Karakteristike Rhizobiuma, taksonomija, morfologija, stanište i pogodnosti
Rhizobium je rod bakterija koje posjeduju sposobnost da fiksiraju dušik iz atmosfere. Općenito, bakterije koje imaju sposobnost fiksiranja dušika poznate su kao rizobija. Ovi odnosi između biljaka i mikroorganizama opsežno su proučavani.
Ovi prokarioti žive u simbiotičkim odnosima s različitim biljkama: mahunarkama, kao što su grah, lucerna, leća, soja, među ostalima.
Oni su posebno povezani s njihovim korijenima i osiguravaju biljci dušik koji im je potreban. Biljka, pak, bakteriji nudi mjesto utočišta. Taj bliski simbiotski odnos uzrokuje izlučivanje molekule nazvane legemoglobin. Ova simbioza proizvodi značajan udio N2 u biosferi.
U tom odnosu bakterije uzrokuju nastanak kvržica u korijenu, koje razlikuju takozvane "bacteroide"..
Većina studija koje su provedene u ovom bakterijskom rodu, uzele su u obzir samo njihovo simbiotičko stanje i njegov odnos s biljkom. Iz tog razloga postoji vrlo malo informacija o individualnom načinu života bakterija i njegovoj funkciji kao sastojku mikrobioma tla..
indeks
- 1 Značajke
- 2 Postupak infekcije
- 2.1 Razvoj i vrsta čvorića
- 2.2 Formiranje Bacteroida
- 2.3. Privlačenje rizobije i korijena
- 2.4 Leghemoglobin
- 3 Taksonomija
- 4 Morfologija
- 5 Stanište
- 6 Prednosti i aplikacije
- 7 Reference
značajke
Bakterije roda Rhizobium Poznati su uglavnom zbog svoje sposobnosti da fiksiraju dušik i uspostave simbiotičke odnose s biljkama. Zapravo, smatra se jednim od najdramatičnijih odnosa koji postoje u prirodi.
Oni su heterotrofni, što znači da moraju dobiti svoj izvor energije organske tvari. Rhizobium normalno raste u aerobnim uvjetima i noduli se formiraju na temperaturi od 25 do 30 ° C i optimalnom pH od 6 ili 7.
Međutim, proces fiksacije dušika zahtijeva niske koncentracije kisika kako bi se zaštitio dušikaza (enzim koji katalizira proces).
Da bi se nosili s velikim količinama kisika, postoji protein sličan hemoglobinu koji je odgovoran za sekvestriranje kisika koji bi mogao intervenirati u procesu.
Simbiotski odnosi koje ti prokarioti uspostavljaju s mahunarkama imaju visok ekološki i ekonomski utjecaj, tako da postoji opsežna literatura o ovom vrlo specifičnom odnosu..
Proces infekcije nije jednostavan, on obuhvaća niz koraka gdje bakterije i biljka utječu jedna na drugu u aktivnostima stanične diobe, ekspresije gena, metaboličkih funkcija i morfogeneze.
Proces infekcije
Ove bakterije su izvrsni biološki modeli za razumijevanje interakcija koje se javljaju između mikroorganizama i biljaka.
Rizobije se nalaze u tlu, gdje koloniziraju korijene i uspijevaju ući u biljku. Općenito, kolonizacija počinje u korijenskim dlakama, iako je infekcija moguća i kroz male lezije epidermisa.
Kada bakterija može prodrijeti u unutrašnjost biljke, obično se zadržava neko vrijeme u unutarstaničnim prostorima biljke. Kako se razvijaju noduli, rizobija ulazi u citoplazmu tih struktura.
Razvoj i vrsta nodula
Razvoj čvorova uključuje niz sinkronijskih događaja u oba organizma. Noduli su klasificirani u određene i neodređene.
Prvi potječu iz stanične podjele u unutarnjem korteksu i imaju uporni apikalni meristem. Karakteriziraju ih cilindrični oblik i dvije diferencirane zone.
