固氮作用（下）

固氮作用 (Nitrogen Fixation) -下
臺北市立建國高級中學生物科童禕珊老師/國立臺灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

根瘤菌是土壤中常見的桿菌，最早於1888年從豆科植物的根瘤中分離而得，因此命名為根瘤菌(rhizobium)。當根瘤菌感染豆科植物時，會經根毛進入植物根部，促進其內的皮層細胞增生，而形成根瘤；生活於根瘤組織中的根瘤菌會形成類菌體，類菌體的外層包覆著一層膜，膜上鑲嵌豆科血紅素，可控制氧氣擴散進入類菌體中，使類菌體能夠行呼吸作用產生能量，推動固氮作用的進行。單獨生活的根瘤菌不具固氮能力，唯有於根瘤形成類菌體時，才產生固氮能力；此外，不同豆科植物根瘤中所共生的根瘤菌並不相同，與植物間存在著密切的專一性。

除了豆科植物外，木麻黃、赤楊、楊梅等植物亦會形成根瘤，但其內的共生性固氮菌主要為放線菌(frankia)；放射菌較一般細菌能夠忍受高溫及乾旱的環境，共生時會促進植物根部膨大、分枝，叢生聚集成團塊狀；根部先端幼嫩部位的固氮能力較佳，老化後變成黑褐色，也逐漸失去固氮的能力。

有些藍綠菌會進入蘇鐵、竹柏等裸子植物的根部而形成根瘤，如念珠藻(Nostoc spp.)，念珠藻的藻絲中間具有圓柱狀的異形細胞，可行固氮作用；與根瘤菌不同的是，藍綠菌無論處在游離生活的狀態、或處在與植物共生的狀態，都具有固氮能力。

共生型固氮菌與植物的共生關係為互利共生，固氮菌可將空氣中游離氮氣固定於植物的根瘤內，並利用固氮酶催化氨(NH₃)的形成，氨溶於水可形成銨離子(NH₄⁺)，以供植物利用。而另一方面，豆科植物的根部可分泌生物素、維生素B1、醣類及氨基酸等有機養分，供應固氮菌生長所需，並藉此聚集大量固氮菌，以促進根瘤的增生。 此外，因共生性固氮菌均屬於好氣性的細菌，若根部土壤太密實、或含水量過高，會使土壤通氣不良，根瘤則不易形成；而若施用過多氮肥，植物將減少促進根瘤發育的物質之分泌，根瘤較不發達，固氮能力也會隨之減弱。

參考資料

http://book.tndais.gov.tw/Brochure/tech … h132-6.pdf
http://www.fengtay.org.tw/paper.asp?num=342
http://www.sciscape.org/news_detail.php?news_id=1259
http://tw.knowledge.yahoo.com/question/ … 5100918615

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