Rhizobium

Rhizobium knuter i røtter. Kilde: Wikimedia Commons

Hva er Rhizobium?

Rhizobium Det er en slekt av bakterier som har evnen til å fikse nitrogen fra atmosfæren. Generelt er bakterier med evnen til å fikse nitrogen kjent som rizobios. Disse forholdene mellom planter og mikroorganismer har blitt studert mye.

Disse prokaryotene lever i symbiotiske forhold til forskjellige planter: belgfrukter, for eksempel bønner, alfalfa, linser, soyabønner, blant andre. De er spesielt assosiert med røttene sine og bidrar til planten nitrogenet de trenger.

Planten tilbyr i mellomtiden bakteriene et tilfluktssted. Dette nære symbiotiske forholdet forårsaker sekresjon av et molekyl kalt Leghemoglobin. Denne symbiosen gir en viktig andel av n₂ I biosfæren.

I dette forholdet forårsaker bakteriene dannelse av knuter i røttene, som skiller seg fra de så kalt "bakteroidene".

Funksjoner i Rhizobium

- Bakteriene i sjangeren Rhizobium De er hovedsakelig kjent for sin evne til å fikse nitrogen og etablere symbiotiske forhold til planter. Faktisk regnes det som et av de mest dramatiske forholdene som eksisterer i naturen.

- De er heterotrofe, noe som indikerer at de må få sin energikilde for organisk materiale.

- Rhizobium Den vokser normalt under aerobe forhold og knutene dannes ved en temperatur på 25 til 30 ° C og en optimal pH på 6 eller 7.

- Nitrogenfikseringsprosessen krever lave oksygenkonsentrasjoner for å beskytte nitrogenase (enzymet som katalyserer prosessen).

- For å håndtere høye oksygenmengder har det et protein som ligner på hemoglobin som er ansvarlig for å kidnappe oksygen som kan gripe inn i prosessen.

- De symbiotiske forholdene som disse prokaryotene etablerer med belgfrukter har høy økologisk og økonomisk innvirkning.

- Det er en gram -negativ bakterie.

- Det er mobil.

- Den har to lag med cellevegg, de første karbohydrater og protein, og de andre lipidene og karbohydratene.

- Infeksjonsprosessen er ikke lett, den innebærer en serie trinn der bakteriene og planten påvirker celledelingsaktiviteter, genuttrykk, metabolske funksjoner og morfogenese.

Infeksjonsprosess

Rizobios finnes på bakken, der de koloniserer røttene og klarer å komme inn i anlegget. Generelt begynner kolonisering på rothår, selv om en infeksjon også er mulig gjennom små lisjoner i epidermis.

Kan tjene deg: coanoflagellados

Når bakteriene klarer å trenge gjennom det indre av planten, opprettholder den vanligvis en tid i de intracellulære rommene i grønnsaken. Når utviklingen av nodulene fortsetter, kommer Rhizobios inn i cytoplasmaet til disse strukturene.

Utvikling og type knuter

Utviklingen av nodulene involverer en serie synkrone hendelser i begge organismer. Nodulene er klassifisert som visse og ubestemte.

Førstnevnte stammer fra celledelinger i den interne cortex og har en vedvarende apikal meristem. De er preget av å ha en sylindrisk form og to differensierte områder.

På den annen side skyldes de spesifikke knutene fra celledelinger i to eller i den ytre delen av rotbarken. I disse tilfellene er det ingen vedvarende meristem og dens form er mer sfærisk. Den modne nodulen kan utvikles ved cellevekst.

Bakteroiddannelse

I nodulen oppstår differensieringen i bakteroider: fikseringsformen til n₂. Bakteroidene, sammen med plantenes membraner, danner symbiosomet.

I disse mikrobio-plantekompleksene er grønnsaken ansvarlig for å gi karbon og energi, mens bakterien produserer ammoniakk.

Sammenlignet med de frie livsbakteriene, opplever bakterien en serie endringer i transkriptom, i all sin cellulære struktur og i metabolske aktiviteter.

Alle disse endringene foregår for å tilpasse seg et intracellulært miljø, der det eneste målet er nitrogenfiksering.

Planten kan ta denne nitrogenforbindelsen som skilles ut av bakteriene og bruke den til syntese av essensielle molekyler, for eksempel aminosyrer.

De fleste arter av Rhizobium De er ganske selektive når det gjelder antall gjester som kan infisere. Noen arter har bare en gjest.

I kontrast er et lite antall bakterier preget av å være promiskuøst og ha et bredt spekter av potensielle gjester.

Attraksjon mellom rhizobios og røtter

Belgfrukter utskiller kjemiske midler som tiltrekker seg bakterier. Når bakteriene og roten er i nærheten, oppstår en serie hendelser på molekylært nivå.

