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生固氮菌微生物是指與一些綠色植物互利共生的固氮微生物，如根瘤菌。根瘤菌在土壤中分布廣泛，但是只有秦如刀豆科植物的根內(nèi)才能固氮。根瘤菌固定的氮素，占自然界生物固氮總量的絕大部分。具有比在土壤中單獨(dú)生活時(shí)高得多的固氮能力。兩者不形成共生體，聯(lián)合固氮作用是指某些固氮微生物在植物根系、葉面以及動(dòng)物腸道中生活時(shí)。宿主也不形成特異分化的結(jié)構(gòu)。這類固氮菌稱聯(lián)合固氮菌。罕見的聯(lián)合固氮細(xì)菌有拜葉林克菌屬、固氮菌屬、雀稗固氮菌(Azotobactpaspali生脂固氮螺菌(Azospirillumlipoferum糞產(chǎn)堿菌、芽孢桿菌屬、假單孢菌屬、克雷伯菌屬和腸桿菌等。

　　根瘤菌和豆科植物的共生固氮作用是一種有實(shí)際經(jīng)濟(jì)意義的生物固氮類型。共生生物固氮機(jī)理、根瘤菌的形態(tài)生理、遺傳進(jìn)化、生態(tài)學(xué)和分子生物學(xué)等都得到深入研究,常見的自生固氮微生物包括以圓褐固氮菌為代表的好氧性自生固氮菌、以梭菌為代表的厭氧性自生固氮菌，以及以魚腥藻、念珠藻和顫藻為代表的具有異形胞的固氮藍(lán)藻（異形胞內(nèi)含有固氮酶，可以進(jìn)行生物固氮）

　　草蘭染色陰性，實(shí)驗(yàn)室條件下根瘤菌為(0.50.9μm1.23．0μm大小的桿菌。無芽孢。細(xì)胞單個(gè)或成對(duì)，常成群排列。幼齡時(shí)能運(yùn)動(dòng)，快生型根瘤菌具周生鞭毛，而慢生型根瘤菌具單生鞭毛。幼齡細(xì)胞染色均勻，但老齡菌體細(xì)胞由于積聚有不染色且折光性強(qiáng)的聚β—羥基丁酸顆粒，而染色不均勻或成環(huán)節(jié)狀。細(xì)胞外可形成大量黏液物質(zhì)。

　　根瘤菌形態(tài)經(jīng)歷不同變化。從土壤進(jìn)入根內(nèi)時(shí)為很小的桿菌。隨著根瘤發(fā)育，與豆科植物營共生時(shí)。進(jìn)入根瘤細(xì)胞內(nèi)的菌體逐漸膨大或分叉，成為梨形、棒槌形、T形或Y形，染色后呈明顯的環(huán)節(jié)狀。這些特殊形態(tài)的根瘤菌稱為類菌體。類菌體形成之前，即可能開始固氮，類菌體充分幼稚階段，即進(jìn)行旺盛的固氮過程?？焐透鼍拇箢惥w具有固氮功能而失去繁殖能力，而含菌組織中另一類正常的小桿菌仍堅(jiān)持有繁殖能力，從根瘤中分離培養(yǎng)的根瘤菌實(shí)際上是這種小桿菌的后代?；墚愷B(yǎng)型生活，利用有機(jī)物作為碳源和能源。分解糖類不產(chǎn)氣，有些種類可產(chǎn)生微量的酸?？衫娩@鹽或硝酸鹽為氮源，但僅有無機(jī)氮源時(shí)生長不良，大多數(shù)根瘤菌需植物性氮素物質(zhì)如酵母汁、豆芽汁等才生長良好。非共生條件下根瘤菌的氮源以化合態(tài)氮為主，分予態(tài)氨不能作為主要氮源。很多氨基酸可促進(jìn)根瘤菌生長。根瘤菌生長需要有豐富的維生素B各種礦質(zhì)營養(yǎng)，尤其對(duì)磷的要求較高。其他如鎂、鈣、鐵、鉬、鈷等元素都是*的

　　但對(duì)氧的要求不高。大多數(shù)根瘤菌的適生長溫度在2530℃之間。生長的適宜pH值在6．57．5之間。根瘤是豆科植物和根瘤菌共生形成的特殊形態(tài)，嚴(yán)格好氧。旱根瘤菌同氮的場(chǎng)所。

　　還有內(nèi)生菌和非豆科植物、藍(lán)紐菌和植物、藍(lán)細(xì)菌和真菌之間的共生固氮以及細(xì)菌和水稻、玉米等禾本科植物的聯(lián)合固氮作用。除豆科植物與根瘤菌之間的共生固氮作用外。

　　孢囊抱子球形或梨形、無鞭毛、不運(yùn)動(dòng)。微好氣菌，放線菌中的非豆科植物共生固氮菌弗蘭克菌屬(Frankia能誘導(dǎo)多種植物形成具有固氮效應(yīng)的根瘤。菌絲分枝。有些種可產(chǎn)生黃、棕、褐等各種水溶性色素。

　　如滿江紅魚腥藍(lán)細(xì)菌(Anabaenaazolla與水生蕨類滿江紅共生固氮，藍(lán)細(xì)菌中念珠藍(lán)細(xì)菌屬和魚腥藻屬可以與一些植物共生具有固氮作用。這種共生體的固氮效率很高。而且滿江紅含有較多的易降解有機(jī)物，國南方水稻田中是一種很有價(jià)值的水田綠肥。

　　自生固氮微生物是指能夠在自由生活狀態(tài)下固氮的微生物總稱。在自然界，自生固氮微生物種類很多，分散地分布在細(xì)菌和藍(lán)細(xì)菌的不同科、屬和不同的生理群中；并大致可以分為光合細(xì)菌和非光合細(xì)菌兩類。前者如紅螺菌、紅硫細(xì)菌和綠硫細(xì)菌等，其中的某些種類可與其它微生物聯(lián)合而相互有利；后者的種類很多。根據(jù)非光合細(xì)菌的自生固氮菌對(duì)氧的需求，可以分為厭氧的細(xì)菌如梭狀芽胞桿菌；需氧細(xì)菌如自生固氮菌、貝捷林克氏固氮菌、固氮螺菌等；以及兼性細(xì)菌如多粘芽胞桿菌、克魯伯氏桿菌、腸桿菌等。自生固氮微生物中的某些種類，在有些情況下可以與植物進(jìn)行聯(lián)合固氮。