细菌和真菌在自然界中的作用
一，教学目标
1.说出细菌和真菌在物质循环中的作用。
2.运用细菌和真菌的知识，列举它们对动物、植物和人类的影响。
3.通过对细菌与真菌、动物与植物、人类之间关系的认识，可以从正反两个方面辩证地看待问题。
二，教学策略
学生已经知道细菌和真菌是生态系统中的分解者，但不清楚细菌和真菌如何促进物质循环。老师可以问“细菌和真菌在生态系统中扮演什么角色？”"细菌和真菌的主要营养途径是什么？""谁来举一个二氧化碳在自然界循环的例子？"等问题，引导学生进行讨论和交流。在此基础上，通过观察和思考活动，让学生清楚地了解物质循环的过程，明确细菌和真菌在物质循环中的重要作用，是生态系统不可或缺的组成部分。
关于“使动植物和人致病”、“与动植物共生”的教学，要有意识地引导学生从有益和有害两个方面去认识细菌和真菌与动物、植物和人的关系。除了教材中提供的具体事例外，教师使用的材料应尽量选取当地的具体事例，如收集当地常见动植物病害的标本。通过分析，明确细菌或真菌常引起动物、植物和人类的疾病，然后根据细菌和真菌的生存条件，讨论如何预防动物、植物或人类的疾病。在此基础上，教师引导学生阅读“与动植物一起生活”和“用细菌治疗昆虫”的内容，让学生明白细菌和真菌对动植物和人类都是有益的。通过“以菌治虫”等知识的学习，了解科技在实践中的价值。练习第一个和第二个问题可以作为这部分学习的反馈。
最后，教师要让学生评价“技能训练”中提供的实验方案。这个评价过程需要学生理性思考，所以教师要给学生足够的时间思考和讨论，让他们解释每个实验方案的可行性或不完善性，为学生学会选择最佳设计方案奠定基础。
三、参考答案
观察和思考
1.枯草芽孢杆菌以果实为营养源，通过分解果实中的有机物获得物质和能量，导致果实腐烂。
2.细菌和真菌在物质循环中扮演分解者的角色。它们把复杂的有机物分解成简单的无机物。这些无机物，如无机盐和二氧化碳，可以被植物利用，通过光合作用产生有机物，被动物食用。
3.细菌和真菌依靠现成的有机物生存。
技能培训
1.因为本实验方案的目的是研究细菌对植物残体的分解作用，所以在设置对照组时应控制其他可能影响实验结果的条件。也就是说，除了有没有细菌，其他条件应该是一样的，所以两组都要用同样的叶子。
2.因为细菌适合在潮湿的环境中生存。
3.在方案1中，A组为对照组，B组为实验组。在方案2中，A组为对照组，B组为实验组。在方案3中，A组为对照组，B组为实验组。
4.选项3更能说明问题。因为在实验之前，对照组和实验组的条件是完全一样的(都做了消毒)；实验结束后，除单一变量(接种和不接种)外，对照组和实验组处于相同的条件下(无菌条件)。可以看出，只有方案3消除了所有影响实验的干扰。因此，与方案1和方案2相比，方案3的实验结果更有说服力。
练习
1.因为豆科植物的根上有根瘤，根瘤菌就生活在根瘤里，可以固定空气中的氮，增加土壤中氮的含量。氮是植物生活中需要大量的物质。当植物得到大量的氮时，它们会茁壮成长。因此，在农业生产中，人们经常种植豆科植物来提高土壤肥力，达到增产的目的。
2.细菌和真菌广泛分布在生物圈中。有些细菌和真菌对动植物有益，有些对动植物有害，有些细菌和真菌对动植物是互利的。所以要辩证看待细菌、真菌和动植物的关系。
