固氮微生物種類(lèi)
1、自生固氮微生物
光合固氮微生物 能進(jìn)行光合作用,以二氧化碳為碳源、光合產(chǎn)物為能源進(jìn)行固氮作用的微生物。有藍細菌(見(jiàn)藍藻門(mén))中的許多屬種(如念珠藻屬、魚(yú)腥藻屬等)和光合細菌中的紅螺菌屬以及綠硫菌屬等。
化能自養固氮微生物 有些化能自養微生物(如氧化亞鐵硫桿菌等)能以二氧化碳、亞鐵氧化物和分子態(tài)氮為碳、能、氮源。
異養固氮微生物 進(jìn)行異養生活,以適宜的有機碳化合物為碳源和能源,滿(mǎn)足生活和固氮的需要。這個(gè)生理、生態(tài)群包括許多種類(lèi),如固氮菌科的所有屬、芽孢桿菌屬、梭菌屬的一些種、固氮螺菌屬、腸桿菌科的一些屬種、反硫化細菌、產(chǎn)甲烷細菌和其他一些異養細菌的種類(lèi)。
2、共生固氮微生物 有些微生物種類(lèi)只能或主要是在與其他生物營(yíng)共生生活時(shí)固氮。
根瘤菌和豆類(lèi)共生體系 許多種豆類(lèi)植物能和根瘤菌屬的相應種共生。根瘤菌侵入寄生根內,刺激寄主根上形成根瘤,根瘤菌在根瘤內定居并固氮。豆類(lèi)植物和根瘤菌的共生關(guān)系具有屬種的專(zhuān)性,一種或一株根瘤菌只能在一定的豆類(lèi)植物種或品種上共生、結瘤、固氮(見(jiàn)根瘤菌科)。一些重要豆科作物種類(lèi)和根瘤菌的專(zhuān)適共生關(guān)系如下:
苜蓿根瘤菌——苜蓿、草木樨 ;三葉草根瘤菌——三葉草;豌豆根瘤菌——豌豆、蠶豆;菜豆根瘤菌——菜豆;紫云英根瘤菌——紫云英;大豆根瘤菌——大豆;豇豆根瘤菌——豇豆、花生、綠豆、赤豆、檉麻、扁豆、刀豆等。
非豆類(lèi)種子植物及其內生菌的共生固氮體系 有些非豆類(lèi)種子植物也能和某種固氮微生物共生形成根瘤并固氮,如榿木屬、楊梅屬、木麻黃屬等種類(lèi)的根瘤內有弗蘭克氏屬放線(xiàn)菌營(yíng)共生固氮作用。
3、聯(lián)合固氮微生物
有些固氮微生物如固氮螺菌、雀稗固氮菌等,能夠生活在玉米、雀稗、水稻和甘蔗等植物根內的皮層細胞之間。這些固氮微生物和共生的植物之間具有一定的專(zhuān)一性,但是不形成根瘤那樣的特殊結構。這些微生物還能夠自行固氮,它們的固氮特點(diǎn)介于自生固氮和共生固氮之間,這種固氮形式叫做聯(lián)合固氮。聯(lián)合固氮微生物常見(jiàn)的有以下兩種類(lèi)型:
(1)紅萍和魚(yú)腥藻聯(lián)合體系 紅萍(又稱(chēng)綠萍,學(xué)名滿(mǎn)江紅)鱗片葉的葉腔內有魚(yú)腥藻生長(cháng),行共生固氮作用。
(2)固氮地衣 有些地衣的光合伙伴是固氮藍細菌,能進(jìn)行固氮作用。
一切固氮微生物都含有固氮酶,固氮酶催化分子態(tài)氮還原為氨。由于固氮微生物也能利用其他氮源,固氮作用并不是固氮微生物的必需生理功能,所以許多種固氮微生物的生活條件和固氮條件并不完全一致。氮是植物生長(cháng)的重要營(yíng)養元素之一,利用固氮微生物提高農作物產(chǎn)量、降低生產(chǎn)成本,是一項重要的農業(yè)科學(xué)技術(shù)。
自生固氮 共生固氮 聯(lián)合固氮。
在自然界, 自生固氮微生物種類(lèi)很多, 分散地分布在細菌和藍細菌的不同科、屬和不同的生理群中。 紅螺菌、紅硫細菌、綠硫細菌和梭狀芽胞桿菌等都是自生固氮菌, 利用光能或化能固定氮素。
共生固氮微生物根據新陳代謝類(lèi)型可分為異養需氧型,包括根瘤菌(與豆科植物互利共生)、弗蘭克氏放線(xiàn)菌(與榿木屬、楊梅屬、沙棘屬等 200 多種非豆科植物互利共生) ;自養需氧型, 指念珠藻屬、魚(yú)腥藻等屬的藍藻與紅浮萍等水生蕨類(lèi)、羅漢果等裸子植物、地衣中的真菌等互利共生。在固氮的微生物中有一類(lèi)屬于自由生活的類(lèi)群,它們和共生的植物之間具有一定的專(zhuān)一性,但是不形成根瘤那樣的特殊結構,這些微生物能夠自行固氮,它們的固氮特點(diǎn)介于自生固氮和共生固氮之間,稱(chēng)為聯(lián)合固氮。
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