第一节 细菌和真菌在自然界中的作用（共3篇）（共3篇）
1.第一节 细菌和真菌在自然界中的作用 篇一
本节课是在学生已经了解生态系统及细菌和真菌知识的基础之上,而进行的一节生物教学活动。为了激发学生的.学习兴趣，首先教师提出“如果自然界中没有细菌和真菌将会是什么状况？”等问题，让学生带着饶有兴趣的问题去思考、探讨细菌和真菌在自然界中的作用，实践着主动学习的学习方式。然后让学生举出发生在自己身上或自己身边的细菌和真菌使人和动物患病的例子。使学生明白细菌和真菌对人类和动植物有害的一面，并积极探讨如何防治这些疾病。这部分内容的教学更贴近学生的生活实际。
在“细菌和真菌与动植物共生”的教学中，更注重让学生借助实物、图片及文字介绍，在教师的引导下，分组探讨根瘤等共生现象的形成机理及意义，并进一步讨论了发生在动物和人体内的共生现象及其作用。在此基础之上，通过课后材料“以菌治虫”，让学生知道细菌和真菌还有有利的一面。使学生学会辩证地看待问题。
在“评价实验方案”的技能训练中，特别注重学生对实验设计的科学性进行反思，这是提高探究能力的重要环节。在教师的指导下，通过对三个实验方案的评价、分析，明白了各个实验方案可行或不完善的理由，更有利于培养学生设计实验方案的能力。
2.第一节 细菌和真菌在自然界中的作用 篇二
1 AM真菌与植物互作的效应
1.1 AM真菌提高植物养分吸收能力
AM真菌对磷作用最为显著,普遍改善和提高了宿主植物磷营养状况[3,4],首先根外菌丝扩大了植物根系的吸收面积[5],之后磷以多聚磷酸盐颗粒的形式通过无横隔的菌丝随原生质环流向根内快速运输(20 mm·h-1),为根内磷运输速率的10倍[6]。同时,AM真菌对土壤有机磷的活化和利用具有重要作用[7]。近年研究发现AM真菌对氮的吸收也有一定作用,但效应并不稳定。像Hodge等[8]对长叶车前(Plantago lanceolata)植物接种Glomus hoi可以增加植物氮吸收能力。但是Reynolds等[9]在氮胁迫条件下发现接种AM真菌对5种多年生植物的无机和有机氮吸收均没有影响。除此之外,AM真菌对铜、锌等营养也具有重要的改善作用。
1.2 AM真菌改变植物生育期及生殖能力
AM真菌可以改变开花植物生殖特性[10],进而影响授粉者与植物之间的交互作用[11]。AM真菌能够促进多种观赏花卉像矮牵牛(Petunia hybrida)、翠菊(Callistephus chinensis)、凤仙花(Impatiens balsamina)[12]、小苍兰(Freesia hybrid)[13]及蔬菜如黄瓜[14]提前开花,增加植株结果数。Wolfe[15]对柳叶菜科植物Chamerion angustifolium 研究发现,当AM真菌侵染之后,植物具有较大花序和较高株高,蜜蜂对植物授粉次数明显变多,植株产种量增大。
AM真菌提高植物对逆境的抗性能力。AM真菌能提高植物抗干旱能力,主要通过改善宿主植物的磷氮营养,增大植物根系面积和改变根系形态,提高根系对水分的吸收,或者通过菌丝直接吸水等途径提高植物对水分的吸收[16],提高植物水分利用效率,增强植物光合作用能力。近年研究表明菌根株能适应胁迫环境很大程度上依赖于NtAQP1(1号水通道蛋白)的卓越功能,这种专一性运输水的通道蛋白大量存在于动物及植物中。Porcel[17]等以2种烟草为对象研究了NtAQP1基因的表达受到抑制时对AMF的侵染方式和共生效率的影响,结果发现二者在干旱和正常浇灌情况下根的侵染方式相似,但是干旱胁迫条件下NtAQP1介导的水分运输增强对AM共生效率有很大的影响。
另外,AM真菌可通过完全建成的共生体来防御病原对植物的伤害[18]和减轻线虫发病程度[19]。
2 AM真菌对植物种群生长发育及种间互作的作用
