微生物与磷元素的转化

磷在生命活动中具有极为重要的作用，它是生物遗传物质核酸和细胞膜磷脂的重要组成成分，是生物细胞能量代谢的载体物质ATP的结构元素，不可或缺。

（一）自然界的磷素循环

自然界中磷只是在可溶性磷和不溶性磷（包括无机磷化合物和有机磷化合物）之间的转化和循环。自然界中可溶性磷的量是很少的，大多数磷以不溶性的无机磷存在于矿物、土壤、岩石中，也有少量的以有机磷的形式存在于有机残体中。因此，磷的生物地球化学循环包括三个基本过程：① 有机磷分解，即有机磷转化成可溶性的无机磷；② 无机磷的有效化，即不溶性无机磷转变成可溶性无机磷；③ 磷的同化，即可溶性无机磷变成有机磷的生物固磷。微生物参与了可溶性磷和不溶性磷的相互转化。

（二）有机磷的微生物分解

含磷有机物主要是核酸、卵磷脂和植酸。许多微生物能产生核酸酶、核苷酸酶和核苷酶，将核酸水解成磷酸、核糖、嘌呤或嘧啶。

卵磷脂是含胆碱的磷酸脂类化合物。氨化细菌，特别是一些芽孢杆菌分解卵磷脂的能力较强，如蜡质芽孢杆菌（Bacilluscereus）、星胞芽孢杆菌（B.asterosprus）和解磷巨大芽孢杆菌（B.megaterium var.phosphaticum）等。它们产生卵磷脂酶将卵磷脂水解成磷酸、甘油、脂肪酸和胆碱。

植酸磷是植物有机磷的主要形式。植酸酶（phytase）是催化植酸及其盐类水解成肌醇与磷酸或磷酸盐的一类酶的总称。该酶由phyA和phyB基因编码，目前已构建许多基因工程菌并得到高效表达，在提高饲料中有机磷的利用率方面已发挥了重要作用。真菌产植酸酶的能力较强，如曲霉、青霉、根霉等，其次是某些芽孢杆菌，如枯草芽孢杆菌（B.subtilis）、地衣芽孢杆菌（B.licheniformis）、解淀粉芽孢杆菌（B.amyloliquefaciens）等。

（三）无机磷的微生物转化

可溶性无机磷可直接被植物、微生物利用于生命活动而固定为有机磷。这一部分的数量是很有限的。自然界大多数的无机磷是存在于岩石中的难溶性和不溶性磷。这些无机磷不能被植物和大多数的微生物所利用。自然界中，只有少数微生物如芽孢杆菌属和假单胞菌属的一些种可以通过它们的生命活动将难溶性无机磷转化为可溶性状态，然后为植物和其他微生物所利用，即可提高土壤中磷的有效性。对于微生物的溶磷机制，提出了不同的假说，主要有以下几种：①认为微生物通过呼吸作用产生的二氧化碳溶于水后形成碳酸，和形成的其他有机酸都可溶解难溶性的无机磷；②微生物吸收阳离子时将质子交换出来，有利于不溶性磷的溶解。但这些假说都不能单一地很好解释各种现象。

国内外都有人分离筛选到这种能将难溶性无机磷转化为可溶性磷的细菌种，并制作成菌肥后施用于田间，但效果不一。