根瘤菌（Rhizobium）#

物品名稱#

根瘤菌，是能與豆科植物共生形成根瘤、固定大氣中氮氣的土壤細菌，被譽為「天然氮肥工廠」。

發現者#

荷蘭微生物學家馬丁努斯·貝耶林克（Martinus Beijerinck）。1888 年他從豌豆根瘤中首次分離出純培養的根瘤菌，並證明其固氮能力，命名為 Bacillus radicicola，後改屬名 Rhizobium。

發現年份#

1888 年。

特性#

• 形態：革蘭氏陰性桿菌，好氧，具鞭毛可運動；在根瘤內可膨大為不能分裂的「類菌體」。
• 共生固氮：透過固氮酶將大氣中的氮氣（N₂）還原為氨，供植物利用。
• 宿主專一性：不同根瘤菌種與特定豆科植物匹配，經「結瘤因子」訊號分子互相辨識。
• 互利交換：植物提供光合產物（碳源）與缺氧的根瘤環境，細菌提供氨——這是「氮素—碳素」交換的經典共生。

用途#

• 生物肥料：根瘤菌接種劑（拌種）廣泛用於大豆、苜蓿、花生等豆科作物，減少化學氮肥用量。
• 綠肥與輪作：豆科作物輪作或間作可為後作補充氮素，維持地力。
• 生態修復：用於退化土壤與礦區復育，重建植被與土壤氮素。

歷史#

• 1838 年：布森戈證實豆科植物能從空氣中取得氮素，但機制未明。
• 1888 年：貝耶林克分離出根瘤菌純培養，確立細菌固氮的共生機制。
• 1889 年起：德國諾貝爾與希爾特納等人開發根瘤菌接種劑，商業化生物肥料問世。
• 20 世紀：化學哈柏法固氮（1913）興起後，根瘤菌研究轉向分子機制。
• 1970 年代至今：固氮基因（nif）、結瘤因子與根瘤菌—豆科植物訊號交換被逐步解明；生物固氮基因工程（如讓穀物固氮）成為前沿目標。

影響#

根瘤菌的發現揭開了生物固氮之謎，是植物—微生物共生研究的里程碑；全球每年由根瘤菌固定的氮素達數千萬公噸，是農業永續與減少碳排化肥的核心角色。

相關條目#

• 1676-細菌、大腸桿菌、乳酸桿菌