根際微生物

緊密附著於根際土壤中的微生物

根際微生物,是指緊密附著於根際土壤顆粒中的微生物,以細菌為主,其中革蘭氏陰性菌佔優勢,最常見的有假單胞菌屬、黃色桿菌屬、產喊桿菌屬、土壤桿菌屬等。數量一般高於非根際土壤,不同植物的根際微生物組成和數量不同。植物生長過程中,凋亡的根系及其脫落物(根毛、表皮細胞、根冠等)、分泌物是根際微生物重要的營養和能量來源;並且由於根系的穿插作用,使根際的水分狀況和通氣條件優於非根際,從而形成有利於根際微生物生長繁殖的微環境。

簡介


一般數量比根際外多幾倍至幾十倍。它們和植物間是互生關係,與植物根系相互作用、相互促進。微生物大量聚集在根系周圍,將有機物轉變為無機物,為植物提供有效的養料;同時,微生物還能分泌維生素,生長刺激素等,促進植物生長。在植物生長過程中,死亡的根系和根的脫落物(根毛、表皮細胞、根冠等),以及根系向根外分泌的無機物和有機物是微生物重要的營養來源和能量來源;由於根系的穿插,使根際的通氣條件和水分狀況優於根際外,從而形成利於微生物的生態環境。根際微生物在同一植物的不同品種可表現出其特異性,如雀稗根際內的雀稗固氮菌(Azotobacter paspali)只在雀稗品種的根際內受到刺激,而在另一品種的根際內則發育不好。固氮螺菌(Azospirillas sp.)在玉米品種UR-1根際內固氮活性不強,而在UR-1的雜種S1根際內則固氮酶活性很高。

特徵


植物根表及近根土壤中的微生物。根際一詞是希爾特納於1904年提出的,指植物的根表以及受根系直接影響的土壤區域。根際微生物在數量和質量上都與根際以外的微生物不同。根際微生物數量常比根際以外的微生物數量高几倍至幾十倍,個別的細菌群可高達上千倍(平板計數)。這兩者的數量比稱為根土比(R∶S),表示植物根系對微生物的影響程度,所以又稱根際效應。

種類


根際微生物以細菌為主,並且是革蘭氏陰性菌佔優勢。
常見的有假單胞菌、黃桿菌、產鹼桿菌、土壤桿菌和色桿菌等。

培養


根際中的革蘭氏陽性短桿菌、球菌、芽孢桿菌反而比根際以外少。真菌、放線菌的根際效應一般不明顯。原生動物於根際有增長,它們以細菌為食,數量高峰出現在細菌數量高峰之後。在表土以下的根際藻類很少。
根際細菌中需要氨基酸營養的菌數大,生長速度快。根際中氨化細菌較多,根土比可在100以上,能積極分解根際有機氮化合物,但在根際中積累的無機氮化合物並不多,它們一方面被植物吸收,另一方面被微生物固定。根際內纖維分解菌也較多,分解根區脫落細胞的胞壁纖維素。如果有硝酸鹽存在,根際的反硝化作用相當強,反硝化細菌的根土比可在1000以上。自生固氮菌在很多植物根際數量較大,如在小麥及燕麥根際的圓褐固氮菌;在雀稗根際的雀稗固氮菌;在熱帶雜草俯仰馬唐根際的產脂固氮螺菌。后兩者還可進入植物根內,它們的固氮能力均較強。
植物根系的分泌物以及根系的脫落細胞,為根際微生物提供了營養。植物根分泌物有各種氨基酸、有機酸、碳水化合物等,它們都是一般腐生性細菌利用的營養物質。植物種類、品系、年齡及生理狀況都影響根分泌物的質和量,因而也影響根際微生物的類群和數量,一般在植物初花期,根分泌物多,根際微生物數量最大。在植物生長後期,根際微生物結構也有變化,一般表現為真菌及放線菌的數量增多。

意義


大多數根際微生物對植物無害,或對植物生長有促進作用。它們在根際的生命活動中,由呼吸作用放出二氧化碳或代謝產酸有助於難溶礦物質的溶解,增加植物對磷及其他礦質元素的吸收。此外,它們分泌的生長刺激素類物質(如吲哚乙酸,赤霉素等)還能促進植物生長。植物也分泌殺害或抑制微生物生長的物質,是造成不同植物的根際微生物組成和數量不同的原因之一。有些根際微生物分泌抗生素,可抑制植物病原微生物的繁殖。在植物根際也有土著性的病原微生物,它們或是引起植物病害,或是產生有毒物質,對植物生長不利。