植物是怎样固氮的

首先，根瘤菌中的钼铁红蛋白催化氮气还原为氨气。接着，氨气与根瘤菌内的酸性物质反应，生成铵盐。然后，铵盐在根瘤菌内一系列氨基划酶的作用下变成有机胺，例如氨基酸然后，侵染植物根皮层的根瘤菌的一部分有机胺和无机铵释放，被植物利用。

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。

根瘤菌固氮原理是根瘤菌一般是与豆科的植物是共同生存的，根瘤菌在生活的过程中会分泌一些有机的痰到土壤中，因此是会将土壤的肥力大大提高的。根瘤菌会让大豆或者是花生正常，对于豆类的农作物来说，好处是非常多的，大家都知道土壤中如果含有有机痰的话，是会让植物生长的是非常旺盛的。根瘤菌中的钼铁红蛋白催化氮气还原为氨气。虽然空气成分中约有80%的氮，但一般植物无法直接利用，花生、大豆、苜蓿等豆科植物，通过与根瘤菌的共生固氮作用，才可以把空气中的分子态氮转变为植物可以利用的氨态氮。接着，氨气与根瘤菌内的酸性物质反应，生成铵盐。然后，铵盐在根瘤菌内一系列氨基划酶的作用下变成有机胺，例如氨基酸然后，侵染植物根皮层的根瘤菌的一部分有机胺和无机铵释放，被植物利用。根瘤菌的作用根瘤菌细胞呈杆状，有鞭毛和荚膜，鞭毛为正常的活动器官，无芽孢，革兰氏染色阴性，属需氧型。在根瘤中生活的菌体形式多种多样，有梨形、棍棒型或T、X、Y等型，这种变形的菌体成为类菌体；类菌体在豆科植物体内不生长繁殖，却能与豆科植物共同固氮，对豆科植物有良好作用。根瘤菌主要指与豆类作物根部共生形成根瘤并能固氮的细菌，一般指根瘤菌属和慢生根瘤菌属；两属都属于根瘤菌目。根瘤菌侵入寄主根内，刺激根部皮层和中柱鞘的某些细胞，引起这些细胞的强烈生长，使根的局部膨大形成根瘤；根瘤菌在根内定居，植物供给根瘤菌以矿物养料和能源，根瘤菌固定大气中游离氮气，为植物提供氮素养料，两者在拮抗寄生关系中处于均衡状态而表现共生现象。

大豆根部的根瘤菌可以使氮转化为氨 (NH3)的形式。 原理大概是：N2+3H2==细菌作用==2NH3 根瘤菌中的钼铁红蛋白质催化反应N2复原为二氧化氮。根瘤菌主要指与豆类作物根部共生形成根瘤并能固氮的细菌，一般指根瘤菌属和慢生根瘤菌属；两属都属于根瘤菌目。能将空气中的氮气复原成二氧化氮供给植物生长。根瘤菌细胞呈杆状，有鞭毛和荚膜，不生芽孢。在根瘤中生活的菌体呈梨形、棍棒形或“T”“X”“Y”等形状，这种变形的菌体称类菌体。每种根瘤菌都只能在一种或几种豆科生物上形成根瘤，建立共生关系，表现出各自的专一性。 根瘤菌侵入寄主根内，刺激根部皮层和中柱鞘的某些细胞，引起这些细胞的强烈生长，使根的局部膨大形成根瘤；根瘤菌在根内定居，植物供给根瘤菌以矿物养料和能源，根瘤菌固定大气中游离氮气，为植物提供氮素养料，两者在拮抗寄生关系中处于均衡状态而表现共生现象。

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。

在工业化生产氮肥肘，人们使用铁做催化剂，还必须在高温、高压条件下才能合成氨。当然，根瘤菌是不可能制造出这种条件的，它们另有高招。在根瘤的发生过程中，根瘤菌的细胞内会产生多种与固氮相关的酶。这些固氮酶是一种生物固氮催化剂，在常温常压下就能够催化氨的形成，固定氮素。不过，根瘤菌的固氮酶固定氮素有一个非常重要的前提条件，那就是必须保证严格无氧的条件，这就难怪有益的根瘤菌只生长在地下了。根瘤细菌在空气中获取的氮素一般会有三种用途：一部分供给根瘤细菌自身生活的需要；一部分供给豆科植物的生活需要；还有一部分会随豆科植物的根系遗留在土壤里，可以提高土壤肥力。

植物本身难以利用大气中的氮气作为氮源，根瘤菌浸染植物形成根瘤，类菌体中的固氮酶可以将游离的氮气转换为植物可以吸收利用的氮，帮助植物获得必须的氮元素。同时，植物提供给根瘤菌有机物，二者互利共存。

大豆根部的根瘤菌可以固氮。大豆的根瘤会接受光合作用的产物，并逐渐发育，在铁钼氧还蛋白的作用下，吸收空气中的分子态氮并活化成铵态氮，此为大豆的重要氮源。大豆根瘤菌的共生固氮作用在根瘤中的类菌体内进行，根瘤菌在类菌体内固定的氮起初为氨，氨扩散后会与氨的受体产生化合反应，生成各种氨基酸和酰胺。 一、大豆根部的什么有固氮作用 1、大豆根部的根瘤菌具有固氮作用。大豆出苗后经过一段时间便会形成根瘤，根瘤接受光合作用的产物会逐渐发育，在铁钼氧还蛋白的作用下，吸收空气中的分子态氮活化成铵态氮，这种由共生固氮作用所吸收的空气氮是大豆的重要氮源。 2、大豆根瘤菌的共生固氮作用在根瘤中的类菌体内进行，大豆进行光合作用时生成的糖分由韧皮部运入根瘤，再通过呼吸作用产生各种酮酸，即氨的受体。 3、根瘤菌在类菌体内固定的氮最初为氨，氨向根瘤其他部位扩散后会与氨的受体产生化合反应，生成各种氨基酸和酰胺（根瘤中的主要氨基酸为谷氨酸、谷氨酰胺，其次为天冬酰胺）。 二、大豆与根瘤菌的关系 1、大豆与根瘤菌形成共生关系。大豆为根瘤菌提供安全的生长环境，并将一部分制造出来的有机物供给根瘤菌当作能量，而根瘤菌则会通过生物固氮制造的氨供给大豆。 2、种植大豆时可使用根瘤菌剂，先选择适宜的大豆根瘤菌类型，再采集大豆生产区的土壤，进行土壤、根瘤菌匹配试验，筛选活性强、适应当地土壤与气候的大豆根瘤菌品种。 3、固体型根瘤菌可采用拌种、土施的方法使用，液体型根瘤菌可在浸种、包衣时使用，但要注意包衣剂与根瘤菌剂要相互匹配，避免根瘤菌的活性受到抑制。 4、根瘤菌可让大豆增产10%以上，还能让籽粒中的蛋白质含量提高2%，粗脂肪含量提高1-2%。

确切的说根瘤菌即是异养型的又是自养型的。因为植物无法直接吸收氮元素，所以它可以把土壤中的氮转化成无机物氮，一部分供植物利用一部分共给自身，当然它是寄生在植物根系的，所以还需要植物产生的有机物。 概括的说就是根瘤菌为豆科植物提供氮，豆科植物为根瘤菌提供有机物，他们是共生的关系。 根瘤菌代谢类型可以说成是异养需氧型的

豆科植物的固氮原理其实就是和根瘤菌共生。通过根部吸收土壤中的根瘤菌，就会把游离态氮直接转化成氨态氮，就能让土壤当中氮元素更充足，才能在种植其他植物时有利于植物生长。比如可以种植花生，黄豆，紫云英，决明子等。1、为何要播种固氮植物因为氮肥是所有植物不可或缺的肥料，种凝固氮肥树木可很好的改善泥土结构，添加营养，促进盛产。正因为这样，有条件的能够种部分固氮树木试一下。2、凝固氮肥树木适合哪一些区域培育中国大部分地段都可以种植，具体到现实状况而言，例如水田，花木园，蔬菜基地等都好种植，或者部分菜园，住宅的园林地也能播种。

根瘤菌与豆科植物的关系是共生关系。根瘤菌与豆科植物它们是相互依赖的，如果分开了的话，它们就不能更好的生活了，这种关系就是共生关系。根瘤菌会将空气里的氮，转化成植物可以吸收并且利用的含氮物质，而豆科植物便是为根瘤菌提供有机物的营养，所以它们是共同生活，互惠互利的。根瘤菌与豆科植物的固氮原理：虽然空气成分中约有80%的氮，但一般植物无法直接利用，花生、大豆、苜蓿等豆科植物，通过与根瘤菌的共生固氮作用，才可以把空气中的分子态氮转变为植物可以利用的氨态氮。在种子发芽生根后，根瘤菌从根毛入侵根部，形成具有固氮能力的根瘤，在固氮酶的作用下，根瘤中的类菌体将分子态氮转化为氨态氮，与此同时，每个根瘤就是一座氮肥厂，源源不断地把氮输送给植株利用。