植物种间的共存受到资源异质性、植物根系深度及形态、植物物候和种子萌发特性等方面影响,和其它的生物因子(如草食动物、病原物等)一样,AM真菌影响着物种共存和竞争。
AM真菌分为根内和根外结构两部分。根内部分包括根内菌丝、丛枝和泡囊,根内菌丝由根细胞间的胞间菌丝和根细胞内的胞内菌丝组成;根外结构是与根内菌丝相通的菌丝网。根外菌丝的生长发育状况影响着AM真菌的功能,不同的AM真菌菌丝数量及形态和分布范围存在着很大差异。以紫花苜蓿为例,不同AM真菌种类的根外菌丝数量及形态不同,Glomus intraradices的根外菌丝长度、菌丝密度、根外菌丝覆盖面均大于Glomus mosseae[20]。根外菌丝形态及数量的不同与植物磷养分状况有着显著的相关性[21],这就说明菌丝的养分吸收和运输效率可能是由AM真菌种类决定的。然而,目前研究仅限Glomus属,应进一步开展关于不同科属真菌的根外菌丝网与共生宿主植物的研究。
在自然生态系统中,植物根系间通过AM真菌的根外菌丝形成了连接植物的菌丝桥。研究表明,同种和不同种植物根系间均可形成菌丝桥,在植株间养分传递及生态系统养分循环中有重要作用。菌丝网主要是由球囊霉科(Glomeraceae)和巨孢囊霉科(Gigasporaceae)的真菌形成的,球囊霉科真菌在植物根内分配较多的真菌生物量[22]并形成泡囊,而巨孢囊霉科则主要是形成根外菌丝。在群落根际错综复杂的格局中,菌根通过菌丝有时可以将某种植物多余的养分运输到其周围的植物,氮的转移就是一例[23]。Watkins等[24]用14C标记CO2证明狗牙根(Cynodon dactylon)可以通过与之相连的丛枝菌根的菌丝桥从长叶车前(Plantago lanceolata)获得相当于其光合量0~10%的碳水化合物。AM真菌通过菌丝桥改变种内和种间竞争,因此,一个物种丰富度及形态变化将影响同种和其它种的丰富度和形态大小。
植物与AM真菌之间存在着相互选择性。最初人们认为植物与AM真菌之间没有宿主专一性或者选择性很低。随着孢子形态学鉴定和对自然群落植物根系进行分子手段研究证实,植物与AM真菌之间存在选择性,不同植物喜欢特定的AM真菌群落。越来越多研究发现不同AM真菌群落的功能也不相同,对宿主植物生长及改善营养的能力存在较大差异,不同AM真菌种类改善植株磷营养的能力是有差异的,巨孢囊霉科的真菌(Gigasporaceae)具有改善宿主植物磷营养的功能[25]。植物获得的营养决定了其种间竞争能力,AM真菌可以通过调整宿主植物营养状况来改变植株种群的竞争能力。当植物被改善磷养分能力低的AM真菌种类侵染时仍能生长良好,可能是这些植物在生态系统中成为优势种的原因,因此AM真菌影响着植物的共存。
AM真菌做为一种生物资源显著影响着物种共存和养分资源分配。植物对土壤中养分资源的竞争,不仅受植物本身,还受根内AM真菌种类的影响。在一个群落中,不同植物对菌丝体这种生物资源竞争能力不同,导致个体对菌根反应存在差异。当种间植物根系内AM真菌种类不同,生物资源获取以及分配将发生变化,从而影响植物种间竞争。
3 AM真菌与植物生态系统功能
3.1 AM真菌多样性与植物多样性的关系
大量研究表明,AM真菌的种群丰富度与植物种群丰富度以及群落多样性具有高度相关性,并显著影响植物群落结构。随着真菌多样性增加,植物物种多样性随之增加,没有变化或者减少。van der Heijden等[26]在野外和温室条件下研究草本植物发现,高的AM真菌多样性可以导致高的植物多样性。当AM真菌种类增加到8~14种时,群落的物种多样性和生产力达到最高,与单个AM真菌存在相比物种多样性增加105%。Grime[27]进行控制试验发现宿主植物间通过菌丝网络相互作用,亚优势种能够在优势种的存在下得以生存,接种菌根真菌的小区具有更高的植物多样性。在高草草原及澳大利亚半干旱草本植物群落,AM真菌降低了物种多样性[28]。之所以存在这种差异,是因为群落中植物多样性与生态系统功能的关系是由优势植物特性及其菌根依赖性所决定的。Urcelay和Díaz[29]对草地生态系统进行研究表明,AM真菌的作用既取决于优势植物的菌根依赖性,同时也取决于处于从属地位植物的菌根依赖性。
