Карактеристике Рхизобиума, таксономија, морфологија, станиште и користи



Рхизобиум је род бактерија које имају способност да фиксирају азот из атмосфере. Генерално, бактерије са способношћу да фиксирају азот познате су као ризобија. Ови односи између биљака и микроорганизама су опсежно проучавани.

Ови прокариоти живе у симбиозним односима са различитим биљкама: махунарке, као што су пасуљ, луцерка, лећа, соја, између осталог.

Они су посебно повезани са својим коренима и обезбеђују биљци азот који им је потребан. Биљка, пак, бактерији нуди место уточишта. Овај блиски симбиотски однос узрокује лучење молекула названог легемоглобин. Ова симбиоза производи значајан део Н2 у биосфери.

У том односу, бактерије узрокују формирање квржица у корену, које разликују такозване "бацтероиде"..

Већина студија које су спроведене у овом бактеријском роду, узеле су у обзир само њихово симбиотичко стање и његову везу са биљком. Из тог разлога, постоји врло мало информација о индивидуалном начину живота бактерија и његовој функцији као компоненте микробиома тла..

Индек

  • 1 Карактеристике
  • 2 Процес инфекције
    • 2.1 Развој и тип нодула
    • 2.2 Формирање Бацтероида
    • 2.3 Привлачност између ризобије и корена
    • 2.4 Легхемоглобин
  • 3 Таксономија
  • 4 Морфологија
  • 5 Хабитат
  • 6 Предности и апликације
  • 7 Референце

Феатурес

Бактерије рода Рхизобиум Познати су углавном због своје способности да фиксирају азот и успостављају симбиотске односе са биљкама. У ствари, сматра се једним од најдраматичнијих односа који постоје у природи.

Они су хетеротрофни, што указује на то да морају добити свој извор енергије органске материје. Рхизобиум нормално расте у аеробним условима и нодули се формирају на температури од 25 до 30 ° Ц и оптималном пХ од 6 или 7.

Међутим, процес фиксације азота захтева ниске концентрације кисеоника да би заштитио азотазу (ензим који катализира процес).

Да би се носили са великим количинама кисеоника, постоји протеин сличан хемоглобину који је одговоран за секвестрирање кисеоника који може да интервенише у процесу.

Симбиотски односи које ови прокариоти успостављају са махунаркама имају висок еколошки и економски утицај, тако да постоји опсежна литература о овој врло специфичној вези..

Процес инфекције није једноставан, он обухвата низ корака где бактерије и биљке утичу једна на другу у активностима дељења ћелија, експресије гена, метаболичких функција и морфогенезе.

Процес инфекције

Ове бактерије су одлични биолошки модели за разумевање интеракција које се јављају између микроорганизама и биљака.

Ризобија се налази у земљишту, где се колонизују корени и успевају да уђу у биљку. Уопштено, колонизација почиње у глави корена, иако је инфекција могућа и кроз мале лезије у епидермису.

Када бактерија може да продре у унутрашњост биљке, обично се задржава неко вријеме у интрацелуларним просторима биљке. Како се развијају нодули, ризобија улази у цитоплазму ових структура.

Развој и тип нодула

Развој чворова укључује низ синхроних догађаја у оба организма. Чворови су класификовани у одређене и неодређене.

Први потичу од станичне поделе у унутрашњем кортексу и имају упорну апикалну меристему. Одликује их цилиндрични облик и двије диференциране зоне.

С друге стране, утврђени нодули су резултат дељења ћелија у средњем или спољашњем делу коре корена. У тим случајевима немате сталну меристему и њен облик је сферичнији. Зрели нодул се може развити растом ћелија.

Формирање бацтероида

Диференцијација у бактериоидима јавља се у нодулу: Н-фиксирајући облик2. Бактериоиди, заједно са мембранама биљака, формирају симбиосом.

У овим комплексним биљним микроорганизмима, биљка је одговорна за добијање угљика и енергије, док бактерије производе амонијак.

У поређењу са слободно живим бактеријама, бактериода пролази кроз низ промена у свом транскриптому, у целокупној ћелијској структури и у метаболичким активностима. Све ове промене се дешавају да би се прилагодиле интрацелуларној средини, где је њен једини циљ фиксација азота.

Биљка може узети ово азотно једињење које луче бактерије и користити га за синтезу есенцијалних молекула, као што су аминокиселине.

Већина врста Рхизобиум Они су прилично селективни у смислу броја гостију које могу заразити. Неке врсте имају само једног домаћина. Насупрот томе, мали број бактерија се одликује промискуитетом и широким спектром потенцијалних домаћина.

Привлачност између ризобије и корена

Привлачност између бактерија и корена махунарки је посредована хемијским агенсима, излученим коренима. Када су бактерије и корен близу, низ догађаја се дешава на молекуларном нивоу.

Коријенски флавоноиди индукују гене у бактеријама нод. Ово доводи до производње олигосахарида познатих као ЛЦО или фактори кврга. ЛЦО се везују за рецепторе, формиране од лизинских мотива, у коријенским длакама, чиме се иницирају сигнални догађаји.

Постоје и други гени - поред тога нод - укључени у процес симбиозе, као еко, ниф и фик.

Легхемоглобин

Легхемоглобин је молекул протеинске природе, типичан за симбиотичку везу између ризобије и махунарки. Као што име имплицира, веома је слично познатом протеину: хемоглобину.