它是与豆科植物共生，形成根瘤并固定空气中的氮气供植物营养的一类杆状细菌。它在土壤中虽不能固氮，但可以利用土壤中存在的硝酸盐和铵根。代谢类型为异养厌氧型，与一般的分解者一样。科学研究证明，纯培养的根瘤菌能够单独固氮，但是它的固氮能力是很微弱的。根瘤菌必须在进入豆科植物的根中并形成根瘤以后，才能大量地固定空气中的氮。这就是说，分子态氮必须经过根瘤菌体内固氮酶的催化作用才能转化成氨和氨的化合物。根瘤菌一方面将这些结合态氮供给豆科植物吸收利用，另一方面又从豆科植物的体内吸取碳水化合物和无机盐以维持生命活动。固氮微生物依据其固氮作用的发生所要条件，分为共生固氮和自生固氮，根瘤菌属于共生固氮微生物，就是指其固氮作用必须与豆科植物共生才能发生，土壤中有也广泛，但不能固氮。固氮微生物体内的固氮酶对氧极其敏感，一旦遇到氧气很快导致不可逆的失活，即固氮微生物需在厌氧环境下才能进行生物固氮。根瘤菌侵入豆科植物后，形成根瘤，根瘤可阻止外界氧气扩散到根瘤内部，形成一个防氧屏障，保护固氮酶的活性；跟重要的是豆科植物和根瘤菌可共同控制合成一种独特的豆血红蛋白，对氧有极高的亲和力，可以与氧气结合形成氧合豆血红蛋白，从而避免固氮酶被自由氧伤害。而独立生活的根瘤菌不能形成缺氧环境，所以不能固氮！

为什么豆科植物的根瘤菌能把氮气变成氮肥呢？十多年前，科学家从固氮微生物体内分离出固氮酶，对固氮酶的两种蛋白质——钼铁蛋白和铁蛋白进行了研究，才弄清了“庐山真面目”：只有这两种蛋白同时存在，固氮酶才有固氮能力。于是，科学家向固氮微生物学习，研究固氮酶的活性中心模型，以便让“模型物”像固氮菌一样，能够在常温常压下，把氮气源源不断地制造成氨。生物固氮已成为“热门”课题。科学家们一方面要制造出一种能够在温和条件下合成氨的化合物，另一方面又想使其他植物像豆科植物那样自身具备固氮的能力。日本科学家发现了一种具有固氮能力的野生水稻，再用其他固氮遗传基因植入野生水稻，使其因固氮能力一下子提高三倍。

