2025年大學(xué)《生物科學(xué)》專業(yè)題庫——植物與土壤微生物相互關(guān)聯(lián)機(jī)制考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、名詞解釋（每題4分，共20分）1.根際2.菌根3.植物促生菌（PGPR）4.誘導(dǎo)系統(tǒng)性抗病性（ISR）5.根際際二、簡(jiǎn)答題（每題8分，共40分）1.簡(jiǎn)述植物通過根分泌物影響根際微生物群落的主要方式。2.闡述菌根真菌增強(qiáng)植物養(yǎng)分吸收（特別是磷）的主要機(jī)制。3.比較植物與土壤中PGPR和PGPB對(duì)植物的主要益處及其不同的作用機(jī)制。4.描述植物與土壤微生物之間可能存在的直接相互作用（非營(yíng)養(yǎng)獲取）及其例子。5.列舉至少三種影響植物-土壤微生物互作的關(guān)鍵土壤環(huán)境因子，并簡(jiǎn)述其作用。三、論述題（每題20分，共40分）1.詳細(xì)論述植物-微生物互作在提高植物抗逆性（如抗旱、抗病）方面的作用機(jī)制，并結(jié)合實(shí)例說明。2.結(jié)合當(dāng)前研究進(jìn)展，論述解析復(fù)雜根際/土壤微生物群落結(jié)構(gòu)與功能及其與植物互作關(guān)系的主要研究方法，并分析其優(yōu)缺點(diǎn)。試卷答案一、名詞解釋1.根際：指植物根系周圍直接接觸土壤的區(qū)域，其范圍通常由根分泌物擴(kuò)散所及。這個(gè)區(qū)域的環(huán)境（如養(yǎng)分、水分、pH、微生物群落）因受根系活動(dòng)的影響而與土壤主體部分有所不同。**解析思路：*定義根際的核心是植物根系的直接影響范圍，強(qiáng)調(diào)其與土壤主體環(huán)境的差異性，以及與根分泌物的關(guān)系。2.菌根：指某些真菌與植物根系相互共生形成的特殊結(jié)構(gòu)。真菌的菌絲體侵入植物根皮層細(xì)胞內(nèi)或細(xì)胞間，形成菌根器官，從而增強(qiáng)植物對(duì)水分和養(yǎng)分的吸收能力。**解析思路：*定義菌根是真菌與植物的共生關(guān)系，強(qiáng)調(diào)菌根的結(jié)構(gòu)特征（菌絲侵入）及其對(duì)植物的主要功能（增強(qiáng)吸收）。3.植物促生菌（PGPR）：指生活在植物根際，能夠通過產(chǎn)生植物激素、溶解礦物質(zhì)、固定氮?dú)?、抑制植物病原菌等多種方式，促進(jìn)植物生長(zhǎng)的細(xì)菌。**解析思路：*定義PGPR是根際細(xì)菌，強(qiáng)調(diào)其“促生”特性，并列舉其促進(jìn)植物生長(zhǎng)的主要方式。4.誘導(dǎo)系統(tǒng)性抗病性（ISR）：指某些土壤微生物（通常是PGPR）與植物建立互作后，能夠誘導(dǎo)植物在整個(gè)植株（而非僅接觸部位）系統(tǒng)性增強(qiáng)抵抗多種病原菌侵染的能力。**解析思路：*定義ISR是特定微生物誘導(dǎo)的、系統(tǒng)的抗病性，強(qiáng)調(diào)其誘導(dǎo)者和作用范圍（全身性）。5.根際際：指緊鄰根模區(qū)、由根分泌物作用形成的，微生物濃度和活性顯著高于根模區(qū)外土壤的微域環(huán)境。通常被認(rèn)為是根際微生物活動(dòng)最活躍的區(qū)域。**解析思路：*定義根際際是根模區(qū)內(nèi)部的微域環(huán)境，強(qiáng)調(diào)其微生物濃度和活性的高特點(diǎn)，以及與根分泌物的關(guān)系。二、簡(jiǎn)答題1.植物通過根分泌物影響根際微生物群落的主要方式包括：*提供碳源：植物根系分泌的糖類、氨基酸、有機(jī)酸等易被微生物利用，作為其生長(zhǎng)繁殖的能量和碳骨架，從而吸引特定微生物定殖。*影響微生物代謝：不同的分泌物具有不同的化學(xué)性質(zhì)，可以篩選出能夠耐受或利用特定分泌物的微生物，從而影響群落組成。*指導(dǎo)微生物定殖：某些分泌物可以作為信號(hào)分子，引導(dǎo)特定有益微生物向根表定殖。*改變土壤物理化學(xué)環(huán)境：分泌物可能改變根際的pH、粘度等，進(jìn)而影響微生物的生存和活動(dòng)。