《微生物与植物互作》PPT课件

王瓜秀 闫国贝 p微 生 物 与 植 物 根 之 间 的 相 互 关 系p微 生 物 与 植 物 其 他 部 分 之 间 的 相 互 关 系p病 原 微 生 物 与 植 物 之 间 的 关 系 根 际一 、 微 生 物 与 植 物 根 之 间 的 相 互 关 系根 际 效 应 分 泌 物氨 基 酸 ： 各 种 氨 基 酸 ；有 机 酸 ： 乙 酸 ， 丁 酸 ， 乳 酸 ， 柠 檬 酸 ， 苹 果 酸 等 ；碳 水 化 合 物 ： 葡 萄 糖 ， 果 糖 ， 核 糖 ， 半 乳 糖 等 ；维 生 素 类 物 质 ： 生 物 素 ， 硫 胺 素 等死 亡 根 系 和 脱 落 的 根 毛 、 根 冠 、 根 表 皮 细 胞 等 。脱 落 物 离 根 越 近 ， CO2的 含 量 越 高 ， O2的 含 量 越 低 ；O2含 量 少 影 响 根 际 范 围 的 Eh， 一 般 偏 低 ；由 于 根 系 分 泌 有 机 酸 影 响 根 际 的 pH值 ， 一 般 偏 酸 。 根 系 吸 收 作 用 强 ， 分 泌 物 也 就 多 ， 根 际 效 应 也 就 大 。根 系 吸 收 作 用 强 ， 根 际 水 分 充 足 ， 根 际 微 生 物 发 育量 也 就 大 。 豆 科 植 物 根 系 分 泌 物 多 为 含 氮 物 质 ， 禾 本 科 植物 多 为 含 碳 物 质 ；同 一 科 植 物 不 同 生 长 阶 段 其 分 泌 物 也 不 相 同 ；大 豆 ：u开 花 前 分 泌 谷 氨 酸 、 色 氨 酸 ；u开 花 后 分 泌 色 氨 酸 I 土 壤 有 机 质 含 量 的 多 少 ；II 植 物 生 长 情 况 ；III 根 际 微 生 态 ： 水 分 、 pH、 Eh q根 际 细 菌 ： 以 G-的 细 菌 为 主 ， 假 单 胞 菌 、 黄 杆 菌 、 产 碱杆 菌 、 无 色 杆 菌 、 色 杆 菌 等q根 际 放 线 菌 ： 以 链 霉 菌 属 中 的 种 为 主q根 际 真 菌 ： 镰 刀 菌 、 曲 霉 属 、 丝 核 菌 、 木 霉 、 腐 霉 等q根 际 原 生 动 物 ： 根 际 线 虫 （ a） 有 效 化 营 养 元 素 微 生 物 的 代 谢 作 用 加强 了 有 机 质 的 分 解 ， 促 进 植 物 营 养 元 素 的 矿 化 ，增 强 了 对 作 物 的 养 分 供 应 。根 际 微 生 物 通 过 溶 解 矿 物 中 的 磷 酸 盐 ， 给 植 物 提 供 可溶 性 的 磷 酸 盐 ， 加 快 植 物 对 磷 酸 盐 的 吸 收 。 （ b） 促 进 植 物 生 长 根 际 微 生 物 能 合成 多 种 生 长 素 、 植 物 生 长 激 素 ， 加 速 种 子萌 发 和 根 毛 发 育 。硫 胺 素生 物 素维 生 素 B12泛 酸核 黄 素 吲 哚 乙 酸 （ IAA）赤 霉 素 类节 杆 菌 、 假 单 胞 菌 和 农 杆 菌 能 产 生 一 些 有 机物 ， 刺 激 植 物 生 长 。 （ c） 根 际 微 生 物 分 泌 的 抗 生 素 类 物 质 ，有 助 于 作 物 避 免 土 著 性 病 原 菌 的 侵 染 或 杀死 植 物 病 原 菌 ， 却 与 其 它 根 际 微 生 物 建 立协 作 关 系 。 （ d） 产 生 铁 载 体 （ Siderophore） ， 改 善植 物 的 生 长 条 件 ， 促 进 植 物 生 长 。（ e） 根 际 中 的 菌 丝 体 可 以 转 移 植 物 中 的 放射 线 物 质 和 重 金 属 等 有 害 物 质 。 （ f） 根 际 微 生 物 产 生 二 氧 化 碳 ， 使 钙 增 加可 溶 性 ， 有 利 于 植 物 吸 收 。（ g） 根 际 中 自 生 固 氮 菌 可 以 固 定 大 量 的N2， 给 植 物 提 供 有 机 和 无 机 氮 。 （ a） 微 生 物 与 植 物 竞 争 矿 质 营 养 ， 在 一 定 时 间 内减 少 了 对 植 物 养 分 的 供 应 ， 造 成 对 植 物 生 长 的 不 利 。反 消 化 细 菌 使 含 氮 物 质 变 成 N2， 养 分 损 失 。细 菌 对 某 些 重 要 元 素 的 固 定 可 严 重 影 响 植 物 的 发 育 。 （ b） 由 于 不 同 植 物 根 际 条 件 的 选 择 性 ， 某 些 病 原 菌在 相 应 植 物 的 根 际 得 到 加 富 ， 更 助 长 了 病 害 的 发 生 。长 期 种 植 同 一 作 物 造 成 根 际 有 毒 物 质 积 累 ， 虽然 每 年 施 肥 充 足 和 采 用 相 同 的 栽 培 措 施 ， 但 作物 产 量 仍 每 年 下 降 的 现 象 。 （ c） 某 些 微 生 物 产 生 的 有 毒 物 质 能 抑 制 种 子 的发 芽 、 幼 苗 的 生 长 和 根 系 的 伸 长 。（ d） 根 际 微 生 物 产 生 生 长 激 素 过 高 ， 可 抑 制 植物 生 长 。 菌 根 是 某 些 真 菌 和 植 物 根 系 的 互 惠 共 生 联 合 体 。真 菌 叫 做 菌 根 菌 ， 包 括 子 囊 菌 和 担 子 菌 。2.菌 根 （ Mycorrhizae） （ 1） 菌 根 类 型I. 外 生 菌 根II.内 生 菌 根l外 生 菌 根 -真 菌 菌 丝 在 植 物幼 根 表 面 生 长 并 交 织 成 鞘 套状 结 构 包 在 根 外 ， 其 厚 度 在20-100m之 间 ， 大 多 数 为 30-40 m ， 使 根 呈 臃 肿 状 态 。 l菌 根 菌 绝 大 部 分 属 于 担 子 菌 亚 门 伞 菌 目 中 的 一 些 属 种 ：l外 生 菌 根 多 形 成 于 木 本 植 物 ， 大 多 数 为 森 林 乔 木 。鹅 膏 菌 属 、 牛 肝 菌 属 、 口 蘑 菌 属 ， 它 们 都 是 食 用 菌 ，但 大 部 分 不 能 人 工 培 养 。 对 植 物 的 有 益 作 用l增 加 宿 主 根 的 寿 命 ；l增 加 从 土 壤 中 吸 收 营 养 物 质 的 速 率 ；l选 择 性 吸 收 磷 酸 根 ， 含 氮 化 合 物 ， 钾 离 子 和 钙离 子 ， 再 传 给 植 物 ；l增 加 对 植 物 致 病 微 生 物 、 毒 素 的 抗 性 ；l增 加 植 物 抗 高 温 、 干 旱 和 pH等 不 良 环 境 ； v外 生 菌 根 菌 的 研 究 应 用 ， 对 于 发 展 林 业 育 苗 ， 促进 林 木 生 长 发 育 以 及 绿 化 荒 山 、 矿 厂 废 地 有 重 要 意义 。 试 验 表 明 ： 利 用 外 生 菌 根 可 使 树 木 提 前 4 5年成 材 。v对 外 生 菌 根 菌 及 其 菌 根 关 系 的 研 究 对 进 一 步 驯 化野 生 食 用 菌 ， 扩 大 优 质 食 用 菌 栽 培 生 产 也 具 有 实 际意 义 。 l菌 丝 直 接 入 侵 根 表 皮 细 胞 内 和 细 胞 外 ， 不 形 成 哈 氏 网 ； 在皮 层 细 胞 内 的 菌 丝 ， 其 顶 端 膨 大 且 分 枝 ， 形 成 泡 囊 （ Vesicule） 丛 枝 （ Arbuscule） 菌 根 ， 故 又 称 VA菌 根 ；l根 外 侧 的 菌 丝 形 成 粗 菌 丝 ， 其 上 可 分 化 形 成 大 型 厚 垣 孢 子或 配 子 ， 也 可 形 成 细 小 菌 丝 直 接 吸 收 土 壤 中 水 分 和 营 养 . l内 生 菌 根 菌 属 于 接 合 菌 亚 门 内 囊 霉 科 中 的一 些 属 种 ： 无 柄 孢 囊 霉 属 、 硬 内 囊 霉 属lVA菌 根 多 形 成 于 禾 本 科 和 豆 科 植 物 。l兰 花 植 物 特 异 地 与 密 环 菌 和 枯 丝 核 菌 形 成内 生 菌 根 ， 兰 花 种 子 萌 发 能 力 增 大 。 