生物菌介绍

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。共生固氮效率比自生固氮体系高数十倍。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）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。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。

 

硅酸盐细菌

    硅酸盐细菌作为菌肥，在前苏联和我国研究较早、应用较多。一些研究认为硅酸盐细菌(Silicate bacteria)由于其生命活动作用可将含钾矿物中的难溶性钾溶解出来供作物利用，并将其称为钾细菌，用这类菌种生产出来的肥料叫硅酸盐菌肥，俗称钾细菌肥。
   (一)硅酸盐细菌肥料的应用基础
硅酸盐细菌一方面由于其生长代谢产生的有机酸类物质，能够将土壤中含钾的长石、云母、磷灰石、磷矿粉等矿物的难溶性钾及磷溶解出来为作物和菌体本身利用，菌体中富含的钾在菌死亡后又被作物吸收；另一方面它所产生的激素、氨基酸、多糖等物质促进作物的生长。同时，细菌在土壤中繁殖，抑制其它病原菌的生长。这些都对作物生长、产量提高及品质改善有良好作用。
   (二)硅酸盐细菌种类及其生产应用
硅酸盐细菌主要指胶冻样芽胞杆菌(Bacillus mucilaginosus)的一个变种或环状芽胞杆菌(B.circulans)、及其它经过鉴定的菌株。B.circulans是得到国际承认的菌株，有文献表明其有一定毒力，需慎重对待。但我国和前苏联学者一般认为硅酸盐细菌是指胶冻样芽胞杆菌(Bacillus mucilaginosus)，国际上现已承认其分类上的名称。后来有些研究表明某些非硅酸盐细菌也有类似的分解钾磷的功能。
   硅酸盐细菌在选择培养基平板上，菌落表面湿润而光滑，质地粘稠并有弹性，无色透明隆起度大，像半颗玻璃珠；菌体长杆形，大小为4～7微米×1～1.2微米，连同荚膜，大小为7～10微米×5～7微米，荚膜比菌体大10～15倍，有时甚至有2～4层荚膜。需要说明的是荚膜的产生、大小、层数与培养基的营养成分密切相关，营养丰富时，不形成荚膜或荚膜较小，反之荚膜大而肥厚，层数增多，荚膜的有无是鉴别硅酸盐细菌的重要形态特征。菌体两端钝园，菌体中往往有1～2个大脂肪类颗粒。此外，菌体中央还能形成粗大的椭圆形芽胞。革兰氏染色阴性，用复红染色能清晰地看到硅酸盐细菌形态特征。
   硅酸盐细菌对营养条件要求不高，对环境条件适应性强。在无氮培养基上长得很好，形成丰满的富弹性、粘稠半颗玻璃珠状的菌落，但固氮能力不高，一般每利用1克糖固定1～3毫克氮。在有氮培养基上也能生长，如牛肉膏培养基，但比在无氮培养基上长得慢些，菌落个也小，荚膜也小。硅酸盐细菌能水解和利用淀粉，在含有淀粉的培养基中不形成荚膜或荚膜很小，易形成芽胞。培养的最适宜温度是25～35℃，合适的培养pH值范围为7.5～8.0。
目前的硅酸盐细菌肥料剂型主要是草炭吸附的固体剂型，其生产条件、工艺要求、质量要求和使用条件同于一般的微生物肥料，主要用于缺钾地区。我国农业土壤中的缺钾问题日趋明显，而我国钾素化肥生产能力严重不足，每年需要进口。实际上土壤中钾的总含量并不缺乏，只是速效钾供应不足，研究和开发利用解钾微生物，阐明其作用机理是微生物肥料研究和应用中的一个重要课题。硅酸盐细菌肥料适宜施用的作物种类多，在棉花、烟草、甘薯、水稻、玉米和果树等上表现出较好的效果，产量的增加达10％左右，并能提高品质。施用方式主要为拌种、穴施和根外追肥。

 

根瘤菌

   根瘤菌与豆科植物共生，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。这种共生体系具有很强的固氮能力。已知全世界豆科植物近两万种。据统计蝶形花亚科的植物98%以上能形成根瘤固氮。含翔草亚科约90%；云实亚科约28%。

   根瘤菌有快生和慢生两种类型，快生型根瘤菌在YMA平板上3-5天内菌落直径为2-4mm，其代时为2-4h。慢生型根瘤菌在YMA平板上5-7天内菌落直径不超过1mm，其代时为6-8h或更多。也存在生长中间型。

   根瘤菌为化能异养菌。不同根瘤菌对维生素和生长素的需求各不相同，根瘤菌在好气条件下生长，但必须在低氧分压下方能固氮。适宜生长的pH是6.5-7.5，一般大豆、豇豆的根瘤菌较耐酸，苜蓿根瘤菌较耐碱。生长最适温度25-30℃，但有些根瘤菌能在4℃或42℃生长。

   根瘤菌是通过豆科植物根毛、侧根杈口(如花生)或其他部位侵入，形成侵入线，进到根的皮层，刺激宿主皮层细胞分裂，形成根瘤，根瘤菌从侵入线进到根瘤细胞，继续繁殖，根瘤中含有根瘤菌从侵入线进到根瘤细胞，继续繁殖，根瘤中含有根瘤菌的细胞群构成含菌组织。根瘤菌进入这些宿主细胞后被一层膜套包围，有些菌在膜套内能继续繁殖，大量增加根瘤内的根瘤菌数，以后停止增殖，成为成熟的类菌体；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。与宿主的共生关系是宿主为根瘤菌提供良好的居住环境、碳源和能源以及其他必需营养，而根瘤菌则为宿主提供氮素营养。