**解析思路：*從碳源供應(yīng)、化學(xué)信號(hào)、環(huán)境塑造等多個(gè)角度闡述分泌物對(duì)微生物群落組成和功能的影響機(jī)制。2.菌根真菌增強(qiáng)植物養(yǎng)分吸收（特別是磷）的主要機(jī)制：*擴(kuò)大吸收范圍：菌根真菌的菌絲體比植物根系本身要長(zhǎng)得多，可以深入到植物根系難以到達(dá)的土壤微域，有效擴(kuò)大養(yǎng)分（如磷）的吸收范圍。*提高吸收效率：菌根真菌細(xì)胞壁含有獨(dú)特的酶（如磷酸酶），能夠?qū)⑼寥乐须y溶性的磷酸鹽轉(zhuǎn)化為植物易于吸收的形式。*降低運(yùn)輸成本：植物為菌根真菌提供光合作用產(chǎn)生的碳源，而菌根真菌為植物高效吸收磷等營(yíng)養(yǎng)元素，這是一種互利的能量與物質(zhì)交換。**解析思路：*重點(diǎn)突出菌根在吸收范圍、轉(zhuǎn)化能力和成本效益方面的優(yōu)勢(shì)，解釋其如何促進(jìn)磷吸收。3.比較植物與土壤中PGPR和PGPB對(duì)植物的主要益處及其不同的作用機(jī)制：*PGPR(PlantGrowthPromotingRhizobacteria-植物促生根際細(xì)菌)：主要益處是促進(jìn)植物生長(zhǎng)（如固氮、解磷解鉀、產(chǎn)生植物激素如IAA、溶解礦物質(zhì)）。作用機(jī)制通常涉及直接提供養(yǎng)分、刺激植物生理活動(dòng)或間接抑制病原菌。*PGPB(PlantGrowthPromotingBacteria-植物促生細(xì)菌，廣義概念，包含根際和非根際細(xì)菌)：除了包含PGPR的功能外，還包括一些生活在非根際土壤但對(duì)植物有益的細(xì)菌，如能夠幫助植物抵抗重金屬毒性的細(xì)菌。其機(jī)制多樣，可能包括產(chǎn)生抗生素、溶菌酶抑制病原菌，或與植物形成系統(tǒng)抗性（如ISR）。**解析思路：*區(qū)分PGPR和PGPB（注意PGPB是更廣泛的概念），分別列出其主要益處，并側(cè)重解釋其實(shí)現(xiàn)益處的不同核心機(jī)制（PGPR偏營(yíng)養(yǎng)和激素，PGPB機(jī)制更多樣，可包含ISR）。4.植物與土壤微生物之間可能存在的直接相互作用（非營(yíng)養(yǎng)獲?。┘捌淅樱?直接防御：植物根系分泌的某些化學(xué)物質(zhì)（如酚類化合物、病程相關(guān)蛋白PRPs）可以直接抑制或殺死土壤中的病原菌。*信息交流：植物和微生物可以通過分泌和感知信號(hào)分子（如細(xì)菌的N-乙酰葡糖胺、真菌的麥角甾醇衍生物）進(jìn)行通訊，影響彼此的生長(zhǎng)或行為。*協(xié)同抗逆：某些微生物可以直接幫助植物抵抗脅迫，如通過分泌茉莉酸類似物誘導(dǎo)植物系統(tǒng)性抗性（ISR），或直接降解植物產(chǎn)生的有毒脅迫物質(zhì)。**解析思路：*提出非營(yíng)養(yǎng)獲取的直接互作類型，如化學(xué)防御、信息交流、協(xié)同抗逆，并給出具體的例子或機(jī)制說明。5.列舉至少三種影響植物-土壤微生物互作的關(guān)鍵土壤環(huán)境因子，并簡(jiǎn)述其作用：*土壤有機(jī)質(zhì)含量：有機(jī)質(zhì)是微生物的主要食物來源，其含量和組成影響微生物群落結(jié)構(gòu)和功能，進(jìn)而影響其對(duì)植物的相互作用（如提供碳源、分解難溶性養(yǎng)分）。*土壤pH值：影響微生物的酶活性、質(zhì)子泵功能以及植物根分泌物和根系磷脂的組成，從而改變微生物群落組成和植物-微生物互作方式。*土壤水分狀況：水分不僅影響微生物的存活和代謝活動(dòng)，也影響根分泌物的釋放和擴(kuò)散，是調(diào)控根際微生物群落動(dòng)態(tài)的關(guān)鍵因子。**解析思路：*選擇三個(gè)關(guān)鍵因子（有機(jī)質(zhì)、pH、水分），從微生物生存、代謝、群落結(jié)構(gòu)到植物-微生物互作鏈條上，簡(jiǎn)述每個(gè)因子的影響。三、論述題1.詳細(xì)論述植物-微生物互作在提高植物抗逆性（如抗旱、抗?。┓矫娴淖饔脵C(jī)制，并結(jié)合實(shí)例說明。