近年研究发现,AM真菌存在功能多样性。Maherali和Klironomos[25]提出,不同的AM真菌家族存在着功能补偿:球囊霉科的真菌(Glomeraceae)功能是防御真菌病原物,巨孢囊霉科的真菌(Gigasporaceae)帮助宿主植物改善磷营养。当这两个家族的菌根真菌同时出现的时候,提高了植物地上生产力。Vogelsang等[30]发现接种混合菌剂(6种AM真菌)与单个菌剂,植物生物量没有差别,指出真菌种类的功能特性比真菌多样性更为重要。然而,到目前为止AM真菌基因型及基因型表达水平与营养吸收等之间的关系还不清楚,因此能否用功能组来解释AM真菌群落对植物生长及养分吸收中的作用还有待进一步研究。
与此同时,植物的多样性也深刻影响着AM真菌的群落组成和生物多样性,宿主植物种类、生活环境对AM真菌的种类和空间也起着决定性作用。增加植物生物多样性能增加AM真菌的孢子生产量和生物多样性。
3.2 AM真菌多样性与植物生产力
在不同生态系统和试验条件下,AM真菌对植物生产力产生的影响不尽相同。模拟北美植物群落和高草草原生态系统,AM真菌使植物初级生产力增加近2倍。大量研究表明,在控制条件下磷的吸收可以提高90%,养分状况改善是AM真菌提高植物生产力的机制之一[4]。而在人为控制条件下[27]和模拟欧洲石灰性草原的研究[4],AM真菌仅改变共存物种的营养分配并没有对植物生产力产生影响。
4 结论
植物根系和真菌共同形成的菌根在生态系统中广泛分布,作为生态系统的重要组成部分,丛枝菌根真菌的存在和多样性直接或者间接影响着植物多样性和生态系统功能。因此,应该加深对菌根生物学方面的研究,加快AM真菌类群的调查及鉴定,筛选出不同应用目的的菌种或菌株(抗病、抗盐碱、抗虫等),加快AM真菌在植物生态系统中的实际应用。
摘要：丛枝菌根(Arbuscular Mycorrhizal,AM)真菌是一类能与大多数陆地植物形成共生体的根际微生物,在自然界分布广泛。该文从4个方面介绍丛枝菌根真菌相关研究进展,即(1)在植物个体水平上,AM真菌主要提高宿主植物的养分吸收能力,并对植物生育期及生殖能力产生影响;(2)在种群水平上,AM真菌通过庞大的地下菌丝网络改变植物间的资源分配,改变物种间竞争力,对植物种群生长发育及种间互作产生作用;(3)在生态系统中,AM真菌多样性与植物多样性具有高度相关性,同时对生态系统的生产力产生重要影响。
3.第一节 细菌和真菌在自然界中的作用 篇三
-------张春仙
一、教学设计的指导思想：
本节的教学总的设计思想是想通过多种开放式的教学活动，构建多维互动的课堂教学形式，努力体现现代学习方式的主动性、独立性、独特性、体验性和问题性。以教师为引导，以体验为红线，以思维为主攻，让学生生动活泼地展开探究式学习，引导学生能够从多角度、多层次、比较全面地认识自然界中细菌和真菌的作用。
二、教学内容分析： 本课时教学内容为第五章《细菌和真菌在生物圈中的作用》中第一课时，是在学习了前一章分布广泛的细菌和真菌的基础上展开的，主要学习三方面内容：作为分解者参与物质循环、引起动物和人患病、与动植物共生，其中安排一个技能训练：评价实验方案。
本节内容主要涉及课程标准中规定“细菌和真菌与人类生活的关系”和细菌和真菌在生态系统中的作用等内容。细菌和真菌在生态系统中的作用已经在第一单元第二章第四节生态系统中作了初步的介绍，所以本节关于基本要领和原理的内容并不多，但是从科学技术与社会关系的角度看，本节的内容却相当丰富，为在教学中渗透STS教育提供了丰富的素材。
