豆科植物根上的根瘤菌

要想保证植物的正常生长，氮、磷、钾三大营养元素缺一不可。尤其是氮，在作物生长中起着非常重要的作用。它是植物中氨基酸的组成部分，氨基酸是蛋白质的组成部分，而叶绿素对植物的光合作用起着决定性的作用。

众所周知，我们周围的空气体中几乎含有70%的氮气。如此大量的氮完全可以满足植物生长的需要。遗憾的是，大多数植物无法直接吸收空气体中的氮，只能依靠氮肥来保证作物的生长发育。然而，有一种豆科植物与众不同，它可以直接利用空气体中的氮。

我们熟悉的大豆、豌豆、蚕豆、扁豆等等，都属于豆科植物的果实或种子。为什么豆科植物可以利用空气体中的氮气？原来土壤中有一种根瘤菌，它们体内有具有生物活性的固氮酶，可以将大气中的氮还原成植物可以直接利用的氨。植物学家称这个过程为生物固氮。由于土壤中的根瘤菌侵入豆科植物的根细胞，使根细胞强烈分裂生长，从而在根部形成“小肿瘤”。当豆科植物与根瘤菌建立共生关系时，植物为根瘤菌的生存提供矿质营养和能量，而根瘤菌又能固定大气中的游离氮，为植物的生长提供氮素，这是一种相互依存的双赢关系。

实际上，土壤中有许多固氮微生物，通常根据它们的习性分为两类:一类是能在土壤中独立生存的自固定微生物；另一类是需要与植物共生的共生固氮微生物，如与豆科植物共生的根瘤菌。