大豆根瘤菌能固N，但它是异养微生物，靠大豆提供有机养料如糖类，而它则通过固N作用能为大豆提供氨。 该把它和大豆放一起才能存活，通空气 氮源和第一问一样

共生固氮菌在与植物共生的情况下才能固氮或才能有效地固氮，固氮产物氨可直接为共生体提供氮源。主要有根瘤菌属（Rhizobium）的细菌与豆科植物共生形成的根瘤共生体，弗氏菌属（Frankia,一种放线菌）与非豆科植物共生形成的根瘤共生体；某些蓝细菌与植物共生形成的共生体，如念珠藻或鱼腥藻与裸子植物苏铁共生形成苏铁共生体，红萍与鱼腥藻形成的红萍共生体等。根瘤菌生活在土壤中，以动植物残体为养料，过着“腐生生活”。当土壤中有相应的豆科植物生长时，根瘤菌迅速向它根部靠拢，从根毛弯曲处进入根 固氮菌部。豆科植物根部在根瘤菌的刺激下迅速分裂膨大，形成“瘤子”，为根瘤菌提供了理想的活动场所，还供应了丰富的养料，让根瘤菌生长繁殖。根瘤菌又会卖力的从空气中吸收氮气，为豆科植物制作“氮餐”，使其枝繁叶茂。这样，根瘤菌与豆科植物形成共生关系，因此根瘤菌也被称为共生固氮菌。根瘤菌生产出来的氮肥不仅满足豆科植物的需要，还可以分出一些帮助“远亲近邻”，储存一部分给“晚辈”，所以我国历来有种豆肥田的习惯。自生固氮菌还有一些固氮菌，如圆褐固氮菌，它们不住在植物体内，能自己从空气中吸收氮气，繁殖后代，死后将遗体“捐赠”给植物，让植物得到大量氮肥。这类固氮菌叫自生固氮菌。培养在实验条件下培养自生固氮菌，培养基中只需加入碳源（如蔗糖、葡萄糖）和少量无机盐，不需加入氮源，固氮菌可直接利用空气中的氮（N2）作为氮素营养；如培养根瘤菌，则需加入氮素营养，因为根瘤菌等共生固氮菌，只有与相应的植物共生时，才能利用分子态氮（N2）进行固氮作用。编辑本段微生物肥料1.固氮菌对土壤酸碱度反应敏感，其最适宜pH为7.4～7.6，酸性土壤上施用固氮菌肥时，应配合施用 固氮菌石灰以提高固氮效率。过酸、过碱的肥料或有杀菌作用的农药，都不宜与固氮菌肥混施，以免发生强烈的抑制。2.固氮菌对提高土壤湿度要求较高，当土壤湿度为田间最大持水量的25%～40%时才开始生长，60%～70%时生长最好。因此，施用固氮菌肥时要注意土壤水分条件。3.固氮菌是中温性细菌，最适宜的生长温度为25～30℃，低于10℃或高于40℃时，生长就会受到抑制。因此，固氮菌肥要保存于阴凉处，并要保持一定的湿度，严防暴晒。4.固氮菌只有在碳水化合物丰富而又缺少化合态氮的环境中，才能充分发挥固氮作用。土壤中碳氮比低于40～70:1时，固氮作用迅速停止。土壤中适宜的碳氮比是固氮菌发展成优势菌种、固定氮素最重要的条件。因此，固氮菌最好施在富含有机质的土壤上，或与有机肥料配合施用。5.土壤中施用大量氮肥后，应隔10d左右再施固氮菌肥，否则会降低固氮菌的固氮能力。但固氮菌剂与磷、钾及微量元素肥料配合施用，则能促进固氮菌的活性，特别是在贫瘠的土壤上。6.固氮菌肥适用于各种作物，特别是对禾本科作物和蔬菜中的叶菜类效果明显。固氮菌肥一般用作拌种，随拌随播，随即覆土，以避免阳光直射。也可蘸秧根或作基肥施在蔬菜苗床上，或与棉花盖种肥混施。也可追施于作物根部，或结合灌溉追施。编辑本段特性在无氮培养、温度18~40℃时,菌株均能生长且有固氮酶活性,其最适生长及固氮的温度为26~37℃;在偏酸(pH值5.0)和偏碱(pH值8.0)的条件下,菌株均能保持较强的生长势和较高的固氮酶活性,并能通过调节自身代谢适应环境的酸、碱变化,使培养液趋近中性;培养液中NaCl浓度在0.5~2.5g.L-1、(NH4)2SO4浓度在0.05~0.50g.L-1时,菌株均能保持旺盛生长且有较高的固氮酶活性。编辑本段发展1901年，M.W.拜耶林克首先发现并描述了这类细菌，他定名的有2个种：一是褐色固氮菌,常生存于中性或 固氮菌碱性土壤中；一是活泼固氮菌，常生存于水中。后来，各国学者相继分离出许多不同的菌株。1938年，C.H.维诺格拉茨基将生产孢囊的菌株（以褐色固氮菌为代表）归属于固氮菌属，将不产生孢囊的菌株（以活泼固氮菌为代表）归属于氮单孢菌属。1950年，H.G.德克斯提出建立拜耶林克氏菌属，其主要特征是细胞两端有折光性颗粒（类脂质）。1960年，H.L.延森等提出建立德克斯氏菌属，包括生长在热带酸性土壤中的种类。编辑本段用途在形形色色的固氮菌中，名声最大的要数根瘤菌了。根瘤菌平常生活在土壤中，以动植物残体为养料，自由自在地过着“腐生生活”。当土壤中有相应的豆科植物生长时，根瘤菌便迅速向它的根部靠拢，并从根毛弯曲处进入根部。豆科植物的根部细胞在根瘤菌的刺激下加速分裂、膨大，形成了大大小小的“瘤子”，为根瘤菌提供了理想的活动场所，同时还供应丰富的养料，让根瘤菌生长繁殖。根瘤菌又会卖力地从空气中吸收氮气，为豆科植物制作“氮餐”，使它们枝繁叶茂，欣欣向荣。这样，根瘤菌与豆科植物结成了共生关系，因此人们也把根瘤叫共生固氮菌。根瘤菌生产的氮肥不仅可以满足豆科植物的需要，而且 固氮菌还能分出一些来帮助“远亲近邻”，储存一部分留给“晚辈”，所以中国历来有种豆肥田的习惯。 还有一些固氮菌，比如圆褐固氮菌，它们不住在植物体内，能自己从空气中吸收氮气，繁殖后代，死后将遗体“捐赠”给植物，使植物得到大量氮肥。这类固氮菌叫自生固氮菌。固氮菌肥料是利用固氮微生物将大气中的分子态氮气转化为农作物能利用的氨，进而为其提供合成蛋白质所必需的氮素营养的肥料。微生物自生或与植物共生，将大气中的分子态氮气转化为农作物可吸收的氨的过程，称为生物固氮。生物固氮是在极其温和的常温常压条件下进行的生物化学反应，不需要化肥生产中的高温、高压和催化剂，因此，生物固氮是最便宜、最干净、效率最高的施肥过程。固氮菌肥料是最理想的、最有发展前途的肥料。目前固氮菌肥料的生产基本上采用液体发酵的方法。产品可分液体菌剂和固体菌剂。从发酵罐发酵结束后及时分装即成液体菌剂，发酵好的液体再用灭菌的草炭等载体吸附剂进行吸附即成固体菌剂。固氮菌肥料是含有大量好气性自身固氮菌的微生物肥料。自身固氮菌不与高等植物共生，没有寄主选择，而是独立生存于土壤中，利用土壤中的有机质或根系分泌的有机物作碳源来固定空气中的氮素，或直接利用土壤中的无机氮化合物。固氮菌在土壤中分布很广，其分布主要受土壤中有机质含量、酸碱度、土壤湿度、土壤熟化程度及速效磷、钾、钙含量的影响。 固氮菌肥对棉花、水稻、小麦、花生、油菜、玉米、高粱、马铃薯、烟草、甘蔗以及各固氮菌肥料是含有 固氮菌大量好气性自身固氮菌的微生物肥料。自身固氮菌不与高等植物共生，没有寄主选择，而是独立生存于土壤中，利用土壤中的有机质或根系分泌的有机物作碳源来固定空气中的氮素，或直接利用土壤中的无机氮化合物。固氮菌在土壤中分布很广，其分布主要受土壤中有机质含量、酸碱度、土壤湿度、土壤熟化程度及速效磷、钾、钙含量的影响。固氮菌肥料是含有大量好气性自身固氮菌的微生物肥料。自身固氮菌不与高等植物共生，没有寄主选择，而是独立生存于土壤中，利用土壤中的有机质或根系分泌的有机物作碳源来固定空气中的氮素，或直接利用土壤中的无机氮化合物。固氮菌在土壤中分布很广，其分布主要受土壤中有机质含量、酸碱度、土壤湿度、土壤熟化程度及速效磷、钾、钙含量的影响。固氮菌肥对棉花、水稻、小麦、花生、油菜、玉米、高粱、马铃薯、烟草、甘蔗以及各种蔬菜都有一定增产作用。编辑本段原理氮气是空气中的主要成分，占空气总量的五分之四。然而由于氮气分子被三条“绳索”--化学键所束缚，因此大部分植物只能“望氮兴叹”。固氮菌的本领在于它有一把“神刀”--固氮酶（含有Fe Co Mo即铁钴钼），可以轻易地切断束缚氮分子的化学键，把氮分子变为能被植物消化、吸收的氮原子。 俄罗斯莫斯科大学生化物理研究所的科研人员别尔佐娃经过多年探索研究，成功地解释了固氮菌在空气中生存固氮的机理。别尔佐娃由此获得了2002年的欧洲科学院青年科学家奖。在几百万年前的太古时代，大气层中没有酸，地球上生存着大量的厌氧性生物。在地球上第一次大灾难发生后，地球表面出现了很多酸。大量厌氧性生物由于酸的出现而消失了，但有少量厌氧性生物由于躲藏在无酸、不透气的淤泥、沼泽地和深层土壤中而存活至今。但也有一部分厌氧性生物如固氮菌，它适应了环境，能够在含酸21%的大气层中存活，并从空气中吸收氮气。固氮菌缘何没有灭亡，而在酸性环境中生存了下来。别尔佐娃经过多年研究揭示了它生存与固氮的奥秘。别尔佐娃发现，固氮菌内部酸的浓度低于外部，也就是说，固氮菌拥有自身保护办法，它的呼吸链中有一种能够处理酸的特殊酶。别尔佐娃推测，在固氮菌呼吸链中很活跃的、开始阶段起辅助作用的特殊酶在处理酸的过程中起了主要作用。别尔佐娃通过实验观察确认，正是这种很活跃的酶帮助固氮菌完成酸吸收与处理任务。在这种特殊酶的带动下，其余的酶才开始工作、开始固氮。为了进一步验证实验结果，别尔佐娃将固氮菌中那个特殊的酶除掉，结果发现，固氮菌立即丧失了在酸环境中固定氮的能力。有关专家指出，别尔佐娃的研究成果促进了生物学的发展，对目前正在开展的人工活器官研究工作有重要意义。编辑本段前景现在人类生产氮肥使用的化学方法。不仅需要高温、高压等非常苛刻的条件，而且还浪费大量原料，氮分子的有效利用率很低。固氮菌每年从空气中约固定1．5亿吨氮肥，是全世界生产氮肥总量的几倍。所以，科学家正在认真研究固氮酶的构成。中国科学家在本世纪70年代仿制出与固氮酶功能相似、能够固氮的分子。相信在不远的将来，人类一定能学会并利用固氮菌“巧施氮肥”的本领。

生物固氮是指固氮微生物将大气中的氮气还原成氨的过程。固氮生物都属于个体微小的原核生物，所以，固氮生物又叫做固氮微生物。根据固氮微生物的固氮特点以及与植物的关系，可以将它们分为自生固氮微生物、共生固氮微生物和联合固氮微生物三类。详见http://baike.baidu.com/view/257670.htm

谁都知道，要想使庄稼获得丰产，重要的条件就是要有足够的肥料。说起肥料，自然离不开各种各样的化肥，例如常见的硫酸铵、尿素、碳酸氢铵，还有人畜粪尿和绿肥。令人感到奇怪的是，在贫瘠的土地上，普通的庄稼长不好，可是豆科植物却能在不施肥料的情况下长势良好，秘密就在豆科植物的根部。如果你仔细观察豆科植物的根部，就会发现那儿有许多圆鼓鼓的小疙瘩，它们好像一个个小瘤子，因此被科学家称为“根瘤”。根瘤看上去很普通，把它挤破后，里面会流出一些带腥臭味的“红水”。但是，这种“红水”并不寻常，把它放到显微镜下观察，在红红的汁液中可以看见许多微小的生命在活动，有的像小木棍，有的像小圆球，这些小家伙们就是大名鼎鼎的根瘤菌。我们知道，在空气中含有大量的氮，它是植物生长中不可缺少的重要营养元素。但是，空气中的氮都处于游离状态，无法被植物直接吸收，只有把空气中游离的分子氮变为氮的化合物，才能被植物吸收利用。要做到这一切，就需要固氮微生物帮忙了，而豆科植物的根瘤菌正是其中的重要成员。根瘤菌在土壤中单独生存时并不具有固氮作用，只有把豆科植物的种子播到土壤中，待幼根形成后，根系的分泌物吸引根瘤菌，让根瘤菌通过根毛侵入根的内部组织，在那儿进行大量繁殖，使根部膨大形成根瘤，这时，根瘤中的根瘤菌与豆科植物结成了一种特殊的共生关系，根瘤菌才开始发挥固氮作用，供给植物氮素养料。根瘤菌虽然一生的大部分时间是在土壤里过着独立生活，如同土壤中的其他微生物一样，也是依靠吸取周围现成的有机物来生存的，但并不能固定空气中的氮。根瘤菌可以这样世世代代生活几十年之久，等待着与合适的植物相遇。一旦遇到了好机会，根瘤菌便欣然告别土壤这一生活环境，进入到植物的根里面，使根部组织增生，变成瘤状。这时候，根瘤菌便获得了新的奇妙特征——固氮本领。

