豆科植物與「氮肥工人」根瘤菌

2021-02-12 始諾翻譯


我們仔細觀察大豆或其它豆科植物的根，能發現上面長著許多小疙瘩，在這些被稱作根瘤的小疙瘩裡，有許多專門製造氮肥的「工人」——根瘤菌，正是它們通過體內分泌的固氮酶，把空氣中游離的氮元素轉化成能被植物吸收的含氮化合物，源源不斷地供應豆科植物的生長需要。生長初期，豆科植物的根毛分泌的有機物會吸引土壤中的根瘤菌聚集，並大量繁殖。同時根毛還會產生刺激根毛、使其先端捲曲和膨脹的分泌物。在根菌瘤分泌的纖維素酶的作用下，根毛細胞壁發生內陷溶解，隨即根瘤菌由此侵入根毛。

根瘤菌的刺激會促使根細胞分泌一種纖維素，包圍於感染絲之外，形成具有纖維素鞘的內生管，又稱侵入線。根瘤菌沿著侵入線進入到豆科植物根部的皮層之中，在皮層內根瘤菌快速繁殖，同時刺激根細胞也快速繁殖，不斷產生新細胞，致使根部的皮層組織局部膨大。膨大部分的內部包含著根瘤菌的薄壁組織，從而產生了向外突起的根瘤。

之後，含有根瘤菌的薄壁細胞的細胞核和細胞質逐漸被根瘤菌所破壞而消失，根瘤菌相應地轉為擬菌體。事實上根瘤菌剛進入植物根部的時候並不能直接進行固氮，只有變成擬菌體之後才能進行固氮。豆科植物與根瘤菌的互利共生關係形成以後根瘤菌便從豆科植物根部表層細胞獲得碳水化合物、礦物質和水分等使自身繁衍生殖，同時根瘤菌把存在於空氣之中游離態的氮元素轉變為宿主植物能用的含氮化合物，供宿主植物生長。

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