   快生型根瘤菌细胞一般含有大质粒1-3个，其大小范围为90×106-250×106，这些质粒携带有不同功能的基因，如结瘤基因、固氮基因、细菌素基因、宿主专一性基因、胞外多糖基因和色素基因等，证明有些根瘤菌的结瘤、固氮基因只存在于质粒上，有些则同时存在于质粒和染色体上。

   在所有固氮生物中，根瘤菌与豆科植物共生，具最强固氮能力，如苜蓿与根瘤菌共生固氮量为125-335kgN/公顷·年。豆科植物广泛存在于粮食作物、牧草、绿肥、药材、蔬菜、观赏植物及经济林木中。在栽种粮食作物、种草、种树中尽可能增加豆科种类，新引种豆科植物，接种相应的根瘤菌，可大大提高产量，广泛开发利用根瘤菌资源。能促进豆科植物发展，增加生物固氮量。

 

光合细菌

  光合细菌(简称PSB)是地球上出现最早、自然界中普遍存在、具有原始光能合成体系的原核生物，是在厌氧条件下进行不放氧光合作用的细菌的总称，是一类没有形成芽孢能力的革兰氏阳性菌，因具有细菌叶绿素和类胡萝卜素等光合色素，而呈现一定颜色。PSB菌广泛存在于地球生物圈的各处，在水产养殖中，能够降解水体中的亚硝酸盐、硫化物等有毒物质，实现充当饵料、净化水质、预防疾病、作为饲料添加剂等功能，光合细菌适应性强，能忍耐高深度的有机废水和较强的分解转化能力，对酚、氰等毒物有一定有忍受和分解能力等特点，它的诸多特性，使其在无公害水产养殖中具有巨大的应用价值。

光合细菌的生物学特性
   光合细菌广泛分布于自然界的土壤、水田、沼泽、湖泊、江海等处，主要分布于水生环境中光线能透射到的缺氧区。光合细菌的适宜水温为15—400C,最适水温为28­­­­­­­­—360C。PSB菌体营养丰富，它的细胞干物质中蛋白质含量高达到65%以上，其蛋白质氨基酸组成比较齐全，细胞中还含有多种维生素，尤其是B族维生素极为丰富，Vb2、叶酸、泛酸、生物素的含量也较高，同时还含有大量的类胡萝卜素、辅酶Q等生理活性物质。因此，光合细菌具有很高的营养价值，这正是它在水产养殖中作为培水饵料及作为饲料添加成分物质基础。
光合细菌在有光照缺氧的环境中能进行光合作用，利用光能进行光合作用，利用光能同化二氧化碳，与绿色植物不同的是,它们的光合作用是不产氧的。光合细菌细胞内只有一个光系统，即PSI，光合作用的原始供氢体不是水，而是H2S （或一些有机物），这样它进行光合作用的结果是产生了H2，分解有机物，同时还能固定空气的分子氮生氨。光合细菌在自身的同化代谢过程中，又完成了产氢、固氮、分解有机物三个自然界物质循环中极为重要的化学过程。这些独特的生理特性使它们在生态系统中的地位显得极为重要。
在水产养殖中运用的光合细菌主要是光能异养型红螺菌科(Rhodospirillaceae)中的一些品种，例如沼泽红假单胞菌(Rhodop seudanonas palustris)；
在自然界淡、海水中通常每毫升含有近百个PSB菌，光合细菌的菌体以有机酸、氨基酸、氨和醣类等有机物和硫化氢作为供氧体，通过光合磷酸化获得能量，在水中光照条件下可直接利用降解有机质和硫化氧并使自身得以增殖，同进净化了水体。

 

丛枝菌根

1885年, 德国植物生理学和森林学家Frank 首创“菌根” ( Fungus - root 即Mycorrhiza) 这一术语。菌根是自然界中一种普遍的植物共生现象, 它是土壤中的菌根真菌菌丝与高等植物营养根系形成的一种联合体。共生真菌从植物体内获取必要的碳水化合物及其他营养物质, 而植物也从真菌那里得到所需的营养及水分等, 从而达到一种互利互助、互通有无的高度统一。它既具有一般植物根系的特征, 又具有专性真菌的特性。 菌根是植物在长期的生存过程中, 与菌根真菌一起共同进化的结果。它的存在, 既有利于提高植物抗御不良环境的能力, 促进植物生长, 也有利于菌根真菌的生存。这种关系有时会发展到双方难分难舍的程度, 植物缺乏菌根无法生存下去, 而菌根菌缺乏必需的植物根系共生则无法完成生活史, 不能继续繁殖。 1989 年, Harley 根据参与共生的真菌和植物种类及它们形成共生体系的特点, 将菌根分为7 种类型, 即丛枝菌根、外生菌根、内外菌根、浆果鹃类菌根、水晶兰类菌根、欧石楠类菌根和兰科菌根。 早在1900 年, 人们就知道分布最广、与农业生产关系最为密切的一种内生菌根真菌, 它们能在植物根细胞内产生“泡囊”(vesicules) 和“丛枝” (arbuscles) 两大典型结构, 名为泡囊- 丛枝菌根(vesicular - arbuscular mycorrhiza , VAM) 。由于部分真菌不在根内产生泡囊, 但都形成丛枝, 故简称丛枝菌根(arbuscular mycorrhiza , AM)。植物根系被丛枝菌根真菌感染形成菌根后, 根系的外部形态很少或几乎没有发生变化, 用肉眼一般很难区别出有无丛枝菌根形成。丛枝菌根真菌进入植物根系皮层细胞后, 在适当条件下原初的菌丝可发育成泡囊、丛枝、根内菌丝或(和) 根内孢子等结构, 经染色等技术处理后, 在显微镜下才能观察到。