本节的重点:是细菌和真菌在物质循环中的作用。因为细菌和真菌在物质循环中起的重要作用,是生态系统中不可缺少的组成部分,要让学生明白这一点对其认识自然界中生物与环境是一个统一的整体有着重要的作用,因而这是本节的一大重点内容.而本节的
难点则是细菌和真菌与动植物共生的关系,因为共生这一概念是一个完全新的名词,如何让学生通过实例理解细菌,真菌与动植物间共生便成为本节的一大重点.三、学情分析：
本校初二年级的学生对生物学的学习热情较高，大部分同学的基础均不错，具备了独立完成探究实验和收集资料的能力。因而在此基础上我们尝试通过多种开放式的教学活动引导学生能够从多角度、多层次、比较全面地认识自然界中细菌和真菌的作用。
四、教学目标设计： 知识目标:
1、说出细菌和真菌在物质循环中的作用。
2、列举细菌、真菌对动植物及人类的影响。
3、从多角度、多层次比较全面地认识自然界中细菌和真菌的作用。能力目标:
1、培养学生课前探究的能力；培养学生收集资料、交流表达的能力；培养学生观察分析和评价能力。
2、通过对细菌和真菌与动植物和人类关系的认识，让学生体验从正反两个方面辩证地看问题。
情感目标:
1、向学生渗透STS教育。
2、引导学生选择健康的生活方式。
五、教学方法的设计：
多媒体演示法、分组实验法、观察法 学习过程
一、情境导入
思考并讨论问题：“假如没有真菌和细菌，生物圈会是什么状况呢？”。
二、自主探究，合作交流
学习任务一：举例说明细菌和真菌作为分解者促进物质循环。
1、以小组为单位，边看腐烂、生霉的水果和面包边观看课件，并结合教材第67页讨论题2，积极讨论造成这一现象的原因。
2、阅读和观察文中的内容，并在此基础之上讨论细菌和真菌在物质循环中发挥的作用。
(明确:在自然界的物质循环中，细菌和真菌把动植物遗体分解成二氧化碳、水和无机盐，这些物质又能被植物吸收和利用，进而制造有机物。细菌和真菌对于自然界中二氧化碳等物质的循环起着重要的作用。)学习任务二：举例说明细菌和真菌能引起动植物和人患病。
1、根据自己生活经验，举出所熟悉的细菌和真菌致人患病的例子，并分析某种疾病是哪种微生物危害所致。
2、观看课件展示细菌和真菌引起动植物和人患病的内容和图片,进一步了解患病的例子。
3、观察本地农作物患病的图片，认识农作物病害对农业生产的影响。
4、了解细菌和真菌使农业害虫致病的例子，认同以菌治虫的观点。学习任务三：了解细菌和真菌与动植物共生的现象。
1、观看大屏幕，观察地衣的生活环境和形态，然后请你描述一下什么叫“共生”。
2、观看大屏幕，观察豆科植物的根瘤，小组讨论根瘤的固氮过程。总结出生物固氮的优点。
3、列举菌类与动物共生的例子。学习任务三：尝试评价实验方案。
阅读教材提供的“评价实验方案”，分组讨论哪一个实验方案更能说明问题。
三、系统总结：
（引导学生对本节知识进行总结，构建知识体系。小组内进行交流。）
四、尝试应用：
1、每年的秋天,一部分植物会落叶.对落叶的处理方法有三种:焚烧,填湖,掩埋.晴分析,你会选择哪种处理方式。
2、有些细菌和真菌可以计生在动植物体内,使他们患病;有些细菌和真菌也能与动植物共生.那应该怎样看待细菌和真菌与动植物的关系？
五、诊断评价：
1．判断题：
（1）细菌和真菌在自然界的物质循环中起着重要的作用（）
（2）枯草杆菌能使梨和香蕉等水果腐烂（）
（3）地衣属于真菌（）
（4）有些细菌和真菌共同生活在一起，彼此无联系，叫共生（）
2.臂癣、甲癣等是由（）引起的。
A.寄生虫 B.真菌 C.链球菌 D.病毒
3.对自然界物质循环起重要作用的是（）
A.腐生细菌 B.寄生细菌 C.病原菌 D.螺旋菌
4.细菌和真菌对环境的作用是（）
A.破坏
B.保护
C.调节物质 D.无作用