根瘤菌

根瘤菌是固氮菌，在豆科植物（豆科植物）的根瘤内建立后固氮。 为了表达固氮基因，根瘤菌需要植物宿主； 他们不能独立固氮。 通常，它们是革兰氏阴性、活动的、不形成孢子的杆菌。

根瘤菌是一组感染豆科植物根部形成根瘤的土壤细菌。 根瘤菌存在于土壤中，感染后在豆科植物中产生根瘤，在那里它们固定大气中的氮气 (N2)，将其转化为更容易使用的氮形式。 从这里，氮从根瘤中输出并用于豆科植物的生长。 一旦豆科植物死亡，根瘤就会分解并将根瘤菌释放回土壤中，它们可以在土壤中单独生存或重新感染新的豆科植物宿主。

根瘤菌是一个并系群，分为两类假单胞菌——α变形菌和β变形菌。 如下图所示，大多数属于生丝微生物目，但有几种根瘤菌出现在假单胞菌门的不同细菌目中。

这些群体包括各种非共生细菌。 例如，植物病原体农杆菌是根瘤菌的近亲，而不是结瘤大豆的慢生根瘤菌。

虽然在收获富含蛋白质的谷物或干草时，大部分氮被去除，但仍有大量氮留在土壤中以供未来作物使用。 这在不使用氮肥时尤为重要，例如在有机轮作计划或一些工业化程度较低的国家。 氮是世界上许多土壤中最常缺乏的养分，也是最常供应的植物养分。 通过化肥供应氮有严重的环境问题。

需要特定的根瘤菌菌株才能在根部形成能够固定 N2 的功能性结节。 存在这种特定的根瘤菌对豆科植物有益，因为固氮可以提高作物产量。 接种根瘤菌往往会增加产量。

多年来，豆科植物接种一直是一种农业实践，并且随着时间的推移不断改进。 每年接种 12-2000 万公顷大豆。 生产这些接种剂的技术是微生物发酵罐。 理想的孕育剂包括以下几个方面； xxx功效、易用性、相容性、高根瘤菌浓度、长保质期、在不同田间条件下的实用性和生存能力。

这些接种剂可以促进豆科植物种植的成功。 作为结瘤过程的结果，作物收获后土壤中的硝酸盐含量较高，可用于下一季作物。

根瘤菌的独特之处在于它们是xxx与豆类植物共生的固氮细菌。 常见的作物和饲料豆类有豌豆、菜豆、三叶草和大豆。

豆科植物-根瘤菌共生是互利共生的典型例子——根瘤菌为植物提供氨或氨基酸，并反过来接受有机酸（主要是苹果酸和琥珀酸二羧酸）作为碳源和能源。 然而，由于几个不相关的菌株感染了每一株植物，一个典型的公地悲剧就出现了。 骗子菌株可能会囤积聚羟基丁酸等植物资源，以便在不固定大量氮的情况下进行自身繁殖。 考虑到结瘤的成本和根瘤菌作弊的机会，这种共生关系的存在可能令人惊讶。

共生关系的形成涉及双方之间的信号交换，导致共生结构的相互识别和发展。 建立这种共生关系的最广为人知的机制是通过细胞内感染。 根瘤菌在土壤中自由生活，直到它们能够感觉到类黄酮，2-苯基-1.4-苯并吡喃酮的衍生物，它们由寄主植物的根部分泌，引发大量细胞的积累并最终附着在根部 头发。 然后，这些类黄酮促进属于转录调节因子 LysR 家族的 NodD 的 DNA 结合活性，并在细菌进入根毛后触发点头因子的分泌。 Nod 因素触发根毛内部一系列复杂的发育变化，从根毛卷曲开始，然后形成感染线。