共生和非共生固氮的区别

什么是共生固氮

共生固氮是指生活在根瘤中的共生细菌对大气中的氮进行固氮。这些细菌与豆类等植物、豌豆、豆类、苜蓿和三叶草等豆荚植物保持互利关系。固定氮可以被同一土壤中的下一代豆类使用。

图 1：根瘤共生

共生菌首先感染根毛，形成鞘状内陷。由于细菌产生生长素，附近根细胞的增殖被诱导。这形成了根瘤。然后，细菌产生偏位血红蛋白，它捕获氧气以维持固定氮气所需的厌氧条件。固氮酶是参与固氮反应的酶，降低N还原反应的活化能₂ 成氨/NH₃.这种氨然后被转化为有机化合物，如氨基酸。

什么是非共生固氮

非共生固氮是指自由生活在土壤中的细菌对大气中的氮进行固氮。巴氏梭菌是一种厌氧菌，是一种非共生的固氮菌。另一种能固定大气氮的自由生活的好氧细菌是色球固氮菌。颗粒杆菌是一组可以直接从大气中获取氮的细菌。在热带气候地区，固氮菌和拜氏菌是参与固氮的主要菌种，为许多作物的生长提供养分。

图 2：两种固氮菌的作用

非共生固氮的两个主要步骤是氨的形成和硝化作用。氨是通过减少大气中的氮而形成的。然后，硝化细菌有助于将氨转化为亚硝酸盐和硝酸盐。氨被亚硝化单胞菌、亚硝化球菌和亚硝化螺菌转化为亚硝酸盐。然后，亚硝酸盐被硝化细菌、硝化螺菌、硝化球菌和硝化螺菌转化为硝酸盐。

共生和非共生固氮的相似之处

共生和非共生固氮的区别

定义

共生固氮是指植物向细菌提供生态位和固定碳以换取固定氮的共生关系的一部分，而非共生固氮是指一群自养细菌在生物体内进行的生物固氮过程。以需氧或厌氧方式游离于土壤中，不依赖于植物。

细菌栖息地

共生固氮细菌与植物共生，而非共生固氮细菌在土壤中自由生活。

形成氮化合物

在共生固氮过程中会形成氨、氨基酸和脲化物，而在非共生固氮过程中会形成氨、亚硝酸盐和硝酸盐。

补充

共生细菌为其宿主产生氮，而非共生细菌在土壤中提供氮。

例子

固氮菌有苜蓿根瘤菌、三叶根瘤菌、豆类根瘤菌等，非共生固氮菌有固氮菌、乙氏杆菌、粒杆菌等。

结论

共生固氮是与植物共生共生的共生细菌固氮，而非共生固氮是自由生活的土壤细菌固氮。共生固氮和非共生固氮的主要区别在于每个过程中涉及的固氮细菌的类型。

参考：

1. Shreeja D.“共生和非共生固氮细菌。”印度土壤管理，2016 年 7 月 20 日，可在此处获取

图片提供：

1. Joyline Chepkorir 撰写的“根瘤共生” – 自己的作品 (CC BY-SA 4.0)，来自 Commons Wikimedia2。 “氮循环”作者：Cicle_del_nitrogen_de.svg：*Cicle_del_nitrogen_ca.svg：Johann Dréo（用户：Nojhan），翻译 de Joanjoc d'après 图片：Cycle azote fr.svg.衍生作品：Burkhard（谈话）Nitrogen_Cyclederiv.jpg作品：Raeky（谈话）——Cicle_del_nitrogen_de.svgNitrogen_Cycle.jpg（CC BY-SA 3.0）来自Commons Wikimedia