四。背景资料
细菌的营养模式
细菌的营养方式可以分为两类——异养和自养。大多数细菌是异养的，少数细菌是自养的。
所谓自养，就是细菌不需要从外界吸收现成的有机物，而是以二氧化碳为原料，为自己制造有机物。自养细菌可分为两类:一类细菌能氧化无机物，利用氧化无机物时释放的能量制造有机物，称为化能合成细菌。比如硫细菌把硫化氢氧化成硫磺，再把硫磺氧化成硫酸(2H2S+O22→2H2O+2S+能量，2S+3O2+2H2O→2H2SO4+能量)。硫细菌利用上述物质氧化释放的能量为自己制造有机物。另一种细菌含有光合色素——细菌叶绿素，可以利用光能为自己制造有机物，与绿色植物的光合作用非常相似，称为细菌光合作用。
甲癣和足癣
灰指甲又称甲癣，是指手指甲上的癣。受影响的指甲变色、暗沉、变厚、脆脆，由于甲沟发炎，指甲凹陷入沟内。如果是红色毛癣菌感染引起的，往往会侵犯指甲全层，最终破坏整个指甲。灰指甲是一种顽固的皮肤感染，无法自然治愈，但只要坚持治疗是可以治愈的。治愈灰指甲的关键是去除病甲，坚持服药。
足癣又称足湿，是由足癣引起的传染性皮肤病。这种癣发生在脚趾或脚底之间，表现为瘙痒、水疱、脱屑、糜烂甚至龟裂等症状。足癣患者的鞋子、袜子、浴巾都含有大量的足癣细菌。注意个人卫生，避免与患者接触，经常保持皮肤干燥(尤其是脚趾间)预防足癣，这一点非常重要。患脚癣后，要及时治疗。
Berberi和足湿气不一样。小檗是维生素B1缺乏症，表现为手脚麻木、无力、疼痛、腱反射消失、全身水肿甚至瘫痪等症状。严重的患者可能会出现心力衰竭。
人体内的菌群
胎儿是不育的。出生后，由于与空气、饮食等外界环境接触，数小时后会有大量细菌进入体内，并在胎儿体内合适的地方繁殖。所以，每个人身上都有大量的细菌。但是人体内有很多细菌是不致病的。这些细菌被称为正常菌群。人体内的正常菌群就是这些真菌和人在共同进化过程中形成的一个微生态系统。正常菌群在人体内分布广泛，肠道、口腔、阴道、皮肤储存的细菌数量最多，被称为四大细菌库。其中，肠道内的细菌数量最多，可分为三类:广义的乳酸菌，包括双歧杆菌、乳酸杆菌和链球菌；厌氧菌群，包括拟杆菌、真细菌、消化球菌、梭菌等。需氧菌群，包括肠杆菌、葡萄球菌、芽孢杆菌、酵母菌等。
玉米黑粉菌
玉米黑穗病是由黑穗病菌引起的危害玉米果穗的真菌性病害。常见的有黑穗病和丝黑穗病。其中，黑穗病在全世界玉米产区均有分布，在我国也有广泛分布。当黑穗病菌侵染玉米植株的地上部分，如腋芽、叶基、雌雄穗等，会随上述结构迅速生长，在侵染部位形成大大小小的病瘤。肿瘤一开始是银白色的，有光泽，里面是白色的，多汁。一段时间后，肿瘤表面变暗，略呈紫红色，内部呈灰黑色。脱水后外膜破裂，散出大量黑色粉末(冬孢子)。黑穗病和丝黑穗病的主要区别是，黑穗病的菌丝传播距离不远，基本上是局部侵染。如果女性耳朵的上半部分有病，其余部分仍然可以结果。防治上述病害的主要措施是:选育抗病品种；清理田间并实行轮作，及时清除病瘤或植株，加强田间管理；药物防治，如用多菌灵、五氯硝基苯等农药拌种、浸种或拌种。
小麦叶锈病
