Rhizobium jellemzői, taxonómia, morfológia, élőhely és előnyök



Rhizobium a baktériumok nemzetsége, amelyek képesek a nitrogén atmoszférából történő rögzítésére. Általában a nitrogént rögzítő baktériumok rhizobia néven ismertek. A növények és a mikroorganizmusok közötti kapcsolatokat széles körben tanulmányozták.

Ezek a prokarióták szimbiotikus kapcsolatban állnak különböző növényekkel: hüvelyesek, például bab, lucerna, lencse, szójabab,.

Ezek kifejezetten a gyökereikhez kapcsolódnak, és a növénynek a szükséges nitrogént biztosítják. A növény viszont a baktériumnak menedékhelyet kínál. Ez a szoros szimbiotikus kapcsolat okozza a leghemoglobin nevű molekula szekrécióját. Ez a szimbiózis az N jelentős részét adja2 a bioszféra.

Ebben a viszonyban a baktériumok a gyökerekben a csomók kialakulását okozzák, amelyek megkülönböztetik az úgynevezett "baktériumokat"..

Az ebben a baktérium nemzetségben végzett vizsgálatok többségében csak szimbiotikus állapotukat és a növényhez való viszonyát vették figyelembe. Emiatt nagyon kevés információ áll rendelkezésre a baktériumok egyéni életmódjáról és funkciójáról, mint a talaj mikrobióma alkotórészeként..

index

  • 1 Jellemzők
  • 2 Fertőzés
    • 2.1 A csomók fejlődése és típusa
    • 2.2. Baktériumok kialakulása
    • 2.3 A rhizobia és a gyökerek közötti vonzódás
    • 2.4 Leghemoglobin
  • 3 Taxonómia
  • 4 Morfológia
  • 5 Élőhely
  • 6 Előnyök és alkalmazások
  • 7 Referenciák

jellemzői

A nemzetség baktériumai Rhizobium Ezek elsősorban a nitrogén rögzítésére és a növényekkel való szimbiotikus kapcsolatok kialakítására szolgálnak. Valójában ez a természet egyik legdrámaibb kapcsolata.

Ezek heterotrófok, ami azt jelzi, hogy meg kell szereznie a szerves anyag energiaforrását. Rhizobium normál körülmények között aerob körülmények között növekszik, és a csomók 25-30 ° C hőmérsékleten és 6 vagy 7 optimális pH-értéken alakulnak ki..

A nitrogén rögzítésének folyamata azonban alacsony oxigénkoncentrációt igényel a nitrogén (a folyamatot katalizáló enzim) védelme érdekében..

A magas oxigénmennyiség kezelésére a hemoglobinhoz hasonló fehérje van, amely felelős az oxigén szétválasztásáért, amely beavatkozhat a folyamatba..

A szimbiotikus kapcsolatok, amelyeket ezek a prokarióták a hüvelyesekkel együtt hoznak létre, nagy ökológiai és gazdasági hatással bírnak, ezért széles körű irodalom van e nagyon specifikus kapcsolatról.

A fertőzési folyamat nem egyszerű, olyan lépések sorozatát foglalja magában, ahol a baktériumok és a növény egymásra hatnak a sejtosztódás, a génexpresszió, az anyagcsere-funkciók és a morfogenezis tevékenységében..

Fertőzési folyamat

Ezek a baktériumok kiváló biológiai modellek a mikroorganizmusok és a növények közötti kölcsönhatások megértéséhez.

A rhizobia megtalálható a talajban, ahol a gyökerek gyarmatosítják és bejutnak a növénybe. Általánosságban elmondható, hogy a gyarmatosítás a gyökérszőrzetben kezdődik, bár a fertőzés is lehetséges az epidermis kis sérülésein keresztül.

Amikor a baktériumok képesek behatolni a növény belsejébe, általában egy ideig tartják fenn a növény intracelluláris terében. Ahogy a csomók fejlődése folytatódik, a rizobia belép az említett struktúrák citoplazmájába.

A csomók fejlődése és típusa

A csomók fejlődése számos szinkron eseményt tartalmaz mindkét szervezetben. A csomópontok meghatározott és meghatározatlanok.

Az első a sejtkárosodásokból származik a belső kéregben, és tartós apikális merisztémájuk van. Jellemzője, hogy hengeres alakú és két differenciált zónája van.