..........根瘤菌科 Rhizobiaceae 细菌的 1科。它是促使植物异常增生的一类革兰氏染色阴性需氧杆菌。正常细胞以鞭毛运动，无芽孢。可利用多种碳水化合物,并产生相当量的胞外粘液。DNA中的G+C克分子含量为57～65％。 根瘤菌科是H.J.康恩于1936年建立的。经过70年代和80年代初的研究,本科的变化较大,现包括4属10种,但其中的放射土壤杆菌不能引起植物异常增生。 根瘤菌属和慢生根瘤菌属 两属细菌都能从豆科植物根毛侵入根内形成根瘤，并在根瘤内成为分枝的多态细胞,称为类菌体。类菌体在根瘤内不生长繁殖,却能与豆科植物共生固氮，对豆科植物生长有良好作用。这两属细菌的表现性状极相似，只是根瘤菌属的细菌在酵母膏、甘露醇、无机盐琼脂上生长快，3～5天的菌落直径可达2～4毫米；在含碳水化合物的培养基上产酸。慢生根瘤菌属的细菌却与之相反,菌落生长甚慢,5～7天其直径还不足1毫米;在含碳水化合物的培养基上不产酸，反而呈碱性。根瘤菌属是于1889年由B.弗兰克建立的，它包括3种:豌豆根瘤菌、苜蓿根瘤菌和百脉根瘤菌。慢生根瘤菌属是D.C.乔丹于1982年从根瘤菌属中分化出来的，属内暂有一种，即曾经称为大豆根瘤菌的大豆慢生根瘤菌。上述两属细菌时常制成细菌制剂在田间施用，作为作物或牧草增产的一种手段（见固氮微生物）。 土壤杆菌属 1942年由H.J.康恩建立。其性状与前述两属的根瘤细菌颇相似，但不能在豆科植物根上形成能共生固氮的根瘤。本属细菌能够通过外伤入侵多种双子叶植物和裸子植物，致使植物细胞转化为异常增生的肿瘤细胞，产生根癌、毛根和杆瘿等病状。土壤杆菌属内各个种诱发根癌的能力与其所特有的Ti质粒有关。本属细菌为土传性植物病原菌。 叶杆菌属 1984年D.H.克内泽尔发表的1属细菌。其表现性状与前述3属相近,特点是在紫金牛科和茜草科中某些热带种的叶片上形成共生叶瘤。细菌在叶瘤内也呈多态，但是否能共生固氮还没能断定。共有两个种：紫金牛叶杆菌和茜草叶杆菌。 现代的分类手段,如DNA碱基组成、DNA同源性、rRNA顺反子相似性、蛋白凝胶电泳、数值分类等结果，都证明土壤杆菌与两属根瘤菌有一定的亲缘关系，也证明将根瘤细菌分为两属是符合客观实际的。rRNA顺反子相似性的研究结果证明叶杆菌属与前3属有一定关系,所以暂归属于根瘤菌科。

菌根：是菌类子实体的一部分，指菌丝之类的吸收养分的器官，多属于营腐生的真菌才有，多为好氧菌。根瘤菌：是豆科植物固有的一种根部共生细菌，可吸收转化空气中的游离氮，变成植物可直接吸收利用的氮，属好氧菌固氮菌：指可以把空气中的或深海里的各类氮转化成被生物体直接吸收利用的营养物质的所有菌类的总称。根瘤菌属固氮菌的一种，有好氧和厌氧的。硝化细菌：也是把氮转化成可被生物体利用的细菌，其过程为硝化过程。为厌氧菌。

首先，根瘤菌中的钼铁红蛋白催化氮气还原为氨气。然后，氨气与根瘤菌内的酸性物质反应，生成铵盐。然后，铵盐在根瘤菌内一系列氨基划酶的作用下变成有机胺，例如氨基酸然后，侵染植物根皮层的根瘤菌的一部分有机胺和无机铵释放，被植物利用。

细胞内的各种化学反映是被质膜分开的，这些反应之间相互联系而又互不干扰。

固氮的三种途径包括：1. 生物固氮：生物固氮是指固氮微生物将大气中的氮气还原成氨的过程。固氮生物可以在特定条件下把氮气还原为氨，而且都属于个体微小的原核生物。根据固氮生物的固氮特点以及与植物的关系，可以将它们分为自生固氮生物、共生固氮生物和联合固氮生物三类。大气中的氮，必须通过以生物固氮为主的固氮作用，才能被植物吸收利用。因此，生物固氮也是最重要的固氮途径。2. 非生物固氮：非生物固氮是指通过闪电、宇宙射线和火山活动等高能固氮。非生物固氮的结果是形成氨或硝酸盐，随着雨水降到地球表面，以这种方式固定的氮每年约为1800万吨。3. 工业固氮：工业固氮就是用高温、高压和化学催化的方法，将氮转化成氨。高温高压催化剂条件下，方程式为：N2+3H2=2NH3。

20世纪70年代末，乌克兰科学院植物生理研究所的斯塔尔钦科夫以及他的同事，成功地从离体生活的羽扇豆根瘤菌的悬浮培养物中，分离出一种蛋白质。他们经过测定后发现，这种蛋白质具有固氮酶的催化活性。后来他们又经过了一系列的研究，根据蛋白质的分子量、沉降系数和非血红素铁的测定结果，证明这种蛋白质类似于从羽扇豆拟菌体中分离出来的固氮酶。于是斯塔尔钦科夫提出，固氮酶并非一定要在细菌与高等植物（通常为豆科植物）的基因相互作用下，才能在拟菌体中形成，而是可以在细菌体内单独产生，这就意味着离体生活的根瘤菌也能固氮。

大豆、花生等属于豆科植物。它们的根瘤中，有能固氮的根瘤菌与之共生。根瘤菌将空气中的氮转化为植物能吸收的含氮物质，如氨，而植物为根瘤菌提供有机物。根瘤菌固氮的化学反应方程式为: 2N2+3C+6H2O→4NH3+3CO2 同时由于根瘤的脱落、残留以及一部分分泌到土壤中的氮，可以增加土壤肥力。生产上用豆科植物与其他作物间作、轮作，就是利用根瘤菌的固氮作用。

不是所有的植物 只有固氮型植物才可以 大部分植物吸收硝态氮就是硝酸盐和亚硝酸盐,是有氨被微生物氧化而来 少部分植物可以直接利用氨 共生固氮植物可以和微生物共生将氮气转化为氨 .2:茉莉、丁香、金银花、牵牛花等花卉分泌出来的杀菌素能够杀死空气中的某些细菌豆科植物的根瘤菌有固氮作用，它能将空气中不能被植物吸收的氮气转化为可被植物吸收的化合态氮．大豆中含有根瘤菌．

根瘤菌中含有固氮酶,可以将空气中的氮气转化为硝酸盐,供植物吸收利用.

异养需氧型。根瘤菌的能源，碳源，氮源是共生对象所提供的有机物，其代谢类型是异养需氧型，且根瘤菌主要指与豆类作物根部共生形成根瘤并能固氮的细菌。

一般是根部,比如豆科植物,根瘤菌(rootnodulebacteria)是与豆科植物共生,根瘤菌可以将大气中的无机氮转化为有机氮,但是它从植物体内获取营养,在生态系统中为消费者根瘤菌固氮的化学反应方程式为:2N2+3C+6H2O→4NH3+3CO2

“雷雨肥庄稼”1雷电作用;H2O+3NO2=2HNO3+NO正是：N2+O2=(通电)=2NO;2NO+O2=2NO2。原理大概是：大豆根部的根瘤菌可以使氮转化为氨(NH3)的形式。2细菌固氮

固氮菌在进化过程中，发展出多种机制来解决既需氧又防止氧对固氮酶的操作损伤的矛盾。1、固氮菌以较强的呼吸作用迅速地将周围互不干涉中的氧消耗掉，使细胞周围处于低氧状态，保护固氮酶不受损伤。2、在根瘤菌中，以豆血红蛋白与氧气结合的方式使豆血红蛋白周围的氧气维持在一个极低的水平。3、有些固氮菌能形成一个阻止氧气通过的粘液层。

