生物工程植物体与微生物

Posted 2022-01-05

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高等植物是土壤中有机物的主要来源，而对主要靠分解有机质为生的微生物来说，植物是它们最主要的营养源，土壤微生物分解有机质供高等植物吸收利用。植物产生的有机质则直接或间接供微生物分解获得能量而维持生命。植物和微生物间产生了巧妙和谐的互利关系。因此，微生物和植物间的关系是极为密切的。

植物体微生物的分布主要有这几种情况：①根际微生物；②附生微生物；③植物与微生物的共生体；④植物的寄生微生物。

根际是微生物生活特别旺盛的环境，在根际范围的土壤中的微生物量比根外土壤中微生物的量要高出几倍到几十倍。根际之所以有这么多微生物分布，主要是与根系的生命活动中，不断地改变周围土壤环境，丰富了土壤有机质密切相关的。首先，植物在生长发育过程中所产生的一些代谢产物由根部分泌到土壤中，成为根际内微生物的有机营养物质。这些营养物质包括氨基酸、维生素、糖类、有机酸、生物碱、磷脂及其他成分。这些物质有的对根际微生物生长有促进作用，有的则可能有选择地产生抑制作用。其次，根系也向土壤分泌多种酶，如蔗糖酶、淀粉酶、蛋白酶等，这些酶，可促进土壤中有机物的转变，从而更有利于根际微生物的吸收和利用。第三，根系的发育产生了许多死亡的根毛和表皮细胞，这些细菌破裂所释放的物质可供根系微生物饱餐一顿。由于这种种的原因，根际吸引了一大批的微生物在此安家落户，生儿育女。而这些在根际落户的微生物吸收了根所供给的各种养分后，也不忘恩而适时报答给植物。在生态平衡时，根际微生物具有下列生理作用：①生物固氮作用：如固氮刚螺菌和其他固氮细菌为植物提供了很多的氮素。②促进植物对各种养分的吸收：通过根际微生物的转化作用使许多物质变成植物可吸收的养分。③生长刺激作用：根系微生物能产生许多影响植物根系发育的有机化合物，如小麦根际的细菌能合成靛乙酸，靛乙酸是一种促进植物生长的植物生长激素。而有的微生物能合成赤霉素类化合物，能提高种子发芽率和根毛的发育。④他毒作用：根际微生物可以分泌一些抗菌素类的物质，所有这些物质能抑制其他微生物生长；另外，也有一些微生物可产生一些对其他植物有毒害作用的物质，所有这些保护了宿主植物和根系自身的微生物群落，以便让这些生物有更有利的生活空间。

植物在地上部分的器官上也分布着许多微生物，包括多种细菌、酵母菌和少数丝状真菌，此外还有微生物的孢子，附生于植物表面的微生物主要靠植物所分泌出的有机物，如蜡质、糖汁等为生。

还有一种植物与微生物的共生体：这种共生体的典型例子就是根瘤菌和豆科植物所形成的共生体--根瘤。根瘤菌作为异养菌可以自由生活在土壤中，但自由生活的根瘤菌无固氮作用。而在适宜的条件下，它侵入根须，与植物的根组织共同形成根瘤。根瘤菌在根瘤内从植物根部获得营养而生长繁殖，同时进行固氮作用，而产生的氮素则通过植物的根吸收，可供植物生长发育所用，这样，根瘤菌和植物间互利互惠，成为生理上的一个共生联合体系。除豆科植物与根瘤菌能形成这种关系外，放线菌的内生菌也能与某些木本植物如杨梅、沙棘等的一些品种形成根瘤。

红萍和固氮蓝细菌也能形成共生体。红萍鳞叶腹腔中共生着一种鱼腥藻，后者是蓝细菌的一种，其有旺盛的固氮能力。红萍从这种固氮蓝细菌的代谢产物中得到氮素养料，而鱼腥藻则在红萍体内得到各种营养物质。这也是典型的一种植物的共生关系。

植物与微生物共生体的第三种形式是形成菌根。所谓菌根是某些真菌在一些植物根部发育，菌丝体包围在根表面或侵入根内同根组织共同发育，从而建立了共生关系的一种共生体。植物根部发生菌根是一个较普遍的现象，现已发现有2000多种植物有真菌共生形成菌根。根据形态结构，菌根可分为外生菌根和内生菌根两个类型。菌根的形成可以促进植物的生长，因为共生根上的真菌可以分解土壤中的有机物，同时促进根对各种营养的吸收。菌根对有些植物影响极大，如兰科植物的种子若没有菌根共生就不能发芽，杜鹃花的幼苗需有菌根共生才能存活。

植物上除共生或附生着许多微生物外还寄生着各种微生物，包括细菌、放线菌、真菌和病毒等。这当中有许多是植物病害的病原菌。寄生性的微生物需要从植物体内摄取养料，所以往往造成植物的伤害。

植物上的寄生微生物有的是严格寄生的，有的是兼性寄生的。严格寄生的微生物，一般只能在特定的一种活的植物体内生长繁殖，一旦离开植物体就不能生长，如致植物病害的各种病毒。而兼性寄生微生物则既能在被寄生的植株上生长繁殖，也能在土壤等外界环境中生长，而且这类微生物致病也往往是有条件的，故可称为条件致病菌。如引起水稻纹枯病的病原菌--薄膜霉，引起棉花枯萎病的病原菌--镰刀菌等都属于这一类。

生物工程 植物体与微生物

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