S druge strane, određeni čvorići su rezultat dijeljenja stanica u srednjem ili vanjskom dijelu korijena kore. U tim slučajevima nemate postojani meristem i njegov je oblik sferičniji. Zreli čvor može se razviti rastom stanica.
Stvaranje bakteriroida
Diferencijacija u bakterioidima javlja se u nodulu: oblik fiksiranja N2. Bakterioidi, zajedno s membranama biljaka, tvore simbiome.
U tim složenim biljnim mikroorganizmima, biljka je odgovorna za dobivanje ugljika i energije, dok bakterije proizvode amonijak.
U usporedbi sa slobodno živim bakterijama, bakterioda prolazi kroz niz promjena u svom transkriptomu, u cijeloj staničnoj strukturi i u metaboličkim aktivnostima. Sve te promjene odvijaju se kako bi se prilagodile unutarstaničnoj okolini, gdje je njezin jedini cilj fiksacija dušika.
Biljka može uzeti ovaj dušikov spoj koji luče bakterije i koristiti ga za sintezu esencijalnih molekula, kao što su aminokiseline.
Većina vrsta Rhizobium Oni su vrlo selektivni u smislu broja gostiju koje mogu zaraziti. Neke vrste imaju samo jednog domaćina. Nasuprot tome, mali broj bakterija karakterizira promiskuitetnost i širok spektar potencijalnih domaćina.
Privlačnost rizobije i korijena
Privlačnost između bakterija i korijena mahunarki je posredovana kemijskim agensima, izlučenim korijenima. Kada su bakterije i korijen blizu, niz događaja događa se na molekularnoj razini.
Korijen flavonoida inducira gene u bakterijama NOD. To dovodi do proizvodnje oligosaharida poznatih kao LCO ili faktori kvrgavosti. LCO se vežu za receptore, formirane od lizinskih motiva, u korijenskim dlakama, čime se započinju signalni događaji.
Postoje i drugi geni - osim toga NOD - uključeni u proces simbioze, kao exo, nif i popraviti.
leghaemoglobin
Legemoglobin je molekula proteinske prirode, tipična za simbiotički odnos između rizobije i mahunarki. Kao što naziv implicira, vrlo je sličan poznatom proteinu: hemoglobinu.
Kao i njegov krvni analog, leghemoglobin se razlikuje po tome što ima visok afinitet za kisik. Budući da proces fiksacije koji se javlja u čvorovima negativno utječe na visoke koncentracije kisika, protein je odgovoran za njegovo zadržavanje kako bi sustav ispravno funkcionirao..
taksonomija
Otprilike 30 vrsta Rhizobium, biti najpoznatiji Rhizobium cellulosilyticum i Rhizobium leguminosarum. Oni pripadaju obitelji Rhizobiaceae, u kojoj se nalaze i drugi rodovi: Agrobacterium, Allorhizobium, Pararhizobium, Neorhizobium, Shinella, i sinorhizobium.
Red je Rhizobiales, u razredu su Alphaproteobacteria, proteina bakterija i kraljevstvo bakterija.
morfologija
Rizobije su bakterije koje selektivno zaraze korijen mahunarki. Karakteriziraju ih gram negativni, imaju sposobnost premještanja i njihov oblik podsjeća na štap. Njegove dimenzije su u rasponu od 0,5 do 0,9 mikrometara i 1,2 i 3,0 mikrometra.
Oni se razlikuju od ostalih bakterija koje obitavaju u tlu s dva oblika: slobodnom morfologijom koja se nalazi u tlima i simbiotskim oblikom u njihovom biljnom domaćinu..
Osim morfologije kolonije i bojanja gramima, postoje i druge metode pomoću kojih možete identificirati bakterije iz roda Rhizobium, To uključuje ispitivanja upotrebe hranjivih tvari, kao što su test katalaze, oksidaza i uporaba ugljika i dušika.
