产量和抗病能力，从而减少农业化学农药的使用。

此外，根际微生物对土壤生态系统的养分循环和有机物质降解具有重要影响，因此研究根际微生物生态学对于环境保护和可持续农业发展也具有重要意义。

综上所述，植物与根际微生物之间存在着密切的互作关系。

2020-12-11
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1978年，J.W. Kloepper首次提出了 植物根际（圈）促生细菌 （plant growth-promoting rhizobacteria, PGPR） 的概念，用于描述能够促进植物生长的根际细菌。
J.W. Kloepper
AUBURN UNIVERSITY
第四章 植物根际促生细菌
2020-12-11
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第一节 引 言
• 植物根际（rhizosphere ）：
根际是指受植物根系活动影响，在物理、化学和生物学性质上不同于土体的那 部分微域。 根际的范围很小，一般指离根轴表面数毫米之内。 根际的许多化学条件和生物化学过程不同于土体土壤， 最明显的就是根际pH值、氧化还原电位和微生物活性等变化。 在根际土壤溶液中养分浓度的分布与土体土壤有明显差异。 植物根际是细菌的良好生境，植物根为细菌提供了良好的生态位（niche）。 以植物的根系为中心聚集了大量的细菌、真菌等微生物。
间接促生作用包括产生抗生素、抗菌蛋白或铁载体等减轻病虫害, 促进有益 的共生作用（根瘤和菌根的形成）, 降解农药等生物外源性物质。
在大多数研究中，一种PGPR通常通过多种作用模式促进植物的生长。
2020-12-11
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Rhizosphere:
How much do we know?
15% = Negative
2020-12-11
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• 植物根际促生细菌（plant growth-promoting rhizobacteria, PGPR）：
1978年，美国奥本大学的J.W. Kloepper首次提出植物根际促生细菌的概念。 PGPR是一群定植于植物根际、与植物根密切相关的根际细菌，当接种于植物 种子、根系、块根、块茎或土壤时，能够促进植物的生长。 PGPR是自生细菌，虽然某些菌株能够侵入植物组织，但不引起明显的侵染症 状。 PGPR不包括与植物形成共生结构的根瘤菌（rhizobia）和弗兰克氏菌 （Frankia），根瘤菌和弗兰克氏菌的共生固氮作用不属于PGPR的促生作用 范畴。联合固氮菌应该属于PGPR的范畴，某些根瘤菌在非豆科植物上具有促 生作用的情况下也可看做PGPR。

D. 根际温度一般比非根际土壤温度高1-2℃。
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（2）根际微生物
A. 受植物根系的选择和促进作用，从而构成 了不同的根际微生物区系
豆科植物根系分泌物多为含氮物质，禾本科植 物多为含碳物质；
同一科植物不同生长阶段其分泌物也不相同；
大豆：
开花前分泌谷氨酸 、色氨酸； 开花后分泌色氨酸
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❖外生菌根菌的研究应用，对于发展林业育苗，促进 林木生长发育以及绿化荒山、矿厂废地有重要意义。 试验表明：利用外生菌根可使树木提前4～5年成材。
❖对外生菌根菌及其菌根关系的研究对进一步驯化野 生食用菌，扩大优质食用菌栽培生产也具有实际意 义。
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内生菌根
菌丝直接入侵根表皮细胞内和细胞外，不形成哈氏网；在 皮层细胞内的菌丝，其顶端膨大且分枝，形成泡囊（Vesicule） －丛枝（Arbuscule）菌根，故又称VA菌根； 根外侧的菌丝形成粗菌丝，其上可分化形成大型厚垣孢子 或配子，也可形成细小菌丝直接吸收土壤中水分和营养.
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（3）根际微生物对植物的作用
A、有益影响
（a）有效化营养元素——微生物的代谢作用加 强了有机质的分解，促进植物营养元素的矿化， 增强了对作物的养分供应。
根际微生物通过溶解矿物中的磷酸盐，给植物提供可 溶性的磷酸盐，加快植物对磷酸盐的吸收。
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A、有益影响
（b）促进植物生长——根际微生物能合
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王瓜秀 闫国贝
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微生物与植物根之间的相互关系 微生物与植物其他部分之间的相互关系 病原微生物与植物之间的关系
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ENDLeabharlann 1、不要轻言放弃，否则对不起自己。
2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意 去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能从岸边走远。-戴尔．卡耐基。
梦 境
3、人生就像一杯没有加糖的咖啡，喝起来是苦涩的，回味起来却有 久久不会退去的余香。
根瘤菌和植物(豆科)之间的相互作用分子 4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失 去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要生生世世的轮 回里有你。 机制.
16、业余生活要有意义，不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃

碳源和能源。
②丛枝菌根增加了根圈范围，增加了
根系对水分吸收，提升植物抗旱能力，
改进植物营养条件。
③丛枝菌根在植物吸收养料中作用: 扩
微生物与植物之间的关系研究专家讲座
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（2）菌根对植物作用
增加植物根系对水分和营养物质吸收；
增加植物根系对磷素吸收: 分泌植素酶、磷酸酶, 增加对有机磷化物分解； 菌根菌可打破根系抑磷圈, 增加磷吸收。
b)植物能够分泌抗生素和其它抑菌物质抑制和杀死病原微生物； 有机酸等
c) 植物体细胞与病原微生物发生免疫反应, 阻止微生物寄生。
微生物与植物之间的关系研究专家讲座
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6. 影响病原微生物和植物之间寄生关系环 境原因
①季节改变
大多数植物病原微生物在温暖季节中发育良好，易引发植物 病变； 冬天，许多植物病原微生物失活。 例外: 一些真菌如核瑚菌属和镰刀菌属病原菌只在严寒季节 或在严寒地域植物体上生长繁殖，并引发谷类植物和草发生雪 霉。
微生物与植物之间的关系研究专家讲座
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内生菌根菌属于接合菌亚门内囊霉科中一 些属种: 无柄孢囊霉属、硬内囊霉属 VA菌根多形成于禾本科和豆科植物。 兰花植物特异地与密环菌和枯丝核菌形成 内生菌根，兰花种子萌发能力增大。
微生物与植物之间的关系研究专家讲座
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丛枝菌根同植物关系:
①植物光合作用为真菌生长发育提供
微生物与植物之间的关系研究专家讲座
第27页
二、微生物与植物其它部分之间相互作用
附生生物（Epiphytic microorganisms）: 附着在植物树干、叶子和果实表面微生物群 体，包含异养菌、蓝细菌、酵母菌等。
因为植物表面环境暴露在空气中, 并受直射光、周 期性干燥和较大幅度温度改变影响, 所以多数附生 微生物含有色素、保护性厚壁及适当传输机制, 以 利于它们在这一特殊生境中生存和发展。大多数附 生微生物存在于植物叶背和叶鞘内。