有人说现代农作物的增长一靠优良的品种，二靠化肥。足以证明化肥在农业上的作用已被升高到了一个极为重要的地位。目前我们所应用于农作物的化肥不外乎氮、磷、钾三大类，而氮肥又居这些化肥之首，因为氮是植物生长不可缺少的元素。在我们呼吸的空气中氮气占据了极大的比重，约为79%。然而，空气中的氮对于农作物来说是爱莫能助的，因为空气中的氮是由二个氮原子组成的氮分子，即氮气，而植物体只能吸收利用单个游离的氮原子。植物每天面对着这巨大的天然的氮原料却不能利用，这不能不说是一种遗憾。但是空气中的氮分子也并不是一点作用也不起的，当受到雷击、火山爆发或流量撞击时，空气中的氮分子同样也可以分解成为游离的氮原子与氢、氧等元素结合而被植物体所利用。可是这种天然制造的机会太少了，远远不能满足植物生长的需求。于是全世界各地建成了数以十万计的大中型氮肥厂，来满足植物生长的需要，这仍没有完全解决农作物肥料危机的问题。在对于氮化肥的研究中，科学家们设计了许多方法，其中最为著名的就是固定氮法，简称固氮法。就是使空气中的游离氮转变成氮化物。然而如要人工固氮建立一个较大的氮肥厂的话，其造价和工程技术都是难以逾越的障碍。科学家们发现一些微生物自身能够将空气中游离的氮气转化为机体所能利用的氮化物，于是科学家们将这些微生物称为之固氮微生物。固氮微生物一般分为两类：一类为在土壤中能独立生活的自生性固氮微生物，包括喜气性的自生性固氮菌、厌气性的固氮梭菌以及某些能固氮的蓝藻等。另一类为与植物营共生的共生性固氮微生物，包括与豆科植物共生的根瘤菌以及其他细菌、放射线菌等。由于这些固氮微生物的存在，能够使土壤中的氮含量增加，从而促进农作物的生长。科学家根据观察统计，地球上的微生物年固氮量相当于现今全世界氮肥厂年产量的3倍。这个数字对于我们来说，简直是太可观了。如果将微生物这种固氮方法应用到氮肥的制造上，那么完全可以关闭全世界2／3的氮肥厂。关于微生物固氮的奥秘，科学家们已有了初步的认识，原来这些微生物体内有一种特殊的酶——固氮酶，尽管众多固氮微生物之间分态与形态上的差别很大，但是在固氮酶的组成上却有着极为相同之处：这些固氮酶都是由钼铁蛋白和铁蛋白组成的复合物，它们将氮分子转化成可利用的氨分子只消一瞬间，其工作效率比工业合成氨高出近千倍。但是这种固氮酶却十分惧怕氧气，只要一遇到氧，就立刻失去了活性，这与其他酶比较起来是较为特别的了。固氮酶在氧的环境中，既没有催化活性，也不能进行生物合成。这些固氮微生物也深知道这种不利的因素，于是它们有的利用高强度呼吸使固氮酶周围的氧迅速耗尽，为固氮创造一个无氧环境，有的将固氮酶包绕在细胞内，以防止氧气的接触。对于固氮酶为何惧氧，科学家们也作了认真的研究，他们认为，氧可能从四个部位抑制固氮酶的生物活性，即电子受体部分、电子光化学传递部分、三磷酸腺苷水解部分和固氮酶与底物结合的中心部分。至于这些学说是否正确，我们目前还尚无法解答。并且微生物固氮过程对于我们来说也只是一个大概认识，其中的细节过程，我们还并没有完全探明，希望早日揭开这个秘密，将这种固氮的基因转移到农作物上，这样的话我们就无需那么多的氮肥厂了。这一目标能够实现么？目前还无法推测。

谁都知道，要想使庄稼获得丰产，重要的条件就是要有足够的肥料。说起肥料，自然离不开各种各样的化肥，例如常见的硫酸铵、尿素、碳酸氢铵，还有人畜粪尿和绿肥。令人感到奇怪的是，在贫瘠的土地上，普通的庄稼长不好，可是豆科植物却能在不施肥料的情况下长势良好，这是为什么呢？秘密就在豆科植物的根部。如果你仔细观察豆科植物的根部，就会发现那儿有许多圆鼓鼓的小疙瘩，它们好像一个个小瘤子，因此被科学家称为“根瘤”。根瘤看上去很普通，把它挤破后，里面会流出一些带腥臭味的“红水”。但是，这种“红水”并不寻常，把它放到显微镜下观察，在红红的汁液中可以看见许多微小的生命在活动，有的像小木棍，有的像小圆球，这些小家伙们就是大名鼎鼎的根瘤菌。我们知道，在空气中含有大量的氮，它是植物生长中不可缺少的重要营养元素。但是，空气中的氮都处于游离状态，无法被植物直接吸收，只有把空气中游离的分子氮变为氮的化合物，才能被植物吸收利用。要做到这一切，就需要固氮微生物帮忙了，而豆科植物的根瘤菌正是其中的重要成员。很多年来，科学家们一直在探索豆科植物固氮的奥秘，竭尽全力试图解开根瘤菌的固氮之谜，因为这项研究太重要了，如果成功，它将意味着每年能省去数百亿甚至数千亿美元的人造氮肥费用。美国的著名共生学专家威廉·特拉格，经过认真计算后得出惊人的数据：全世界豆科植物每年在土壤中固氮的数量达9000万吨。对豆科植物固氮本领的研究，可追溯到1838年，法国农业化学家波辛格鲁特首次发现，豆科植物能固定大气中分子状态的氮。1866年，俄国学者沃罗宁又发现豆科植物的根瘤菌中含有微生物，并指出根瘤的形成是微生物侵入植物根部的结果。到了1888年，荷兰科学家别依林克应用分离方法，第一次获得了根瘤菌的纯菌种，此后，人们渐渐揭开了植物固氮之谜的最外面几层帷幕。科学家们发现，根瘤菌在土壤中单独生存时并不具有固氮作用，只有把豆科植物的种子播到土壤中，待幼根形成后，根系的分泌物吸引根瘤菌，让根瘤菌通过根毛侵入根的内部组织，在那儿进行大量繁殖，使根部膨大形成根瘤，这时，根瘤中的根瘤菌与豆科植物结成了一种特殊的共生关系，根瘤菌才开始发挥固氮作用，供给植物氮素养料。科学家们还发现，根瘤菌的种类有很多，每种根瘤菌只能在一种或几种植物根部形成根瘤。例如，豌豆根瘤菌只能在豌豆、蚕豆的根部形成根瘤；苜蓿根瘤菌只能在紫花苜蓿、金花菜的根部形成根瘤；豇豆根瘤菌只能在豇豆、绿豆、花生的根部形成根瘤；而紫云英根瘤菌只能在紫云英的根部形成根瘤。经过许多年的研究探索，科学家们对根瘤菌固氮机制的认识越来越多，但遇到的问题和迷惑之处也同样越来越多。当人们清楚地了解到微生物进入植物根组织，会改变模样成为变形菌之后，摆在科学家面前的主要问题是：变形菌能繁殖吗？它们是如何传宗接代的？它们能接连不断地使根瘤菌完成生命循环吗？对于这些令人烦恼的问题，科学家们众说纷纭。许多学者认为，在变形菌生存的最后阶段，它们的植物主人便违反共生原则，把它们的共生者消化掉。植物的下一代若要感染上根瘤菌，还得通过土壤里新的细菌繁殖。但也有的学者认为，并非所有的细菌都会变成变形菌，也许有少数不能被消化掉。后来，前苏联科学院院士米舒斯金与他的合作者在研究中发现，变形菌内部会形成小圆细胞——似亲孢子，于是他提出推测：根瘤菌为了使自己免遭绝种，在它的独立生活期内，就是以似亲孢子的形式留在土壤里。老的争论还在继续不断，新的问题又接踵而来。在研究植物固氮的过程中，一个使科学家们极为关注的问题是，当根瘤菌离开了植物体之后，是否也同样能进行固氮作用。这是一个打破传统观念的想法，因为根据以往的概念，根瘤菌只有与豆科植物结合在一起，才能吸收空气中的氮从事固氮工作。也就是说，根瘤菌虽然一生的大部分时间是在土壤里过着独立生活，如同土壤中的其他微生物一样，也是依靠吸取周围现成的有机物来生存的，但并不能固定空气中的氮。根瘤菌可以这样世世代代生活几十年之久，等待着与合适的植物相遇。一旦遇到了好机会，根瘤菌便欣然告别土壤这一生活环境，进入到植物的根里面，使根部组织增生，变成瘤状。这时候，根瘤菌便获得了新的奇妙特征——固氮本领。科学家们已经知道，是植物根部根瘤菌中的固氮酶促使根瘤菌产生固氮能力的，但问题是，固氮酶非得要在植物和根瘤菌两者共同的合作下才能产生吗？