丛 枝 菌 根 同 植 物 的 关 系 ： 植 物 光 合 作 用 为 真 菌 的 生 长 发 育 提 供 碳 源 和 能 源 。 丛 枝 菌 根 增 加 了 根 圈 的 范 围 ， 增 加 了 根 系 对 水 分 的 吸收 ， 提 高 植 物 的 抗 旱 能 力 ， 改 善 植 物 营 养 条 件 。 丛 枝 菌 根 在 植 物 吸 收 养 料 中 的 作 用 ： 扩 大 根 系 吸 收 范围 ， 提 高 了 从 土 壤 溶 液 中 吸 收 养 料 的 吸 收 率 。 促 进 根 圈 微 生 物 的 固 氮 菌 、 磷 细 菌 生 长 ， 并 对 共 生 固氮 微 生 物 的 结 瘤 有 良 好 的 影 响 。 与 植 物 病 害 关 系 ： 有 好 有 坏 ， 不 清 楚 。 增加植物根系对水分和营养物质的吸收；增加植物根系对磷素的吸收：菌根真菌分泌生长激素刺激根系生长。（ 2） 菌 根 对 植 物 的 作 用分 泌 植 素 酶 、 磷 酸 酶 ， 增 加 对 有 机 磷 化 物 的 分 解 ；菌 根 菌 可 打 破 根 系 的 抑 磷 圈 ， 增 加 磷 的 吸 收 。菌 根 菌 不 能 纯 培 养 ， 必 须 通 过 含 有 内 生 菌 根 的 根 块 进 行 接种 。 植 物 为 菌 根 菌 提 供 定 居 场 所 ， 供 给 光 合 产 物 ；菌 根 菌 的 菌 丝 纤 细 ， 表 面 大 ， 可 扩 大 根 系 吸 收 面 积 ，如 1mg直 径 为 10 m的 菌 丝 的 吸 收 功 能 ， 相 当 于 1600mg直 径 为 400 m的 根 ；菌 根 菌 能 活 化 土 壤 养 分 特 别 是 有 机 、 无 机 磷 化 物 ，供 植 物 利 用 ；菌 根 菌 合 成 某 些 维 生 素 类 物 质 ， 促 进 植 物 生 长 发 育 。小 结 3. 根 瘤微 生 物 与 植 物 建 立 共 生 关 系 的 一 个 最 有 实 际 意 义 的例 子 植 物 根 瘤 和 其 中 的 根 瘤 菌 之 间 的 互 惠 共 生关 系 ， 因 为 有 了 这 种 关 系 对 于 保 持 土 壤 肥 力 ， 增 加农 作 物 产 量 起 着 重 要 的 作 用 。（ 1） 根 瘤 菌 与 豆 科 植 物 共 生 固 氮 二 、 微 生 物 与 植 物 其 他 部 分 之 间 的 相 互 作 用由 于 植 物 表 面 的 环 境 暴 露 在 空 气 中 ， 并 受 直 射 光 、周 期 性 干 燥 和 较 大 幅 度 温 度 变 化 的 影 响 ， 因 此 多 数附 生 微 生 物 具 有 色 素 、 保 护 性 厚 壁 及 适 当 的 传 播 机制 ， 以 利 于 它 们 在 这 一 特 殊 生 境 中 的 生 存 和 发 展 。大 多 数 附 生 微 生 物 存 在 于 植 物 的 叶 背 和 叶 鞘 内 。 细 菌 ： 假 单 胞 菌 属 、 乳 酸 细 菌 属 、 黄 单 胞 菌属 和 葡 萄 球 菌 属 等 。真 菌 ： 最 常 见 的 有 酵 母 中 的 掷 孢 酵 母 属（ Sporobolomyces） 、 红 酵 母 属 和 球 拟 酵 母 属 等 ，其 中 掷 孢 酵 母 能 产 生 掷 孢 子 向 外 放 射 ， 是 叶 际 最常 见 的 类 群 。其 它 属 于 子 囊 菌 、 担 子 菌 或 半 知 菌 的 真 菌 也 可 在叶 面 或 叶 际 分 离 到 。 1、 叶 面 和 叶 际 花 是 附 生 微 生 物 生 活 的 短 暂 生 态 环 境 。花 蕊 中 的 高 糖 分 有 利 于 许 多 酵 母 菌 在 花 中 定 居 ，因 而 从 花 蜜 中 易 分 离 获 得 耐 高 糖 度 的 微 生 物 。常 见 的 类 群 有 假 丝 酵 母 属 、 球 拟 酵 母 属 和 红 酵母 属 等 。