*提高抗病性機(jī)制：PGPR/PGPB通過產(chǎn)生抗生素、溶菌酶等直接抑制病原菌；產(chǎn)生植物激素（如IAA、ABA）調(diào)節(jié)植物防御反應(yīng)；誘導(dǎo)系統(tǒng)性抗病性（ISR），使植物全身獲得對(duì)多種病原菌的廣譜抗性。例如，固氮菌*Pseudomonasputida*菌株P(guān)CL1400與番茄互作可誘導(dǎo)ISR，顯著提高番茄對(duì)灰霉病的抗性。*提高抗旱性機(jī)制：某些PGPR能夠提高植物體內(nèi)保護(hù)性物質(zhì)（如脯氨酸、糖類）的含量；調(diào)節(jié)植物氣孔導(dǎo)度，減少水分蒸騰；幫助植物修復(fù)膜系統(tǒng)損傷；改善土壤結(jié)構(gòu)，提高保水能力。例如，*Bacillussubtilis*菌株BD56與小麥互作，能提高小麥幼苗在干旱脅迫下的存活率，可能與產(chǎn)生植物激素和抗氧化物質(zhì)有關(guān)。*綜合機(jī)制：植物-微生物互作通過調(diào)節(jié)植物生理狀態(tài)、增強(qiáng)抗氧化能力、激活防御相關(guān)基因表達(dá)等多方面途徑，綜合提升植物的抗逆性。**解析思路：*分別針對(duì)抗病和抗旱兩種主要抗逆性，詳細(xì)闡述PGPR/PGPB等微生物的具體作用機(jī)制（直接抑制、激素調(diào)節(jié)、誘導(dǎo)系統(tǒng)抗性、生理調(diào)節(jié)等），并結(jié)合具體微生物-植物組合的實(shí)例加以佐證，最后進(jìn)行總結(jié)。2.結(jié)合當(dāng)前研究進(jìn)展，論述解析復(fù)雜根際/土壤微生物群落結(jié)構(gòu)與功能及其與植物互作關(guān)系的主要研究方法，并分析其優(yōu)缺點(diǎn)。*宏觀生態(tài)學(xué)方法：傳統(tǒng)培養(yǎng)法，通過分離純化獲得純菌株，研究其功能。優(yōu)點(diǎn)是可以獲得純培養(yǎng)物進(jìn)行功能驗(yàn)證，操作相對(duì)簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)是無法反映微生物在自然群落中的真實(shí)狀態(tài)和多樣性，可能丟失大量無法培養(yǎng)的微生物。*分子生態(tài)學(xué)方法（以高通量測(cè)序?yàn)橹鳎夯?6SrRNA基因測(cè)序或宏基因組測(cè)序，分析微生物群落結(jié)構(gòu)和多樣性。優(yōu)點(diǎn)是能夠檢測(cè)幾乎所有可培養(yǎng)和部分不可培養(yǎng)的微生物，提供群落組成信息。缺點(diǎn)是難以直接揭示功能，數(shù)據(jù)量巨大，分析復(fù)雜，且基因豐度不絕對(duì)代表實(shí)際功能貢獻(xiàn)。*穩(wěn)定同位素示蹤技術(shù)：利用穩(wěn)定同位素（如13C,1?N）標(biāo)記的碳源或氮源，追蹤物質(zhì)在植物-微生物系統(tǒng)中的流動(dòng)路徑，揭示微生物對(duì)養(yǎng)分的利用以及與植物的碳交換。優(yōu)點(diǎn)是能直接研究功能，揭示營(yíng)養(yǎng)循環(huán)等過程。缺點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)復(fù)雜，成本較高，可能只關(guān)注特定標(biāo)記元素的去向。*微生物組學(xué)（Metatranscriptomics/Metaproteomics）：分析群落中的轉(zhuǎn)錄組或蛋白質(zhì)組，了解微生物群落的功能活性。優(yōu)點(diǎn)是能反映微生物實(shí)際的功能狀態(tài)。缺點(diǎn)是技術(shù)要求高，數(shù)據(jù)解讀復(fù)雜，可能受環(huán)境因素影響大。*微創(chuàng)建模與顯微技術(shù)：利用顯微成像技術(shù)（如共聚焦激光掃描顯微鏡、電子顯微鏡）結(jié)合特定探針（如熒光標(biāo)記的抗體、綠熒光蛋白GFP標(biāo)記的菌株），可視化根際微生物的定殖位置和空間結(jié)構(gòu)。優(yōu)點(diǎn)是提供直觀的空間信息。缺點(diǎn)是通常只能研究少數(shù)標(biāo)記的微生物或