Rhizobium To rodzaj bakterii, które mają zdolność wiązania azotu z atmosfery. Ogólnie bakterie zdolne do wiązania azotu są nazywane ryzobiami. Te relacje między roślinami i mikroorganizmami były szeroko badane.
Te prokarioty żyją w symbiotycznych związkach z różnymi roślinami: między innymi roślinami strączkowymi, takimi jak fasola, lucerna, soczewica, soja..
Są szczególnie związane z jego korzeniami i dostarczają roślinie niezbędnego azotu. Roślina ze swojej strony zapewnia bakteriom schronienie. Ten bliski związek symbiotyczny powoduje wydzielanie cząsteczki zwanej leghemoglobiną. Ta symbioza wytwarza znaczną część Ndwa w biosferze.
W tej zależności bakterie powodują powstawanie guzków w korzeniach, które różnicowane są przez tzw. „Bakteroidy”.
Większość badań przeprowadzonych na tym rodzaju bakterii uwzględniała jedynie jego stan symbiotyczny i pokrewieństwo z rośliną. Z tego powodu niewiele jest informacji dotyczących indywidualnego stylu życia bakterii i jej funkcji jako składnika mikrobiomu glebowego..
Indeks artykułów
Bakterie z rodzaju Rhizobium Znane są przede wszystkim ze swojej zdolności wiązania azotu i nawiązywania symbiotycznych relacji z roślinami. W rzeczywistości jest uważany za jeden z najbardziej dramatycznych związków, jakie istnieją w przyrodzie..
Są heterotroficzne, co oznacza, że źródło energii muszą pozyskiwać z materii organicznej.. Rhizobium rośnie normalnie w warunkach tlenowych i tworzą się guzki w temperaturze od 25 do 30 ° C i optymalnym pH 6 lub 7.
Jednak proces wiązania azotu wymaga niskich stężeń tlenu, aby chronić azotazę (enzym katalizujący proces)..
Aby poradzić sobie z dużymi ilościami tlenu, istnieje białko podobne do hemoglobiny, które jest odpowiedzialne za sekwestrację tlenu, który może interweniować w procesie.
Symbiotyczne relacje, które te prokarionty nawiązują z roślinami strączkowymi, mają duży wpływ ekologiczny i ekonomiczny, dlatego istnieje obszerna literatura na temat tego bardzo specyficznego związku..
Proces infekcji nie jest prosty, obejmuje szereg etapów, w których bakterie i roślina wzajemnie wpływają na czynności podziału komórek, ekspresję genów, funkcje metaboliczne i morfogenezę..
Bakterie te są doskonałymi modelami biologicznymi do zrozumienia interakcji zachodzących między mikroorganizmami a roślinami..
Rhizobia występują w glebie, gdzie kolonizują korzenie i dostają się do rośliny. Generalnie kolonizacja zaczyna się we włoszczyznach, chociaż możliwa jest również infekcja przez małe liziony w naskórku..
Kiedy bakteria zdoła wniknąć do wnętrza rośliny, zwykle pozostaje przez pewien czas w przestrzeniach wewnątrzkomórkowych rośliny. W miarę rozwoju guzków ryzobia wnika do cytoplazmy tych struktur.
Rozwój guzków obejmuje szereg synchronicznych zdarzeń w obu organizmach. Guzki są klasyfikowane jako zdeterminowane i nieokreślone.
Te pierwsze pochodzą z podziałów komórkowych w korze wewnętrznej i mają trwały merystem wierzchołkowy. Charakteryzują się cylindrycznym kształtem i dwoma zróżnicowanymi obszarami.
Z drugiej strony, określone guzki wynikają z podziałów komórkowych w środkowej lub zewnętrznej części kory korzenia. W takich przypadkach nie ma trwałego merystemu, a jego kształt jest bardziej kulisty. Dojrzały guzek może rozwinąć się w wyniku wzrostu komórek.
Różnicowanie w bakteroidy zachodzi w guzku: formie wiążącej azotdwa. Bacteroides wraz z błonami roślinnymi tworzą symbiosom.
W tych kompleksach mikroorganizm - roślina roślina jest odpowiedzialna za dostarczanie węgla i energii, podczas gdy bakterie produkują amoniak.
W porównaniu z wolno żyjącymi bakteriami, bakteria ta przechodzi szereg zmian w swoim transkryptomie, całej strukturze komórkowej i aktywności metabolicznej. Wszystkie te zmiany mają na celu przystosowanie się do środowiska wewnątrzkomórkowego, którego jedynym celem jest wiązanie azotu..
Roślina może pobierać ten związek azotowy wydzielany przez bakterie i wykorzystywać go do syntezy niezbędnych cząsteczek, takich jak aminokwasy..
Większość gatunków Rhizobium są dość selektywne pod względem liczby żywicieli, które mogą zainfekować. Niektóre gatunki mają tylko jednego żywiciela. Natomiast niewielka liczba bakterii charakteryzuje się rozwiązłością i szerokim spektrum potencjalnych żywicieli..
