豆科植物作为一种共生固氮植物与根瘤菌共生结瘤固氮是生态系统中提供有效氮的重要来源，约占全球生物固氮的40％。由此受到很多科学家的关注，在固氮机理、共生代谢及固氮菌遗传学方面已取得了重要进展。目前已研究的共生固氮豆科植物仅占已知豆科植物资源的0.5％，因此系统比较研究不同属种豆科植物的固氮结构——根瘤也有一定的意义。 黄土高原豆科植物约有49属200多种，是黄土高原生态系统中有效氮的主要供应者，在改良土壤，保护生态系统方面具有重要作用。本论文以生长在陕西、甘肃黄土高原的豆科21属34种常见豆科植物为材料，采用植物形态解剖学的方法，首次系统的研究不同属种豆科植物根瘤的形态结构特点、显微和超微结构以及根瘤菌的结构特征。研究结果为这些植物的分类提供了一定的依据，为进一步研究该地区的豆科结瘤植物及其共生根瘤菌，为黄土高原豆科植物根瘤菌的开发利用，促进黄土高原的土壤改良及生态系统的保护提供基础资料。其研究结果如下： 采集根瘤的过程中发现在水分充足地带如河滩、田埂、树林等处的豆科植物容易结瘤且长势较好，而荒坡、沙地等缺水处的豆科植物结瘤较少并且形状小。另外，同种豆科植物在湿润条件下容易结瘤，在干旱条件下不易结瘤。表明豆科植物的结瘤情况与环境关系密切，受环境条件的影响。 通过比较研究表明，根瘤生长在主根和侧根上或者仅生在侧根上，外表白色、粉红色或浅棕色。30种植物的根瘤呈圆形和长圆形，陕西、甘肃黄土高原重要豆科植物根瘤的显徽及超徽结构研究其中有的有分叉，有的根瘤呈念珠状。4种根瘤为扇形，且有分枝。有的根瘤表面有饰纹，如红小豆的圆形根瘤表面密布有红色条纹。根瘤的直径大小也不一样，其中最小的是百脉根的根瘤，直径为0.8~;较大的根瘤，如紫荆根瘤直径可达18rn幻n。根瘤结构都由4部分组成，由外向内依次为:保护层、皮层、鞘细胞层和中心组织(侵染组织)。据统计，不同种植物的根瘤中上述各部分细胞的层数不同。中心组织占根瘤的总面积与中心组织中侵染细胞所占的百分比不成正相关。白车轴草(Tr扣lium rePens Linn.)、紫花首蓓(M sativa Linn.)等中心组织占总根瘤面积比较大，侵染细胞也较多，有一些植物虽然中心组织占总根瘤面积比较大，但其侵染细胞却较少，如紫荆中心组织比为76.7%，而侵染细胞比为25.0%。 对白车轴草(Tr如zium rePensL咖.)和紫花首蓓(人份J才卿gosativaLinn.)根瘤的超微结构进行观察发现:在中心组织的侵染细胞中，分布有大量的线粒体、高尔基体、核糖体及内质网。白车轴草根瘤侵染细胞中的拟菌体圆形或椭圆形，有明显的周膜、拟菌体细胞壁和质膜，在根瘤发育过程中，周膜活动旺盛，有时相邻拟菌体的周膜发生融合，在周膜附近常分布有大量的内质网、高尔基体以及高尔基体小泡，似与周膜融合有关。紫花首稽拟菌体椭圆形、长棒形，甚至有的拟菌体呈分枝状。二者拟菌体细胞质中分布着大量的核糖体和纤维状的核物质。在白车轴草中还有染色很深的多聚磷酸盐颗粒。 对沙打旺(Astr哪笋lus adeu絮ns pall.ev.人uangheensis)根瘤的显微和超微结构研究发现:其根瘤显微结构都由4部分组成，由外向内依次为:保护层、皮层、鞘细胞层和中心组织(侵染组织)。在中心组织的侵染细胞中，拟菌体的衰老具有一定的规律，开始拟菌体的周膜和细胞壁变得凹凸不平，但周膜仍几乎较紧的包裹着拟菌体，细胞质染色变浅，纤维状的核物质不明显，并出现大量的p一多轻基丁酸盐(PHB)颗粒，沿着拟菌体的细胞壁分布。后来，拟菌体的周膜开陕西、甘肃黄土高原重要豆科植物根瘤的显徽及超微结构研究始变得模糊，细胞质凝缩为电子致密的团块状物质，与电子透明的区域相间排列，此时，PHB颗粒消失。