根瘤菌离开植物也能固氮，只是速度较慢

A、根瘤菌是要寄生在豆科植物的根里才能正常生长，所以根瘤菌只有侵入到豆科植物的根内才能固氮，故A正确； B、根瘤菌与豆科植物之间是互利共生，故B错误； C、根瘤菌将空气中的氮转化为植物能吸收的含氮物质，如氨，而植物为根瘤菌提供有机物，故C正确； D、根瘤菌为豆科植物提供氮素营养，故D错误． 故选：AC．

固氮微生物种类1、自生固氮微生物 光合固氮微生物 能进行光合作用，以二氧化碳为碳源、光合产物为能源进行固氮作用的微生物。有蓝细菌（见蓝藻门）中的许多属种（如念珠藻属、鱼腥藻属等）和光合细菌中的红螺菌属以及绿硫菌属等。 化能自养固氮微生物 有些化能自养微生物（如氧化亚铁硫杆菌等）能以二氧化碳、亚铁氧化物和分子态氮为碳、能、氮源。 异养固氮微生物 进行异养生活，以适宜的有机碳化合物为碳源和能源，满足生活和固氮的需要。这个生理、生态群包括许多种类，如固氮菌科的所有属、芽孢杆菌属、梭菌属的一些种、固氮螺菌属、肠杆菌科的一些属种、反硫化细菌、产甲烷细菌和其他一些异养细菌的种类。 2、共生固氮微生物 有些微生物种类只能或主要是在与其他生物营共生生活时固氮。 根瘤菌和豆类共生体系 许多种豆类植物能和根瘤菌属的相应种共生。根瘤菌侵入寄生根内，刺激寄主根上形成根瘤,根瘤菌在根瘤内定居并固氮。豆类植物和根瘤菌的共生关系具有属种的专性，一种或一株根瘤菌只能在一定的豆类植物种或品种上共生、结瘤、固氮（见根瘤菌科）。一些重要豆科作物种类和根瘤菌的专适共生关系如下： 苜蓿根瘤菌——苜蓿、草木樨 ；三叶草根瘤菌——三叶草；豌豆根瘤菌——豌豆、蚕豆；菜豆根瘤菌——菜豆；紫云英根瘤菌——紫云英；大豆根瘤菌——大豆；豇豆根瘤菌——豇豆、花生、绿豆、赤豆、柽麻、扁豆、刀豆等。 非豆类种子植物及其内生菌的共生固氮体系 有些非豆类种子植物也能和某种固氮微生物共生形成根瘤并固氮，如桤木属、杨梅属、木麻黄属等种类的根瘤内有弗兰克氏属放线菌营共生固氮作用。3、联合固氮微生物 有些固氮微生物如固氮螺菌、雀稗固氮菌等，能够生活在玉米、雀稗、水稻和甘蔗等植物根内的皮层细胞之间。这些固氮微生物和共生的植物之间具有一定的专一性，但是不形成根瘤那样的特殊结构。这些微生物还能够自行固氮，它们的固氮特点介于自生固氮和共生固氮之间，这种固氮形式叫做联合固氮。联合固氮微生物常见的有以下两种类型：（1）红萍和鱼腥藻联合体系 红萍（又称绿萍，学名满江红）鳞片叶的叶腔内有鱼腥藻生长，行共生固氮作用。（2）固氮地衣 有些地衣的光合伙伴是固氮蓝细菌，能进行固氮作用。一切固氮微生物都含有固氮酶，固氮酶催化分子态氮还原为氨。由于固氮微生物也能利用其他氮源，固氮作用并不是固氮微生物的必需生理功能，所以许多种固氮微生物的生活条件和固氮条件并不完全一致。氮是植物生长的重要营养元素之一，利用固氮微生物提高农作物产量、降低生产成本，是一项重要的农业科学技术。

豆科作物和固氮菌的共生时，既有利于豆科，因为固氮菌能为豆科提供营养元素，又有利于固氮菌，因为豆科作为能为固氮菌提供养料；若将豆科作物和固氮菌分开，对两者都不利，说明总体功能大于各部分之和的效果，即“1+1＞2”，体现了生态工程的系统整体性原理． 故选：C．

将空气中的氮转变为含氮的养料，供豆科植物利用，这属于自然界中的生物固氮现象。生物固氮是指固氮微生物将大气中的氮还原成氨的过程。自然界中有两类固氮微生物：一类是共生的；另一类是自生的。共生固氮微生物是指与一些绿色植物互利共生的固氮微生物，如根瘤菌（生理特点：专一性，互利共生）。自生固氮微生物是指在土壤中能够独立进行固氮的微生物，其中，多数是一类叫做自生固氮菌的细菌。自生固氮微生物大多是杆菌或短杆菌，单生或对生。

根瘤菌与植物属于共生现象。宿主细胞与根瘤菌共同合成豆血红蛋白，分布在膜套内外，作为氧的载体，调节膜套内外的氧量。类菌体执行固氮功能，将分子氮还原成NH3，分泌至根瘤细胞内，并合成酰胺类或酰尿类化合物，输出根瘤，由根的传导组织运输至宿主地上部分供利用。扩展资料：虽然空气成分中约有80%的氮，但一般植物无法直接利用，花生、大豆、苜蓿等豆科植物，通过与根瘤菌的共生固氮作用，才可以把空气中的分子态氮转变为植物可以利用的氨态氮。在种子发芽生根后，根瘤菌从根毛入侵根部，在一定条件下，形成具有固氮能力的根瘤，在固氮酶的作用下，根瘤中的类菌体将分子态氮转化为氨态氮，与此同时，每个根瘤就是一座微型氮肥厂，源源不断地把氮输送给植株利用。豆科作物周围的土著根瘤菌数量很少，难以满足作物生长的需要。世界上的豆科作物都需要人工接种根瘤菌剂，根瘤菌剂给农作物生产的氮肥不会有环境污染，不需长途运输，使用过程中没有氮流失，而人工施用化学氮肥流失率往往大于50%。参考资料来源：百度百科-根瘤菌

根瘤菌固氮原理是根瘤菌一般是与豆科的植物是共同生存的，根瘤菌在生活的过程中会分泌一些有机的痰到土壤中，因此是会将土壤的肥力大大提高的。根瘤菌会让大豆或者是花生正常，对于豆类的农作物来说，好处是非常多的，大家都知道土壤中如果含有有机痰的话，是会让植物生长的是非常旺盛的。根瘤菌中的钼铁红蛋白催化氮气还原为氨气。虽然空气成分中约有80%的氮，但一般植物无法直接利用，花生、大豆、苜蓿等豆科植物，通过与根瘤菌的共生固氮作用，才可以把空气中的分子态氮转变为植物可以利用的氨态氮。接着，氨气与根瘤菌内的酸性物质反应，生成铵盐。然后，铵盐在根瘤菌内一系列氨基划酶的作用下变成有机胺，例如氨基酸然后，侵染植物根皮层的根瘤菌的一部分有机胺和无机铵释放，被植物利用。根瘤菌的作用根瘤菌细胞呈杆状，有鞭毛和荚膜，鞭毛为正常的活动器官，无芽孢，革兰氏染色阴性，属需氧型。在根瘤中生活的菌体形式多种多样，有梨形、棍棒型或T、X、Y等型，这种变形的菌体成为类菌体；类菌体在豆科植物体内不生长繁殖，却能与豆科植物共同固氮，对豆科植物有良好作用。根瘤菌主要指与豆类作物根部共生形成根瘤并能固氮的细菌，一般指根瘤菌属和慢生根瘤菌属；两属都属于根瘤菌目。根瘤菌侵入寄主根内，刺激根部皮层和中柱鞘的某些细胞，引起这些细胞的强烈生长，使根的局部膨大形成根瘤；根瘤菌在根内定居，植物供给根瘤菌以矿物养料和能源，根瘤菌固定大气中游离氮气，为植物提供氮素养料，两者在拮抗寄生关系中处于均衡状态而表现共生现象。

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。

在根瘤的发生过程中，根瘤菌的细胞内会产生多种与固氮相关的酶。这些固氮酶是一种生物固氮催化剂，在常温常压下就能够催化氨的形成，固定氮素。不过，根瘤菌的固氮酶固定氮素有一个非常重要的前提条件，那就是必须保证严格无氧的条件，这就难怪有益的根瘤菌只生长在地下了。

