根瘤菌

rhizobia

定義：能與豆科植物共生形成根瘤，並將空氣中的氮還原成氨供植物營養的一類革蘭氏陰性菌。

學科：土壤學_土壤生物與土壤生物化學

相關名詞：根瘤 生物固氮 共生關係

圖片來源：視覺中國

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根瘤菌是一種特殊的細菌，可以生活在土壤中或豆科植物根部形成的根瘤中。在根瘤中，它們與豆科植物形成一種共生關係，植物透過光合作用向根瘤菌提供能量，根瘤菌將大氣中的氮固定在根瘤中，並將其轉化為植物可以利用的形式，以支援植物的新陳代謝。根瘤菌為豆科植物生產氮的複雜過程稱為生物固氮。根瘤菌對缺氮土壤中的植物尤為重要。

在實驗室裡，根瘤菌生長在一種叫作酵母甘露醇瓊脂的特殊培養基上。根瘤菌主要分為快速生長的根瘤菌和緩慢生長的慢生根瘤菌兩個屬。快速生長的根瘤菌在培養基上一般2~3天內明顯生長，產生酸生長反應，豌豆、蠶豆、苜蓿和鷹嘴豆等分離出的根瘤菌生長迅速；慢生根瘤菌在培養基上需要6~8天才能明顯地生長併產生鹼性反應，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，可以透過一種叫作鞭毛的特殊絲狀結構移動。

並非所有的根瘤菌都能使所有的豆科植物結瘤，特定的根瘤菌與特定的豆科植物或豆科植物群形成共生關係。當豆科植物和根瘤菌匹配良好時，有效瘤體內部呈深紅色；內部綠色或白色的瘤體是無效的。不同生態系統中存在的根瘤菌種類繁多，目前確定的有15屬130種。當某些新的豆科作物被引入新的地區或當土壤中存在無效和不相容的根瘤菌時，需要接種根瘤菌。接種根瘤菌高效菌株，是發揮共生固氮作用、減少氮肥用量的可行途徑。

根瘤菌不僅在生物固氮中發揮重要作用，還有助於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。

土壤中根瘤菌的數量受植被、種植歷史、降雨、土壤溫度、pH值等因素影響。在許多農用土壤中，豆科植物、非豆科植物都能促進根瘤菌的生長，豆科植物栽培區土壤中根瘤菌數量高於非豆科植物栽培區，且根際土壤中根瘤菌的數量較大。多年未種植豆科植物的土壤中只有少量的根瘤菌。降雨充足的地區往往有大量的根瘤菌，根瘤菌喜歡潮溼但不積水的土壤。根瘤菌適宜土壤溫度是25~30℃，最適pH值為6。0~6。8。

（延伸閱讀作者：吉林省農業科學院農業資源與環境研究所副研究員 張秀芝）

轉發：魏淑靜

稽核：郝林