小麦叶锈病是由隐柄锈菌引起的真菌性病害，危害小麦叶片，通过气流传播。它是谷物锈病中分布最广、最常见的病害。叶锈病主要发生在小麦叶片中，有时发生在叶鞘和茎中。病菌侵染小麦叶片时，在叶片上形成许多分散的、不规则排列的圆形橙红色夏孢子堆，后期在叶片背面的表皮下产生椭圆形黑色冬孢子堆。这些病菌除了吸收植物养分外，还对叶表皮造成严重伤害，增加植物蒸腾。由于植物失水严重，籽粒灌浆不良，种子空瘪，导致减产。防治上述病害的主要措施是:选育和推广抗病、耐病品种；加强田间管理，精耕细作，控制夏菌源，及时播种，减少越冬菌源，等等；化学防治，如粉锈宁拌种，控制秋苗发病率，减少越冬菌源数量，延缓春季叶锈病流行等。
稻瘟病和棉花枯萎病
稻瘟病又称水稻热，是水稻的主要病害之一。病原体是稻瘟病菌。稻瘟病因发病时期和部位不同，分为秧稻瘟、叶稻瘟、救稻瘟、穗颈稻瘟和粒稻瘟。嫩叶上的病斑是稻瘟病的典型症状。发病初期，叶片上有小的深绿色斑点，后来变成褐色棱柱状斑点，斑点中心为青色。病情严重时，全株焦枯或变成白穗。病原体在受损的秸秆和种子上越冬，并通过风雨传播。气候温暖、多雨、多雾、氮肥过多、长期深水或缺水时，稻瘟病最流行。稻瘟病的防治方法有:选育抗病品种，播前消毒种子，改善稻田肥水管理，病后及时喷洒稻瘟净、春雷霉素等农药。
棉花枯萎病是一种严重危害棉花的病害，是国内外的检疫对象。病原体是尖孢镰刀菌。棉花从苗期到成长期都可能发病，但在真叶期和蕾铃期发病较重。真叶期，真叶死亡脱落，茎上常有一层由大分生孢子组成的淡红色色粉。蕾期株形矮小，叶片严重萎缩，枝叶半黄半绿，茎变脆易断，茎内导管暗褐色。真菌菌丝在种子、土壤和死棉杆中越冬。防治方法是:选择抗病品种，播种前用药液拌种(常用抗菌剂为402或多菌灵)，轮作(尤其是水旱轮作最好)，多施钾肥和氮肥，严格检疫。
豆科植物的根瘤
空气中有大量的分子氮，约占空气成分的80%。估计整个大气中大约有4×1015 t分子氮。然而，大多数植物只能从土壤中吸收结合态氮来合成自身的含氮化合物(如蛋白质)。土壤中的含氮化合物不是土壤本身固有的，而是在生物生命活动过程中逐渐积累起来的，其中很大一部分来自微生物的生物固氮作用。据估算，每年地球表面生物固氮总量约为108 t，其中豆科植物根瘤菌固氮量约为5.5× 107t，约占生物固氮总量的55%。
我国劳动人民早就知道豆科植物有肥田的作用。比如公元前1世纪的胜利之书(fán)就讲了瓜豆间作。公元5世纪，《齐·姚敏书》就指出了豆粮间作的好处。科学研究证明，每公顷大豆一生可固氮102 kg(折合成硫酸铵510 kg)。紫云英(又名红花)是我国南方稻田种植的绿肥作物，每公顷可收获鲜草约22 500 kg，其中含氮65 438+065 438+02.5 kg(换算成硫酸铵为525 kg)。因此，人们可以把豆科植物的根瘤比作巧妙的生物固氮植物。
科学研究证明，纯培养根瘤菌能单独固氮，但固氮能力很弱。根瘤菌必须进入豆科植物的根部，形成根瘤，才能在空气中固定大量的氮。也就是说，分子氮必须通过根瘤菌中固氮酶的催化作用转化为氨和氨的化合物。根瘤菌一方面将这些结合态氮供给豆科植物吸收利用，另一方面从豆科植物中吸收碳水化合物和无机盐来维持生命活动。