Przyciąganie bakterii do korzeni roślin strączkowych odbywa się za pośrednictwem środków chemicznych wydzielanych przez korzenie. Kiedy bakterie i korzeń są blisko, na poziomie molekularnym zachodzi seria wydarzeń.
Flawonoidy korzeni indukują geny bakterii ukłon. Prowadzi to do produkcji oligosacharydów znanych jako LCO lub czynniki węzłowe. LCO wiążą się z receptorami utworzonymi przez motywy lizyny we włoskach korzeni, inicjując w ten sposób zdarzenia sygnalizacyjne..
Poza tym są inne geny ukłon - zaangażowany w proces symbiozy, np exo, nif Y naprawić.
Leghemoglobina to cząsteczka białka, typowa dla symbiotycznego związku między ryzobiami a roślinami strączkowymi. Jak sama nazwa wskazuje, jest dość podobne do bardziej znanego białka: hemoglobiny..
Podobnie jak jej analog krwi, leghemoglobina wyróżnia się wysokim powinowactwem do tlenu. Ponieważ wysokie stężenie tlenu wpływa niekorzystnie na proces wiązania, który zachodzi w guzkach, białko jest odpowiedzialne za jego zatrzymanie, aby system działał prawidłowo..
Około 30 gatunków Rhizobium, bycie najbardziej znanym Rhizobium cellulosilyticum Y Rhizobium leguminosarum. Należą do rodziny Rhizobiaceae, która jest również domem dla innych rodzajów: Agrobacterium, Allorhizobium, Pararhizobium, Neorhizobium, Shinella, Y Sinorhizobium.
Kolejność to Rhizobiales, klasa to Alphaproteobacteria, Phylum Proteobacteria i królestwo Bacteria.
Rhizobia to bakterie, które wybiórczo infekują korzenie roślin strączkowych. Charakteryzują się tym, że są gramujemne, mają zdolność poruszania się, a kształtem przypomina laskę. Jego wymiary wynoszą od 0,5 do 0,9 mikrometrów szerokości i od 1,2 do 3,0 mikrometrów długości..
Różni się od reszty bakterii zamieszkujących glebę, prezentując dwie formy: swobodną morfologię występującą w glebie i formę symbiotyczną w roślinach żywicielskich..
Oprócz morfologii kolonii i barwienia metodą Grama istnieją inne metody identyfikacji bakterii z rodzaju. Rhizobium, Obejmują one testy wykorzystania składników odżywczych, takie jak katalaza, oksydaza oraz zastosowania węgla i azotu..
Podobnie do identyfikacji wykorzystano testy molekularne, takie jak zastosowanie markerów molekularnych.
Ogólnie rzecz biorąc, ryzobia należąca do rodziny Rhizobiaceae wykazuje tę szczególną cechę, że jest związana głównie z roślinami z rodziny bobowatych..
Rodzina bobowatych obejmuje rośliny strączkowe - ziarna, soczewicę, lucernę, by wymienić tylko kilka gatunków znanych ze swojej wartości gastronomicznej. Rodzina należy do roślin okrytozalążkowych, będąc trzecią najliczniejszą rodziną. Są szeroko rozpowszechnione na świecie, od tropików po obszary arktyczne.
Wiadomo, że tylko jeden gatunek roślin innych niż strączkowe nawiązuje symbiotyczne relacje z Rhizobium: Parasponea, rodzaj roślin z rodziny Cannabaceae.
Ponadto liczba skojarzeń, które można ustalić między mikroorganizmem a rośliną, zależy od wielu czynników. Czasami stowarzyszenie jest ograniczone przez naturę i gatunek bakterii, podczas gdy w innych przypadkach zależy od rośliny..
Z drugiej strony bakterie w swojej wolnej postaci wchodzą w skład naturalnej flory gleby - do momentu wystąpienia procesu brodawkowania. Należy zauważyć, że chociaż rośliny strączkowe i ryzobia występują w glebie, tworzenie się guzków nie jest zapewnione, ponieważ szczepy i gatunki członków symbiozy muszą być kompatybilne.
Wiązanie azotu jest kluczowym procesem biologicznym. Obejmuje pobieranie azotu z atmosfery w postaci azotudwa i redukuje się do NH4+. W ten sposób azot może dostać się do ekosystemu i być w nim wykorzystywany. Proces ten ma ogromne znaczenie w różnych typach środowisk, czy to lądowych, słodkowodnych, morskich czy arktycznych..
Azot wydaje się być pierwiastkiem, który w większości przypadków ogranicza wzrost upraw i działa jako składnik ograniczający..
Z komercyjnego punktu widzenia ryzobia może być stosowana jako polepszacz w rolnictwie dzięki ich zdolności do wiązania azotu. Dlatego istnieje handel związany z procesem szczepienia tych bakterii.
Zaszczepienie ryzobem ma bardzo pozytywny wpływ na wzrost rośliny, masę i liczbę produkowanych przez nią nasion. Korzyści te zostały udowodnione eksperymentalnie w dziesiątkach badań z roślinami strączkowymi.
Jeszcze bez komentarzy