Slično tome, molekularni testovi su korišteni za identifikaciju, kao što je primjena molekularnih markera.
stanište
Općenito, rizobije koje pripadaju obitelji Rhizobiaceae pokazuju osobitost povezanosti uglavnom s biljkama obitelji Fabaceae.
Obitelj Fabaceae uključuje mahunarke - žitarice, leću, lucernu, samo da bismo naveli nekoliko vrsta koje su poznate po svojoj gastronomskoj vrijednosti. Obitelj pripada Angiospermima, kao treća najveća obitelj. Oni su široko rasprostranjeni u svijetu, od tropskih područja do arktičkih područja.
Poznata je samo jedna biljna vrsta bez leguminoza koja uspostavlja simbiotičke odnose Rhizobium: Parasponea, rod biljaka iz obitelji Cannáceas.
Osim toga, broj asocijacija koje se mogu uspostaviti između mikroorganizma i biljke ovisi o mnogim čimbenicima. Ponekad je povezanost ograničena prirodom i vrstama bakterija, dok u drugim slučajevima ovisi o biljci.
S druge strane, bakterije su u slobodnom obliku dio prirodne flore tla - sve dok se ne pojavi proces nodulacije. Imajte na umu da, iako u tlu postoje mahunarke i rizobije, formiranje kvržica nije osigurano, jer sojevi i vrste članova simbioze moraju biti kompatibilni.
Prednosti i aplikacije
Fiksiranje dušika je ključni biološki proces. Uključuje unos dušika u atmosferu, u obliku N2 i reducira se na NH4+. Dakle, dušik može ući i koristiti se u ekosustavu. Proces je od velike važnosti u različitim tipovima okruženja, bilo da se radi o kopnenom, slatkovodnom, morskom ili arktičkom.
Čini se da je dušik element koji u većini slučajeva ograničava rast usjeva i djeluje kao ograničavajuća komponenta.
S komercijalnog stajališta, rizobija se može koristiti kao pojačivač u poljoprivredi zahvaljujući svojoj sposobnosti da fiksira dušik. Prema tome, postoji trgovina koja se odnosi na postupak inokulacije navedenih bakterija.
Inokulacija rhizobiuma ima vrlo pozitivne učinke u odnosu na rast biljke, težinu i broj sjemenki koje proizvodi. Te su prednosti eksperimentalno dokazale desetke studija s mahunarkama.
reference
- Allen, E.K., & Allen, O.N. (1950). Biokemijska i simbiotička svojstva rizobije. Bakteriološki pregledi, 14(4), 273.
- Jiao, Y.S., Liu, Y.H., Yan, H., Wang, E.T., Tian, C.F., Chen, W.X., ... i Chen, W.F. (2015). Rizobijalna raznolikost i karakteristike nodulacije ekstremno promiskuitetnog leguminoza Sophora flavescens. Molekularne interakcije biljnih mikroba, 28(12), 1338-1352.
- Jordan, D.C. (1962). Bacteroids iz roda Rhizobium. Bakteriološki pregledi, 26(2 Pt 1-2), 119.
- Leung, K., Wanjage, F.N., & Bottomley, P.J. (1994). Simbiotičke karakteristike Rhizobium leguminosarum bv. trifolii izolati koji predstavljaju glavne i manje kromosomske tipove kukavica uzgojenih na poljuTrifolium subterraneum L.). Primijenjena i ekološka mikrobiologija, 60(2), 427-433.
- Poole, P., Ramachandran, V., i Terpolilli, J. (2018). Rhizobia: od saprofita do endosimbionta. Nature Reviews Mikrobiologija, 16(5), 291.
- Somasegaran, P., & Hoben, H.J. (2012). Priručnik za rizobiju: metode u leguminozi - tehnologiji Rhizobium. Springer znanost i poslovni mediji.
- Wang, Q., Liu, J., i Zhu, H. (2018). Genetski i molekularni mehanizmi na kojima se temelji simbiotička specifičnost u interakcijama legume-rhizobium. Granice u biljnoj znanosti, 9, 313.