Као и његов крвни аналог, легемоглобин се разликује по томе што има висок афинитет за кисеоник. Како процес фиксације који се јавља у нодулима негативно утиче на високе концентрације кисеоника, протеин је одговоран за његово задржавање да би систем правилно функционисао.

Такономи

Отприлике 30 врста Рхизобиум, бити најпознатији Рхизобиум целлулосилитицум и Рхизобиум легуминосарум. Они припадају породици Рхизобиацеае, у којој се налазе и други родови: Агробацтериум, Аллорхизобиум, Парархизобиум, Неорхизобиум, Схинелла, и Синорхизобиум.

Ред је Рхизобиалес, класа је Алпхапротеобацтериа, Пхилум Протеобацтериа и краљевство бактерија.

Морфологија

Ризобије су бактерије које селективно заразе корење махунарки. Одликују се грам-негативним, имају способност премјештања и њихов облик подсјећа на штап. Његове димензије износе од 0,5 до 0,9 микрометара и 1,2 и 3,0 микрометра.

Они се разликују од осталих бактерија које обитавају у земљи тако што представљају два облика: слободну морфологију која се налази у земљишту и симбиотичку форму у њиховом домаћину..

Поред морфологије колоније и обојења са грамом, постоје и друге методе помоћу којих можете да идентификујете бактерије из рода Рхизобиум, Ово укључује тестове коришћења хранљивих материја, као што су тест каталазе, оксидаза и примена угљеника и азота.

Слично томе, молекуларни тестови су коришћени за идентификацију, као што је примена молекуларних маркера.

Хабитат

Генерално, ризобије које припадају породици Рхизобиацеае показују особеност да су углавном повезане са биљкама породице Фабацеае..

Породица Фабацеае садржи махунарке - житарице, лећу, луцерку, само да би навели неколико врста које су познате по својој гастрономској вредности. Породица припада ангиоспермима, као трећа највећа породица. Они су широко распрострањени у свијету, од тропских подручја до арктичких подручја.

Позната је само једна биљна врста без легума која успоставља симбиотичке односе Рхизобиум: Параспонеа, рода биљака породице Цаннабацеас.

Поред тога, број асоцијација које се могу успоставити између микроорганизма и биљке зависи од многих фактора. Понекад је удруживање ограничено природом и врстама бактерија, док у другим случајевима зависи од биљке.

С друге стране, бактерије су у слободном облику дио природне флоре тла - све док се не појави процес нодулације. Имајте на уму да, иако у тлу постоје махунарке и ризобије, формирање квржица није осигурано, јер сојеви и врсте чланова симбиозе морају бити компатибилни.

Предности и апликације

Фиксирање азота је кључни биолошки процес. Укључује унос азота у атмосферу, у облику Н2 и редукује се на НХ4+. Према томе, азот може ући и користити се у екосистему. Процес је од великог значаја у различитим типовима окружења, било да се ради о копненом, слатководном, морском или арктичком.

Чини се да је азот елемент који у већини случајева ограничава раст усјева и дјелује као ограничавајућа компонента.

Са комерцијалне тачке гледишта, ризобија се може користити као појачивач у пољопривреди захваљујући својој способности да фиксира азот. Према томе, постоји трговина која се односи на процес инокулације наведених бактерија.

Инокулација рхизобиума има веома позитивне ефекте у односу на раст биљке, тежину и број семена које производи. Ове користи су експериментално доказане на десетине студија са махунаркама.

Референце

  1. Аллен, Е.К., & Аллен, О.Н. (1950). Биохемијске и симбиотске особине ризобије. Бацтериологицал ревиевс, 14(4), 273.
  2. Јиао, И.С., Лиу, И.Х., Иан, Х., Ванг, Е.Т., Тиан, Ц.Ф., Цхен, В.Кс., ... & Цхен, В. Ф. (2015). Ризобијална разноликост и карактеристике нодулације екстремно промискуитетног махунарки Сопхора флавесценс. Молецулар Плант-Мицробе Интерацтионс, 28(12), 1338-1352.
  3. Јордан, Д.Ц. (1962). Бактерите рода Рхизобиум. Бацтериологицал ревиевс, 26(2 Пт 1-2), 119.
  4. Леунг, К., Вањаге, Ф.Н., & Боттомлеи, П.Ј. (1994). Симбиотичке карактеристике Рхизобиум легуминосарум бв. трифолии изолати који представљају главне и мање хромозомске типове кводора који се налазе у пољуТрифолиум субтерранеум Л.). Примењена и еколошка микробиологија, 60(2), 427-433.
  5. Пооле, П., Рамацхандран, В., & Терполилли, Ј. (2018). Рхизобиа: од сапрофита до ендосимбионта. Натуре Ревиевс Мицробиологи, 16(5), 291.
  6. Сомасегаран, П., & Хобен, Х. Ј. (2012). Приручник за ризобију: методе у легуминози - технологији Рхизобиум. Спрингер Сциенце & Бусинесс Медиа.
  7. Ванг, К., Лиу, Ј., & Зху, Х. (2018). Генетски и молекуларни механизми на којима се заснива симбиотска специфичност у интеракцијама легум-рхизобиум. Границе у науци о биљкама, 9, 313.