豆科植物根瘤的发育及其自我调整-论文.pdf

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1、安徽农业科学，JournalofAIlluiA．Sci．2013，41(34)：13110—13114责任编辑朱新秀责任校对况玲玲豆科植物根瘤的发育及其自我调整刘旭娇(哈尔滨师范大学，黑龙江哈尔滨150025)摘要从基因水平上阐述了根瘤的形成、发育和自我调控以及衰亡，并对今后的研究作出进一步的分析和展望。关键词豆科植物；根瘤发育；自我调控中图分类号S188文献标识码A文章编号0517—6611(2013)34—13110—05氮作为所有的氨基和核酸的必要组成成分，是植物生长菌。因此豆科植物根部分泌物的种类决定了宿主植物与根所必须的最重要的养份。尽管大气

2、中含有78．1％的氮气，但瘤菌的共生特异性。目前根瘤菌被分为七个属，而根瘤从结植物却不能利用，而土壤中可利用的氮也有限。为了满足植构上被分为两种类型。物对氮的需求，现代农业严重依赖氮肥来最大程度上获得作1．1根瘤菌的类型根瘤菌(rhizobia)是一类广泛分布于土物的最大产量，然而生产氮肥需要大量的化石燃料。研究显壤中的革兰氏阴性细菌，它可以侵染豆科植物根部形成根示，每年所消耗的化石燃料中有50％是用来生产农业所需的瘤，固定空气中的分子态氮形成氨，为植物提供氮素营养。氮肥，代价昂贵。近些年氮肥的大量需求使化石燃料的消耗据统计，全球每年生物固氮量达1．7

3、5×10t，为世界工业氮也大增。而化石燃料燃烧释放的二氧化碳会造成温室效应，肥产量的4．37倍。根瘤菌与豆科植物的共生是生物固氮体同时氮肥被分解时释放的氧化氮气体造成的温室效应是二系中作用最强的体系，所固定的氮约占生物固氮总量的氧化碳造成的温室效应的292倍。并且氮肥的使用是非常65％，在农业生产和固氮生态体系中起着极其重要的作用。低效的，约30％～50％的氮肥因土壤渗漏而丢失，同时引起目前，根瘤菌科已发展到7个属：根瘤菌属(Rhizobium)，中华严重的环境问题，如水的富营养化。因此我们必须降低对化根瘤菌属(Sinorhizobium)，中慢生根瘤

4、菌属(Mesorhizobium)，学氮肥的依赖，优化氮养分的可利用性⋯。慢生根瘤茵属(Bradyrhizobium)，固氮根瘤菌属(Azorhizobi—豆科植物作为一种经济作物和粮食作物，是全球第三大um)，土壤杆菌属(Agrobacterium)，叶瘤茵属(Phyllobacteri一被子植物，第二大粮食作物，例如大豆(Glycine，r)，三叶草1xm)[6-8]。(claver)，鹰嘴豆(chickpea)，苜蓿(alfalfa)，绿豆(mungbean)1．2根瘤的类型从结构上看，根瘤一般可分为定型根瘤等，尤其是大豆作为一种可持续的生物资源

5、，富含高蛋白和和不定型根瘤。定型根瘤主要在热带豆科植物如大豆(CZy-大量豆油而受到高度重视⋯。2010年数据显示，我国大豆产cine)、百脉根(Lotusjaponicus)，菜豆(Phaseolusvulgaris)，量为1480万t，而进口大豆总量达5480万t，即约80％的大豇豆(Vignaunguiculata)等的根上形成，这类根瘤没有永久豆依赖进12I。制约中国大豆产业发展的一个突出因素是的组织，无明显的发育时空差异。定型根瘤形状为球形，只单产水平低，大豆产量低引起的对进口的过度依赖严重危及在发育早期出现细胞分裂，随后只进行细胞的伸长生长

6、。在我国的粮食安全，对国民经济的持续稳定发展造成严重威成熟的根瘤内，包含固氮细胞的中央组织是均一的，内有由胁。因此，透彻研究大豆的产量形成生理，促进中国大豆产类菌体侵染的细胞和未被侵染的细胞。而这些根瘤衰亡时业发展，直接关系到国计民生，意义十分重大。我国大豆生从中央开始到外围呈辐射状死亡，而死亡的细胞释放出类菌理学家董钻教授认为影响大豆产量形成因素之一就是固氮体，成为游离类菌体。不定型根瘤则通常形成于温带豆科植耗能多。融会贯通的掌握根瘤的形成和发育以及自我调物上，如蒺藜苜蓿(Medicagotruncatula)、豌豆(Pisumsati—控能有助于加

7、强对生物固氮的进一步认识。rum)、蚕豆(Viciafaba)及白花三叶草(Trifoliumrepens)等，它1根瘤的形成们的根瘤具有永久的组织，根瘤形状为圆柱形，它们的根瘤豆科植物与土壤中的细菌形成共生关系，随着这种共生具有明显的分层：I层为顶端分生组织；II层为含有根瘤菌的关系的形成，豆科植物的根部也产生了一种新的器官——根侵染区；III层为固氮区，其中充满能固氮的类菌体；最后是接瘤，而这一类细菌被称为根瘤菌。在这一互作关系中，根瘤近衰老的IV层为衰亡区，V层为腐生区(图1)。和定型根瘤菌将大气中的氮转化成植物能利用的氨，而植物为根瘤菌提中的类

8、菌体相比，不定型根瘤中的类菌体不具有再生能力，供生存所需的营养物质。豆科植物的根可以分泌一种异