Másrészt a meghatározott csomópontok a gyökérkéreg középső vagy külső részében lévő sejtmegosztásokból származnak. Ezekben az esetekben nincs állandó merisztémája, és alakja gömbölyű. Az érett csomó a sejtnövekedés által alakulhat ki.

A bakteroid kialakulása

A baktériumok differenciálódása a csomóban történik: az N-rögzítő forma2. A baktériumok a növények membránjaival együtt alkotják a szimbiózist.

Ezekben a komplex növényi mikrobákban a növény felelős a szén és az energia biztosításáért, míg a baktériumok ammóniát termelnek.

A szabadon élő baktériumokhoz viszonyítva a bakteriódus számos változáson megy át a transzkriptomában, a teljes sejtstruktúrájában és az anyagcsere tevékenységekben. Mindezek a változások az intracelluláris környezethez alkalmazkodnak, ahol egyetlen célja a nitrogén rögzítése.

A növény a baktériumok által választott nitrogénvegyületet felhasználhatja és felhasználhatja esszenciális molekulák, például aminosavak szintéziséhez..

A legtöbb faj Rhizobium Meglehetősen szelektívek a megfertőzhető vendégek számát tekintve. Néhány fajnak csak egy gazdája van. Ezzel szemben egy kis számú baktériumot jellemeznek az, hogy kicsi és potenciális gazdaszervezetek széles skálájával rendelkeznek.

Vonzás a rhizobia és a gyökerek között

A baktériumok és a hüvelyesek gyökerei közötti vonzódást a gyökerek által kiváltott vegyi anyagok közvetítik. Amikor a baktériumok és a gyökér közel állnak, egy sor esemény fordul elő molekuláris szinten.

A gyökér flavonoidok géneket indukálnak a baktériumokban NOD. Ez az oligoszacharidok LCO vagy nyaláb-faktorokként való előállításához vezet. Az LCO-k kötődnek a lizin motívumok által képződő receptorokhoz a gyökérszőrszálakban, ezáltal kezdeményezve a jelátviteli eseményeket.

Vannak más gének is NOD - részt vesz a szimbiózis folyamatában exo, nif és erősít.

leghaemoglobin

A leghemoglobin fehérje jellegű molekula, amely a rhizobia és a hüvelyesek közötti szimbiotikus kapcsolatra jellemző. Amint azt a neve is jelzi, nagyon hasonlít egy ismerősebb fehérjéhez: hemoglobinhoz.

Mint a vér analógja, a leghemoglobin megkülönbözteti az oxigénnel szembeni nagy affinitást. Mivel a csomópontokban előforduló rögzítési folyamat negatívan befolyásolja a magas oxigénkoncentrációt, a fehérje felelős annak megtartásáért, hogy a rendszer megfelelően működjön.

taxonómia

Körülbelül 30 faj Rhizobium, a legismertebb Rhizobium cellulosilyticum és Rhizobium leguminosarum. Ezek a Rhizobiaceae családba tartoznak, amely más nemzetségeket is tartalmaz: Agrobacterium, Allorhizobium, Pararhizobium, Neorhizobium, Shinella, és Sinorhizobium.

A sorrend Rhizobiales, az osztály Alphaproteobacteria, a Phylum Proteobacteria és a Bacteria Kingdom.

morfológia

A rhizobia olyan baktériumok, amelyek szelektíven fertőzik a hüvelyesek gyökereit. Gram-negatívak, elmozdulási kapacitással rendelkeznek, és alakja nádra emlékeztet. Méretei 0,5-0,9 mikrométer szélesek és 1,2 és 3,0 mikrométer hosszúak.

Kétféle formában különböznek egymástól a talajban élő baktériumoktól: a talajban található szabad morfológiát és a növényi gazdaszervezetben lévő szimbiotikus formát..

A kolónia és a grammfestés morfológiáján túl más módszerek is léteznek, amelyek segítségével meg lehet határozni a nemzetség baktériumait. Rhizobium, Ezek közé tartoznak a tápanyag-felhasználási vizsgálatok, mint például a kataláz teszt, az oxidáz és a szén és a nitrogén felhasználása.