是的，根瘤菌在异形胞中进行固氮作用。根瘤菌主要指与豆类作物根部共生形成根瘤并能固氮的细菌，一般指根瘤菌属和慢生根瘤菌属。两属都属于根瘤菌目，根瘤菌细胞呈杆状有鞭毛和荚膜，鞭毛为正常的活动器官，无芽孢，革兰氏染色阴性，属需氧型。在根瘤中生活的菌体形式多种多样，有梨形、棍棒型或T、X、Y等型，这种变形的菌体成为类菌体。类菌体在豆科植物体内不生长繁殖，却能与豆科植物共同固氮，对豆科植物有良好作用。根瘤菌侵入寄主根内，刺激根部皮层和中柱鞘的某些细胞，引起这些细胞的强烈生长，使根的局部膨大形成根瘤。根瘤菌在根内定居，植物供给根瘤菌以矿物养料和能源，根瘤菌固定大气中游离氮气，为植物提供氮素养料，两者在拮抗寄生关系中处于均衡状态而表现共生现象。希望以上信息对您有帮助。

确切的说根瘤菌即是异养型的又是自养型的。因为植物无法直接吸收氮元素，所以它可以把土壤中的氮转化成无机物氮，一部分供植物利用一部分共给自身，当然它是寄生在植物根系的，所以还需要植物产生的有机物。概括的说就是根瘤菌为豆科植物提供氮，豆科植物为根瘤菌提供有机物，他们是共生的关系。根瘤菌代谢类型可以说成是异养需氧型的

1. 固氮菌：指可以把空气中的或深海里的各类氮转化成被生物体直接吸收利用的营养物质的所有菌类的总称.根瘤菌属固氮菌的一种，有好氧和厌氧的。2.根瘤菌：是豆科植物固有的一种根部共生细菌,可吸收转化空气中的游离氮，变成植物可直接吸收利用的氮，属好氧菌，异养需氧型消费者。3.硝化细菌：也是把氮转化成可被生物体利用的细菌,为厌氧菌，自养需氧型生产者。

生物固氮是固氮微生物特有的一种生理功能，这种功能是在固氮酶的催化作用下进行的。固氮酶是一种能够将分子氮还原成氨的酶。固氮酶是由两种蛋白质组成的：一种含有铁，叫做铁蛋白，另一种含有铁和钼，叫做钼铁蛋白。只有铁蛋白和钼铁蛋白同时存在，固氮酶才具有固氮的作用。生物固氮过程可以用下面的反应式概括表示。 N2 ＋ 6H+ ＋ nMg-ATP ＋6e-2NH3＋nMg-ADP＋nPi 分析上面的反应式可以看出，分子氮的还原过程是在固氮酶的催化作用下进行的。有三点需要说明：第一，ATP一定要与镁（Mg）结合，形成Mg-ATP复合物后才能起作用；第二，固氮酶具有底物多样性的特点，除了能够催化N2还原成NH3以外，还能催化乙炔还原成乙烯（固氮酶催化乙炔还原成乙烯的化学反应，常被科学家用来测定固氮酶的活性）等；第三，生物固氮过程中实际上还需要黄素氧还蛋白或铁氧还蛋白参与，这两种物质作为电子载体能够起到传递电子的作用。 铁蛋白与Mg-ATP结合以后，被黄素氧还蛋白或铁氧还蛋白还原，并与钼铁蛋白暂时结合以传递电子。铁蛋白每传递一个e-给钼铁蛋白， 同时伴随有两个Mg-ATP的水解。在这一催化反应中，铁蛋白反复氧化和还原，只有这样，e-和H+才能依次通过铁蛋白和钼铁蛋白，最终传递给N2和乙炔，使它们分别还原成NH3和乙烯。 固氮微生物的类型 固氮生物都属于个体微小的原核生物，所以，固氮生物又叫做固氮微生物。根据固氮微生物的固氮特点以及与植物的关系，可以将它们分为自生固氮微生物、共生固氮微生物和联合固氮微生物三类。 自生固氮微生物在土壤或培养基中生活时，可以自行固定空气中的分子态氮，对植物没有依存关系。常见的自生固氮微生物包括以圆褐固氮菌为代表的好氧性自生固氮菌、以梭菌为代表的厌氧性自生固氮菌，以及以鱼腥藻、念珠藻和颤藻为代表的具有异形胞的固氮蓝藻（异形胞内含有固氮酶，可以进行生物固氮）。 共生固氮微生物只有和植物互利共生时，才能固定空气中的分子态氮。共生固氮微生物可以分为两类：一类是与豆科植物互利共生的根瘤菌，以及与桤木属、杨梅属和沙棘属等非豆科植物共生的弗兰克氏放线菌；另一类是与红萍（又叫做满江红）等水生蕨类植物或罗汉松等裸子植物共生的蓝藻。由蓝藻和某些真菌形成的地衣也属于这一类。 有些固氮微生物如固氮螺菌、雀稗固氮菌等，能够生活在玉米、雀稗、水稻和甘蔗等植物根内的皮层细胞之间。这些固氮微生物和共生的植物之间具有一定的专一性，但是不形成根瘤那样的特殊结构。这些微生物还能够自行固氮，它们的固氮特点介于自生固氮和共生固氮之间，这种固氮形式叫做联合固氮。 豆科植物的根瘤 根瘤菌属中有十几种根瘤菌，这些根瘤菌与豆科植物具有特殊的互利共生关系，也就是一种根瘤菌只能在一种或若干种豆科植物的根上形成根瘤。根据每种根瘤菌只能在特定的一种或若干种豆科植物上结瘤的现象，人们把根瘤菌及其豆科寄主分成不同的族，这些族也叫做互接种族。一种豆科植物的根瘤菌只能使同一个互接种族内的其他豆科植物结瘤。形成互接种族的原因是，豆科植物的根毛能够分泌一类特殊的蛋白质，根瘤菌细胞的表面存在着多糖物质，只有同族豆科植物根毛分泌的蛋白质与同族根瘤菌细胞表面的多糖物质才能产生特异性结合。 常见的互接种族及所含的豆科植物有： 苜蓿族：包括苜蓿属和草木犀属植物； 三叶草族：只有三叶草属一个属； 豌豆族：包括豌豆属、蚕豆属、山黧豆属、兵豆属和鹰嘴豆属植物； 四季豆族：包括四季豆属中四季豆等植物； 大豆族：只有大豆属一个属； 豇豆族：包括豇豆、花生、绿豆、赤豆等植物； 紫云英族：只有黄芪属一个属（包括紫云英、沙打旺等）。 当豆科植物的根系在土壤中生长时，会刺激同一互接种族的根瘤菌在根系附近大量繁殖。豆科植物对根瘤菌的这种影响，在土壤中可以达到2～3 cm的距离。这样，根系附近的、与该种豆科植物同族的根瘤菌就会不断地繁殖并聚集到根毛的顶端。聚集在根毛顶端的根瘤菌分泌一种纤维素酶，将根毛顶端的细胞壁溶解掉。随后，根瘤菌从根毛顶端侵入到根的内部，并形成感染丝（感染丝是指根瘤菌排列成行，外面包有一层黏液状的物质）。根瘤菌就这样不断地进入根内，并且大量繁殖。在根瘤菌侵入的刺激下，根细胞分泌一种纤维素，将感染丝包围起来，形成一条分支或不分支的纤维素鞘，这样的结构叫做侵入线（图2-4）。侵入线不断地向内延伸，一直到达根的内皮层。根的内皮层处的薄壁细胞受到根瘤菌分泌物的刺激，不断进行细胞分裂，从而使该处的组织膨大，最终形成根瘤。 氮循环简介 氮素在自然界中有多种存在形式，其中，数量最多的是大气中的氮气，总量约3.9×1015 t。除了少数原核生物以外，其他所有的生物都不能直接利用氮气。目前，陆地上生物体内储存的有机氮的总量达1.1×1010～1.4×1010 t。这部分氮素的数量尽管不算多，但是能够迅速地再循环，从而可以反复地供植物吸收利用。存在于土壤中的有机氮总量约为3.0×1011 t，这部分氮素可以逐年分解成无机态氮供植物吸收利用。海洋中的有机氮约为5.0×1011 t，这部分氮素可以被海洋生物循环利用。 构成氮循环的主要环节是：生物体内有机氮的合成、氨化作用、硝化作用、反硝化作用和固氮作用。 植物吸收土壤中的铵盐和硝酸盐，进而将这些无机氮同化成植物体内的蛋白质等有机氮。动物直接或间接以植物为食物，将植物体内的有机氮同化成动物体内的有机氮。这一过程叫做生物体内有机氮的合成。动植物的遗体、排出物和残落物中的有机氮被微生物分解后形成氨，这一过程叫做氨化作用。在有氧的条件下，土壤中的氨或铵盐在硝化细菌的作用下最终氧化成硝酸盐，这一过程叫做硝化作用。氨化作用和硝化作用产生的无机氮，都能被植物吸收利用。在氧气不足的条件下，土壤中的硝酸盐被反硝化细菌等多种微生物还原成亚硝酸盐，并且进一步还原成分子态氮，分子态氮则返回到大气中，这一过程叫做反硝化作用。 大气中的分子态氮被还原成氨，这一过程叫做固氮作用。没有固氮作用，大气中的分子态氮就不能被植物吸收利用。地球上固氮作用的途径有三种：生物固氮、工业固氮（用高温、高压和化学催化的方法，将氮转化成氨）和高能固氮（如闪电等高空瞬间放电所产生的高能，可以使空气中的氮与水中的氢结合，形成氨和硝酸，氨和硝酸则由雨水带到地面）。据科学家估算，每年生物固氮的总量占地球上固氮总量的90%左右，可见，生物固氮在地球的氮循环中具有十分重要的作用。 根瘤菌菌剂的自制和使用 根瘤菌菌剂可以购买，也可以自制。下面介绍两种简易的自制方法。 ①干根瘤法。豆科作物处于开花期时，根瘤菌的繁殖和固氮能力最旺盛。这时，选择生长健壮的植株，小心地连根挖起（尽量不要损伤根瘤）。挑选根瘤呈粉红色的、个大、数多的植株，剪去枝叶和细根后，挂在通风背阴处备用。也可以在收获豆科作物时进行选留，只是拌种时的用量应比盛花期留取的要多一些。第二年播种前，将根瘤取下，放在罐内捣碎，加上无菌水或冷开水搅拌均匀后，就可以拌种了。一般每公顷的豆种用75～150株的根瘤即可。 ②鲜根瘤法。预先在苗圃中种植同种豆科作物。大田播种时，从苗圃内生长健壮的豆科植株上选取个大和呈粉红色的新鲜根瘤，放在罐内捣碎，加上无菌水或冷开水搅拌均匀后就可以拌种了。这种方法只需要少量新鲜根瘤（每公顷的豆种可用75～150个根瘤）。 使用根瘤菌菌剂时应注意以下几点。第一，根瘤菌对不同种甚至不同品种的豆科作物都有选择性。所以，所用的根瘤菌菌剂一定要和豆科作物属于同一互接种族，否则就没有增产效果。第二，太阳光中的紫外线对根瘤菌具有较强的杀伤力，所以，干鲜根瘤、自制或购买的根瘤菌菌剂以及拌好的豆种，一定要放在阴凉处，避免阳光直射。第三，拌种要均匀，不要擦伤种皮。第四，拌种时，不能同时拌入农药。第五，拌种时，每公顷的豆种如果加入75～150 g钼酸铵，会有更好的增产效果。多年种植某种豆科作物的农田，如果继续种植这种豆科作物，也应接种根瘤菌。这是因为土壤中原有根瘤菌的结瘤能力和固氮能力往往下降，即使能够结瘤，固氮能力也不高。 需要指出的是，根瘤菌的固氮能力，不仅取决于根瘤菌菌种的质量（人工培育的根瘤菌的固氮能力，一般比野生的根瘤菌的固氮能力高几倍），而且取决于土壤条件和栽培措施。因此，人们不仅要进行根瘤菌拌种，而且要加强农田管理并适时适量地施用磷、钾肥料和微量元素肥料（如硼肥、钼肥、铁肥等），只有这样才能更好地发挥根瘤菌的固氮能力。 自生固氮菌菌剂的使用 我国推广使用的自生固氮菌菌剂，主要由圆褐固氮菌和棕色固氮菌制成。这些自生固氮菌菌剂，对于小麦、水稻、棉花和玉米等农作物都有一定的增产效果。施用方式主要有基施（和农家肥拌匀后，以基肥的形式施用）、追施（和潮湿的肥土混合均匀，堆放三五天并拌入一些稀粪水后，浇在农作物的根部并覆盖土壤）和拌种（注意要在阴凉处拌种，拌种时不能拌入农药，并且在阴凉处晾干后再播种）。 多年的生产实践表明，农田中使用自生固氮菌菌剂的增产效果不很稳定。为此，目前科学家对于自生固氮菌的增产作用还有争论，有的认为是自生固氮菌的固氮作用起到了增产作用，有的则认为主要是自生固氮菌分泌的生长素起到了增产作用。可以肯定的是，单纯施用自生固氮菌菌剂不能满足农作物对氮素营养的全部需要，自生固氮菌菌剂的施用只能是提供农作物氮素营养和促进农作物生长的一种补充措施。 百度的，这个挺全的...