Rotflavonoider induserer gener i bakterier Nikke. Dette fører til produksjon av oligosakkarider kjent som LCO- eller NOD -faktorer. LCO -ene blir med i reseptorene, dannet av Lysine, på rothårene, og starter dermed signalhendelsene.

Det kan tjene deg: Tiny Hymenis: Kjennetegn, morfologi, livssyklus

Det er andre gener -i tillegg til Nikke- involvert i symbioseprosessen, for eksempel EXO, NIF og Fastsette.

Leghemoglobin

Leghemoglobin er et molekyl av protein natur, typisk for det symbiotiske forholdet mellom rhizobio og belgfrukter. Som navnet tilsier, er det ganske likt et bedre kjent protein: hemoglobin.

Som sin blodanalog, har Leghemoglobin særegenheten ved å presentere en stor affinitet for oksygen.

Ettersom fikseringsprosessen som oppstår i nodulene påvirkes negativt av høye oksygenkonsentrasjoner, er proteinet ansvarlig for å beholde det for å holde systemet i orden.

Taksonomi

Omtrent 30 arter av Rhizobium, Å være den mest kjente Rhizobium cellulosilyticum og Rhizobium legosarum.

Disse tilhører Rhizobiaceae -familien, som også huser andre sjangre: Agrobacterium, Allorhizobium, Parhizobium, Neorhizobium, Shinella og Sinorhizobium.

Rekkefølgen er rhizobial, klassen er alphaproteobacteria, Phylum Proteobacteria og Kingdom Bacteria.

Morfologi

- Rizobios er bakterier som selektivt infiserer røttene til belgfrukter.

- De er preget av å være gram -negativ, de har forskyvningskapasitet og formen deres minner om en stokk.

- Dimensjonene er mellom 0,5 og 0,9 mikrometer brede og 1,2 og 3,0 mikrometer i lengde.

- Det skiller seg fra resten av bakteriene de lever i bakken ved å presentere to former: fri morfologi som finnes i jordsmonn og den symbiotiske formen i sin plantegjest.

- Utover kolonienes morfologi og farging av gram, er det andre metoder som bakteriene i sjangeren kan identifiseres Rhizobium, som inkluderer tester for næringsbruk, for eksempel katalasetest, oksidase, karbon og nitrogenbruk. På samme måte har molekylære tester for identifikasjon blitt brukt, for eksempel anvendelse av molekylære markører.

Habitat

Generelt viser Rizobios som tilhører Rhizobiaceae -familien, særegenheten ved å assosiere hovedsakelig med planter fra Fabaceae -familien.

Kan tjene deg: Streptococcus spyttarius: Kjennetegn, morfologi, dyrking

Familien Fabaceae inkluderer belgfrukter -Granos, linser, alfalfa, bare for å nevne noen kjente arter for deres gastronomiske verdi-.

Familien tilhører angiosperms, og er den tredje mest tallrike familien. De er vidt distribuert i verden, og dekker fra tropiske regioner til arktiske områder.

Bare en art av ikke -legume -plante er kjent som etablerer symbiotiske forhold til Rhizobium: Parasponea, En slekt av planter fra Cannabáceas -familien.

I tillegg avhenger antall assosiasjoner som kan etableres mellom mikroorganismen og planten av mange faktorer. Noen ganger er assosiasjonen begrenset av bakterienes art og arter, mens det i andre tilfeller avhenger av planten.

På den annen side, i sin frie form, er bakterier en del av jordens naturlige flora -til noduleringsprosessen oppstår-.

Selv om det er belgfrukter og rhizobios på bakken, er ikke dannelse.

Fordeler og applikasjoner

Nitrogenfiksering er en avgjørende biologisk prosess. Det innebærer å ta nitrogen i atmosfæren, i form av n₂ Og det reduseres til NH₄⁺.

Dermed kan nitrogen komme inn og brukes i økosystemet. Prosessen er av stor betydning i forskjellige typer miljøer, enten det.

Tilsynelatende er nitrogen et element som begrenser, i de fleste tilfeller avlingsvekst og fungerer som en begrensende komponent.

Fra det kommersielle synspunktet kan Rhizobia brukes som potender i landbruket takket være deres evne til å fikse nitrogen. Derfor er det en handel relatert til prosessen med inokulering av disse bakteriene.

Rizobio -inokulering har veldig positive effekter på plantenes vekst, vekt og antall frø som den gir. Disse fordelene er eksperimentelt bevist av dusinvis av studier med belgfrukter.

Referanser

1. Allen, e. K., & Allen, eller. N. Biokjemiske og symbiotiske egenskaper ved rhizobia. Bakteriologiske gjennomganger.
2. Poole, s., Ramachandran, v., & Terpolilli, j. Rhizobia: Fra saprofytter til endosymbionter. Naturen vurderer mikrobiologi.
3. Somasegaran, p., & Hoben, h. J. Håndbok for Rhizobia: Metoder i belgfrukt-rhizobium-teknologi. Springer Science & Business Media.