根瘤菌中有十几种根瘤菌，这些根瘤菌与豆科植物的关系比较特殊。也就是说，不是任何根瘤菌遇到任何豆科植物的根都能侵入并形成根瘤。比如豌豆的根瘤菌只能在豌豆、蚕豆等植物的根部形成根瘤；大豆根瘤菌只能在大豆根中形成根瘤，而不能在豌豆和苜蓿根中形成根瘤。根瘤菌与一种或多种相应的豆科植物之间的这种关系称为“互连种”关系。属于同一互连种的豆科植物可以利用彼此的根瘤菌形成根瘤，反之亦然。小种互连的原因是豆科植物的根毛能分泌一种特殊的蛋白质，根瘤菌细胞表面有多糖化合物，蛋白质与多糖化合物的结合具有选择性和特异性。
根瘤的形成过程大致如下:聚集在根毛顶端的根瘤菌分泌一种纤维素酶，可以溶解根毛的细胞壁，然后根瘤菌从根毛顶端侵入根的内部，产生侵染丝(即根瘤菌成行排列，外面包有一层粘液)。根瘤菌不断进入根毛，大量繁殖。在根瘤菌入侵的刺激下，根细胞分泌一种纤维素，包裹在被侵染的丝周围，形成分支或无分支的纤维素鞘，称为入侵线(图18)。侵入线一直延伸到根的内皮层。根的内皮层中的薄壁组织细胞在根瘤菌分泌的刺激下，产生大量的皮层细胞，从而使那里的组织膨胀，最后形成根瘤。
最小的根瘤只有米粒大小，最大的根瘤有黄豆大小。结节呈枣状、姜状、掌状或球形。结节含有红色素(豆血红蛋白)、褐色素和绿色素，因此结节呈褐色、灰褐色或红色。
根瘤菌的固氮是在常温常压下进行的。根瘤菌固氮比工业固氮需要更少的能量，而这种能量是绿色植物光合作用的产物，也就是说归根结底来自太阳能。因此，根瘤菌不仅具有固氮效率高、不污染环境的优点，而且具有成本低、收益高的优点。
根瘤菌的菌剂可以购买，也可以自制。这里介绍两种简单的自制方法:(1)干根瘤法:当根瘤菌的活性和繁殖达到最旺盛的阶段(豆科植物正处于盛花期)时，选择健康的植株，逐根挖起(避免损伤根瘤)，选择有粉红色根瘤的植株，剪去枝叶和细根，挂在通风处阴干备用。也可以在豆科作物收获期间选择并保留，但用量应多于盛花期保留的量。第二年春季播种时，剪去根瘤，放入干净的瓷缸中捣碎，加入无菌水或凉开水拌匀，即可进行拌种。一般每公顷用75 ~ 150个根瘤就够了。(2)鲜根瘤法:预先在苗圃中培育根瘤菌生长旺盛的豆类植物。在田间播种时，从苗圃的豆类植物中选择一个大的、粉红色的新鲜根瘤，将根瘤捣碎并拌种。这种方法只需要少量的根瘤(一般为每公顷75 ~ 150个根瘤)就能达到增产的目的。值得注意的是(1)根瘤菌不仅对不同的豆科植物具有选择性，而且对同一物种的不同豆科植物也具有选择性。接种不对，就没有增产的效果。(2)太阳中的紫外线能杀死根瘤菌，所以根瘤菌剂、干鲜根瘤和混合种子一定要放在阴凉处，避免阳光直射。(3)拌种要均匀，不要划伤种皮。(4)拌种时，每公顷豆类加钼酸铵75 ~ 150 g，增产效果更好。(5)种植豆科植物多年的土壤，如果继续种植这种豆科植物，应每年接种根瘤菌。这是因为根瘤菌在土壤中的结瘤能力往往下降，即使能结瘤，固氮效率也很低。
根瘤菌的固氮能力不仅取决于菌株(实际上人工培养的根瘤菌某些菌株的固氮能力往往比野生菌株高出数倍)，还取决于土壤条件和农业措施。增加磷、钾肥和微量元素肥料(硼肥、铁肥等)的施用。)和加强对作物的管理也是提高根瘤菌固氮效率的重要措施。