好氧固氮菌防止氧伤害其固氮酶的机制固氮酶对氧极其敏感，因此固氮作用必须在严格的厌氧条件下进行。这对于厌氧固氮菌当然不成问题。但是大多数固氮菌却是必须在有氧条件下才能生活的好氧菌，它们是如何解决需氧但又必须防止氧伤害其固氮酶这个矛盾的呢？已知有以下一些保护固氮酶免受氧伤害的机制：1．固氮菌保护固氮酶的机制⑴呼吸保护固氮菌属的许多细菌以其较强的呼吸强度迅速耗去固氮部位周围的氧，以使固氮酶处于无氧的微环境中而免受氧的伤害。⑵构象保护褐球固氮菌等有一种起着构象保护功能的蛋白质——Fe-S蛋白质Ⅱ，在氧分压增高时，它与固氮酶结合，此时，固氮酶构象发生改变并丧失固氮活力；一旦氧浓度降低，该蛋白便自酶分子上解离，固氮酶恢复原有的构象和固氮能力。2．蓝细菌保护固氮酶的机制进行产氧光合作用的蓝细菌普遍有固氮能力，其具有独特的保护固氮酶机制。分化有异形胞的丝状细菌在异形胞中进行固氮作用。异形胞是部分蓝细菌适应于有氧条件下进行固氮作用的特殊细胞。它有很厚的细胞壁，缺乏产氧光合系统Ⅱ，有高的脱氢酶和氢化酶活力，这些特性使异形胞保持高度的无氧或还原状态，固氮酶不会受氧的伤害。此外，异形胞还有高的超氧化物歧化酶活力，有解除氧毒害的功能；其呼吸强度也高于邻近的营养细胞。没有异形胞分化的蓝细菌有的将固氮作用与光合作用分开进行（黑暗下固氮，光照下进行光合作用），如织线蓝细菌属等；有的在束状群体中央失去光合系统Ⅱ的细胞中进行固氮作用，如束毛蓝细菌属；有的则通过提高细胞内过氧化物酶或超氧化物歧化酶活力以解除氧毒害，如粘球蓝细菌属等，以保护固氮酶。3．根瘤菌保护固氮酶的机制与豆科植物共生的根瘤菌以类菌体形式生活在豆科植物根瘤中，根瘤不仅提供根瘤菌以良好的营养环境，还为根瘤菌固氮酶提供免受氧伤害的场所。类菌体周围有类菌体周膜包着，膜上有一种能与氧发生可逆性结合的蛋白——豆血红蛋白（Lb），它与氧的亲合力极强，起着调节根瘤中膜内氧浓度的功能，氧浓度高时与氧结合；氧浓度低时又可释放出氧。从而既保证了类菌体生长所需的氧，又不致对其固氮酶产生氧伤害。非豆科植物共生根瘤菌（如共生在糙叶山麻黄根瘤中的豇豆根瘤菌）依靠非豆科植物所含的植物血红蛋白（具有与豆血红蛋白类似功能的蛋白）保护着固氮酶免受氧伤害。共生在赤杨、杨梅和山麻黄等非豆科植物根瘤中的弗兰克氏属放线菌在其营养菌丝末端膨大的球形囊——泡囊中进行固氮作用。泡囊与蓝细菌的异形胞相似，有保护固氮酶免受氧伤害的功能。

根瘤菌中含有固氮酶，可以将空气中的氮气转化为硝酸盐，供植物吸收利用。

最大的区别就是一个是自生固氮菌，一个是共生固氮菌。圆褐固氮菌根瘤菌

互利关系

一般是根部,比如豆科植物,根瘤菌(root nodule bacteria)是与豆科植物共生,根瘤菌可以将大气中的无机氮转化为有机氮,但是它从植物体内获取营养,在生态系统中为消费者根瘤菌固氮的化学反应方程式为:2N2+3C+6H2O→4NH3+3CO2