豆科植物根瘤菌固氮机理研究论文

利用根瘤菌将游离的氮气转变成植物可以吸收利用的含氮物质。

根瘤菌固氮原理如下：

根瘤菌中的钼铁红蛋白质催化反应N2复原为二氧化氮。然后二氧化氮与根瘤菌内的酸性物质反映，转化成氨盐。随后氨盐在根瘤菌内一系列羟基划水解作用下变为有机化学胺，比如碳水化合物随后，浸染绿色植物根表皮层的根瘤菌的一部分有机化学胺和无机物铵释放出来，被绿色植物运用。

尽管空气的成分大约有80%的氮，但一般绿色植物没法立即运用，花生仁、黄豆、紫花苜蓿等豆类植物，根据与根瘤菌的相互依存固氮作用，才能够把空气中的分子结构态氮变化为绿色植物能够运用的氨态氮。

根瘤菌固氮的意义

生物固氮作为潜在的新型氮肥来源，对于农业可持续发展具有重要意义。该研究成果阐述了豆科植物生物固氮的新调控机制，为提高豆科植物的固氮能力提供了理论基础，并有助于对水稻和玉米等非豆科植物实现自主固氮的研究，进而降低工业氮肥的使用，对于节约农业生产成本和生态环境保护具有重大意义。

《豆科植物与根瘤菌共生》空气中存在着大量的分子态氮，它们约占空气成分的百分之八十。估计在整个大气层中，约有四千多吨的分子态氮。然而，绝大多数的植物只能从土壤中吸收结合态氮，用来合成自身的含氮化合物，如蛋白质等。土壤中的含氮化合物，不是土壤本身固有的，而是在生物生命活动过程中逐渐积累起来的，其中很大一部分来自微生物的生物固氮。据估计，地球表面上每年生物固氮的总量约为一百吨，其中豆科植物体内根瘤菌的固氮量约为五十五屯，占生物固氮总量的百分之五十五左右。在植物根系上生长的特殊的瘤，因寄生组织中建成共生的固氮细菌而形成。用来合成自身的含氮化合物。根瘤菌在皮层细胞中迅速分裂繁殖，同时皮层细胞因根瘤侵入的刺激，也迅速分裂和生长，而使根的局部体积膨大，形成瘤状突起，就是根瘤。豆科植物能肥田，是由于根瘤菌的固氮作用。豆科植物与根瘤菌的共生因得到氮素而获高产；同时由于根瘤的脱落，具有根瘤的根系或残株遗留在土壤中，能增加土壤的肥力。根瘤菌从根瘤细胞中摄取它们生活所需要的水分和养料，它能固定游离氮、合成含氮化合物，为豆科植物所利用。

在豆科植物的根瘤中，有能够固氮的根瘤菌与豆科植物共生，根瘤菌有固氮作用，能将空气中的氮转化为植物能吸收的含氮物质，而植物则为根瘤菌提供有机物．二者互惠互利，共同生活。

拓展资料：

植物与土壤微生物共生的情况非常普遍，目前的植物与微生物共生现象主要分为两类，一种是根瘤共生，另一种是菌根真菌共生。大多数陆生植物能够与丛支菌根真菌建立互惠内共生关系，大部分的豆科植物可以与固氮根瘤菌建立共生关系。根瘤是豆科植物与固氮根瘤菌共生后，在根系上生长发育出的一种特化器官，是植物细胞与细菌的共生体，能够帮助植物在低氮的环境下获取氮源，促进植物的生长发育。

豆科植物与根瘤菌的共生过程开始于低氮的土壤环境促使植物根系产生并类分泌黄酮化合物（Flavonoids）。土壤种的根瘤菌感受到了类黄酮信号后，分泌节瘤因子（Nod Factor）同时产生其他的一些生化信号。植物根系细胞膜受体感受到节瘤因子信号后，启动下游的一系列信号级联反应，开始次生的发育生长，最终与入侵的根瘤菌一起形成共生的根瘤结构。

一、豆科介绍

豆科最常见的三个亚科，一是蝶形花亚科，代表植物：国槐。二是苏木亚科，代表植物：紫荆。三是含羞草亚科，代表植物：含羞草与合欢。豆科为双子叶植物乔木、灌木、亚灌木。

豆科(Leguminosae sp.)为双子叶植物乔木、灌木、亚灌木或草本，直立或攀援，常有能固氮的根瘤植物。模式属：Faba P. Miller 。约650属，18000种，广布于全世界。我国有172属，1485种，13亚种，153变种，16变型;各省区均有分。豆科具有重要的经济意义，它是人类食品中淀粉、蛋白质、油和蔬菜的重要来源之一。

二、形态特征

叶常绿或落叶，通常互生，稀对生，常为一回或二回羽状复叶，少数为掌状复叶或3小叶、单小叶，或单叶，罕可变为叶状柄，叶具叶柄或无;托叶有或无，有时叶状或变为棘刺。花两性，稀单性，辐射对称或两侧对称，通常排成总状花序、聚伞花序、穗状花序、头状花序或圆锥花序;花被2轮;萼片(3-)5(6)，分离或连合成管，有时二唇形，稀退化或消失;花瓣(0-)5(6)，常与萼片的数目相等，稀较少或无，分离或连合成具花冠裂片的管，大小有时可不等，或有时构成蝶形花冠，近轴的(adaxil) 1片称旗瓣，侧生的2片称翼瓣，远轴的(abaxil) 2片常合生，称龙骨瓣，遮盖住雄蕊和雌蕊;雄蕊通常10枚，有时5枚或多数(含羞草亚科)，分离或连合成管，单体或二体雄蕊，花药2室，纵裂或有时孔裂，花粉单粒或常联成复合花粉;雌蕊通常由单心皮所组成，稀较多且离生，子房上位，1室，基部常有柄或无，沿腹缝线具侧膜胎座，呸珠2至多颗，悬垂或上升，排成互生的2列，为横生、倒生或弯生的胚珠;花柱和柱头单一，顶生。果为荚果，形状种种，成熟后沿缝线开裂或不裂，或断裂成含单粒种子的荚节;种子通常具革质或有时膜质的种皮，生于长短不等的珠柄上，有时由珠柄形成一多少肉质的假种皮，胚大，内胚乳无或极薄。