2、 花 地 衣 、 多 孔 菌 和 层 孔 菌 经 常 长 满 木 本 植 物 的 树 干 ，常 见 的 种 类 有 刺 盘 孢 属 和 外 囊 菌 属 等 。地 衣 中 的 一 些 类 群 常 具 有 固 氮 能 力 而 改 善 了 茎 表 面的 氮 素 营 养 条 件 ， 利 于 其 它 微 生 物 的 生 长 。 3、 茎 干 1、 植 物 病 原 微 生 物 ： 引 起 植 物 产 生 疾 病 的 某 些 微 生 物 。2. 植 物 病 原 微 生 物 的 种 类 ：病 毒细 菌真 菌原 生 动 物真 菌 是 主 要 的 植 物 病 原 微 生 物 。还 有 一 类 呈 裸 露 状 态 的 RNA分 子 类 病 毒三 、 病 原 微 生 物 与 植 物 之 间 的 关 系 3、 病 原 微 生 物 侵 染 植 物 的 方 式 ：a)空 气 传 播 真 菌 孢 子 ；b)由 昆 虫 传 播 病 毒 ；c)通 过 植 物 创 伤 部 位 或 天 然 入 口 处 进 入 植 物 体 （ 气孔 ） ；d)由 病 原 微 生 物 分 泌 的 酶 （ 果 胶 酶 、 纤 维 素 酶 ） 分解 植 物 表 面 结 构 ， 利 于 微 生 物 侵 入 。 4、 病 原 微 生 物 对 植 物 的 影 响侵 入 的 病 原 微 生 物 从 植 物 体 内 获 得 所 必 需 的 营 养物 和 生 长 条 件 ， 并 进 行 生 长 繁 殖 。影 响 ： 病 原 微 生 物 分 泌 水 解 酶 、 毒 素 和 生 长 调 节物 质 ， 破 坏 植 物 正 常 的 结 构 和 功 能 。u果 胶 酶 分 解 果 胶 ， 使 植 物 组 织 崩 溃 ；u纤 维 素 酶 破 坏 细 胞 壁 ， 使 细 胞 分 解 ；u某 些 微 生 物 产 生 的 生 长 素 吲 哚 乙 酸 使 植 物 产 生 疾 病 ；u某 些 病 原 真 菌 产 生 的 赤 霉 素 和 细 胞 激 动 素 使 植 物 疯 长 ；u乙 烯 引 起 植 物 代 谢 发 生 变 化 ；u毒 素 干 扰 植 物 的 正 常 代 谢 。 植 物 对 病 原 微 生 物 的 侵 入 不 是 被 动 的 ，而 是 可 以 通 过 许 多 方 式 抵 抗 病 原 微 生 物侵 入 ， 这 种 抵 抗 力 称 为 植 物 的 免 疫 性 。a)植 物 体 表 面 存 在 许 多 物 理 屏 障 可 以 阻 止 病 原 微 生 物 侵 入 ；b)植 物 可 以 分 泌 抗 生 素 和 其 他 抑 菌 物 质 抑 制 和 杀 死 病 原 微 生 物 ；c)植 物 体 细 胞 与 病 原 微 生 物 发 生 免 疫 反 应 ， 阻 止 微 生 物 的 寄 生 。植 物 表 皮 组 织 的 蜡 质 层 、 角 质 层 和 木 栓 层 ；植 物 表 面 生 长 的 正 常 微 生 物 菌 群 和 菌 根 的 菌 套 等 。有 机 酸 等 季 节 变 化u大 多 数 植 物 病 原 微 生 物 在 温 暖 季 节 中 发 育 良 好 ， 易 引 起 植 物病 变 ；u冬 天 ， 许 多 植 物 病 原 微 生 物 失 活 。u例 外 ： 某 些 真 菌 如 核 瑚 菌 属 和 镰 刀 菌 属 的 病 原 菌 只 在 寒 冷 季节 或 在 寒 冷 地 区 的 植 物 体 上 生 长 繁 殖 ， 并 引 起 谷 类 植 物 和 草 发生 雪 霉 。 季 节 变 化 温 度 风 力 条 件 和 光 土 壤 中 pH 宿 主 细 胞 的 营 养 状 况土 壤 中 无 机 营 养 缺 乏 时 ， 导 致 植 物 缺乏 营 养 ， 对 病 原 微 生 物 的 敏 感 性 增 大 。芸 苔 根 肿 瘤 在 pH值 接 近 于 5.7时 ， 才 会导 致 十 字 花 科 植 物 发 生 块 根 病 。光 强 度 小 ， 可 增 加 对 病 原 菌 的 敏 感 性 。大 多 数 病 原 真 菌 孢 子 需 要 相 对 高 的 温 度才 能 萌 发 。