Hasonlóképpen, az azonosításhoz molekuláris teszteket alkalmaztunk, mint például a molekuláris markerek alkalmazását.

élőhely

Általában a Rhizobiaceae családhoz tartozó rhizobia jellemzője, hogy főként a Fabaceae családba tartozó növényekhez kapcsolódik..

A Fabaceae család magában foglalja a hüvelyesek - szemek, lencse, lucerna, csak néhány gasztronómiai értékéről ismert faj megnevezését. A család az Angiospermshez tartozik, a harmadik legnagyobb család. Ezek széles körben elterjedtek a világban, a trópusi régióktól a sarkvidéki területekig.

Csak egy nem hüvelyes növényfaj ismert, amely szimbiotikus kapcsolatot létesít Rhizobium: Parasponea, a Cannabáceas család nemzetsége.

Ezenkívül a mikroorganizmus és a növény között létrejövő egyesületek száma számos tényezőtől függ. Néha az egyesületet a baktériumok természete és faja korlátozza, míg más esetekben a növénytől függ.

Másrészről, szabad formájukban a baktériumok a talaj természetes flóra részét képezik, amíg a csomósodási folyamat meg nem történik. Megjegyezzük, hogy bár a talajban hüvelyesek és rhizobia vannak, a csomók kialakulása nem biztos, mivel a szimbiózis tagjainak törzsei és fajai összeegyeztethetőknek kell lenniük..

Előnyök és alkalmazások

A nitrogén rögzítése döntő biológiai folyamat. A nitrogén bevitelét a légkörben, N formában tartalmazza2 és ez NH-ra redukálódik4+. Így a nitrogén beléphet és felhasználható az ökoszisztémában. A folyamat nagy jelentőséggel bír a különböző típusú környezetekben, legyen az földi, édesvízi, tengeri vagy sarkvidéki.

Úgy tűnik, hogy a nitrogén olyan elem, amely a legtöbb esetben korlátozza a növények növekedését és korlátozó komponensként működik.

Kereskedelmi szempontból a rhizobia a mezőgazdaság erősítőjeként használható, mivel képes a nitrogén rögzítésére. Ezért van egy kereskedelem az említett baktériumok beoltásának folyamatával.

A rizobium beoltása nagyon pozitív hatással van a növény növekedésére, a termesztett magok tömegére és számára. Ezeket az előnyöket kísérleti úton bizonyították hüvelyesek több tucatnyi vizsgálatával.

referenciák

  1. Allen, E. K. és Allen, O. N. (1950). A rhizobia biokémiai és szimbiotikus tulajdonságai. Bakteriológiai vizsgálatok, 14(4), 273.
  2. Jiao, Y. S., Liu, Y. H., Yan, H., Wang, E. T., Tian, ​​C. F., Chen, W. X., ... & Chen, W. F. (2015). Rhizobialis sokféleség és a rendkívül szokatlan hüvelyes csomósodási jellemzői Sophora flavescens. Molekuláris növény-mikrobák kölcsönhatások, 28(12), 1338-1352.
  3. Jordan, D. C. (1962). A Rhizobium nemzetség baktériumai. Bakteriológiai vizsgálatok, 26(2 Pt 1-2), 119.
  4. Leung, K., Wanjage, F. N. és Bottomley, P. J. (1994). Szimbiotikus jellemzői Rhizobium leguminosarum bv. trifolii olyan izolátumok, amelyek fő és kisebb csomó-elfoglaló kromoszóma-típusokat képviselnek a szántóföldiTrifolium subterraneum L.). Alkalmazott és környezetvédelmi mikrobiológia, 60(2), 427-433.
  5. Poole, P., Ramachandran, V. és Terpolilli, J. (2018). Rhizobia: a szaprofitáktól az endosymbiontákig. Nature Reviews Mikrobiológia, 16(5), 291.
  6. Somasegaran, P. és Hoben, H. J. (2012). Kézikönyv a rhizobia számára: módszerek a hüvelyesek-Rhizobium technológiában. Springer Science & Business Media.
  7. Wang, Q., Liu, J. és Zhu, H. (2018). Genetikai és molekuláris mechanizmusok, amelyek szimbiotikus specificitást mutatnak a hüvelyesek-Rhizobium kölcsönhatásokban. Határok a növénytudományban, 9, 313.