根瘤菌侵入寄主根內,刺激根部皮層和中柱鞘的某些細胞,引起這些細胞的強烈生長,使根的局部膨大形成根瘤;根瘤菌在根內定居,植物供給根瘤菌以礦物養料和能源,根瘤菌固定大氣中游離氮氣,為植物提供氮素養料,兩者在拮抗寄生關系中處于均衡狀態而表現共生現象。
中國地域遼闊豆科作物種類繁多,每年大面積種植花生、大豆、豌豆、蠶豆、綠豆及苜蓿、沙打旺等豆科牧草幾十種之多。根瘤菌接種技術在豆科作物種植中的作用是其他任何技術措施無法替代的。
現代的分類手段,如DNA堿基組成、DNA同源性、rRNA順反子相似性、蛋白凝膠電泳、數值分類等結果,都證明土壤桿菌與兩屬根瘤菌有一定的親緣關系,也證明將根瘤細菌分為兩屬是符合客觀實際的。rRNA順反子相似性的研究結果證明葉桿菌屬與前3屬有一定關系,所以暫歸屬于根瘤菌科。 [2]
主根瘤菌剛剛進入豆科植物根部的時候,并不能固氮,只能發展到擬菌體階段,才能進行固氮作用。
在根瘤內,根瘤菌從豆科植物根的皮層細胞中吸取碳水化合物、礦質鹽類及水分。以進行生長和繁殖。同時它們又把空氣中游離的氮通過固氮作用固定下來,轉變為植物所能利用的含氮化合物,供植物生活所需。這樣,根瘤菌與根便構成了互相依賴的共生關系。
慢生根瘤菌在培養基上需要6~8天才能明顯地生長并產生堿性反應,大豆和豇豆根瘤菌生長緩慢。實驗室培養的根瘤菌在顯微鏡下呈短桿狀。像大多數生物一樣,它們需要空氣(O2)的供應才能生存,可以通過一種叫作鞭毛的特殊絲狀結構移動。
根瘤菌不僅在生物固氮中發揮重要作用,還有助于提高土壤生產力和肥力,為植物生長創造適宜的環境。此外,根瘤菌對不同屬的土壤植物病原真菌如鐮刀菌、根核菌、菌核菌和大孢菌的生長具有明顯的抑制作用,可以降低作物的發病率。
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