Rhizobium īpašības, taksonomija, morfoloģija, biotopi un ieguvumi



Rhizobium ir baktēriju ģints, kam piemīt spēja noteikt slāpekli no atmosfēras. Kopumā baktērijas ar spēju noteikt slāpekli ir pazīstamas kā rizobija. Šīs attiecības starp augiem un mikroorganismiem ir plaši pētītas.

Šīs prokariotes dzīvo simbiotiskajās attiecībās ar dažādiem augiem: pākšaugi, piemēram, pupas, lucernas, lēcas, sojas pupas.

Tie ir īpaši saistīti ar to saknēm un nodrošina augu vajadzīgo slāpekli. Savukārt augs piedāvā baktērijai patvēruma vietu. Šī ciešā simbiotiskā saistība izraisa molekulas, ko sauc par leghemoglobīnu, sekrēciju. Šī simbioze rada ievērojamu N daļu2 biosfērā.

Šajā sakarībā baktērijas izraisa mezglu veidošanos sakņos, kas atšķiras tā sauktajos "bakteroīdos"..

Lielākā daļa pētījumu, kas veikti šajā baktēriju ģints, ir ņemti vērā tikai to simbiotiskajā stāvoklī un tās attiecībās ar augu. Šī iemesla dēļ ir ļoti maz informācijas par baktēriju individuālo dzīvesveidu un tās funkciju kā augsnes mikrobiomas sastāvdaļu..

Indekss

  • 1 Raksturojums
  • 2 Infekcijas process
    • 2.1. Mezglu attīstība un veids
    • 2.2 Baktēriju veidošanās
    • 2.3 Atrakcija starp rizobiju un saknēm
    • 2.4 Legemoglobīns
  • 3 Taksonomija
  • 4 Morfoloģija
  • 5 Dzīvotne
  • 6 Ieguvumi un pielietojumi
  • 7 Atsauces

Funkcijas

Ģints baktērijas Rhizobium Tās ir galvenokārt pazīstamas ar to spēju noteikt slāpekli un izveidot simbiotiskas attiecības ar augiem. Faktiski to uzskata par vienu no dramatiskākajām attiecībām, kas pastāv dabā.

Tie ir heterotrofiski, kas norāda, ka viņiem ir jāiegūst organisko vielu enerģijas avots. Rhizobium tas parasti aug aerobos apstākļos, un mezgli tiek veidoti 25 līdz 30 ° C temperatūrā un optimālais pH 6 vai 7.

Tomēr slāpekļa fiksācijas procesam nepieciešama zema skābekļa koncentrācija, lai aizsargātu slāpekli (fermentu, kas katalizē procesu)..

Lai risinātu lielu skābekļa daudzumu, ir proteīns, kas ir līdzīgs hemoglobīnam, kas ir atbildīgs par skābekļa atdalīšanu, kas varētu iejaukties šajā procesā..

Simbiotiskajām attiecībām, ko šie prokarioti izveido ar pākšaugiem, ir liela ekoloģiskā un ekonomiskā ietekme, tāpēc pastāv plaša literatūra par šo ļoti specifisko attiecību.

Infekcijas process nav vienkāršs, tas ietver virkni soļu, kur baktērijas un augi ietekmē viens otru šūnu dalīšanās, gēnu ekspresijas, vielmaiņas funkciju un morfogenēzes aktivitātēs..

Infekcijas process

Šīs baktērijas ir lieliski bioloģiskie modeļi, lai izprastu mijiedarbību starp mikroorganismiem un augiem.

Rizobija atrodama augsnē, kur tās kolonizē saknes un izdodas iekļūt augā. Parasti kolonizācija sākas sakņu matiņos, lai gan infekcija ir iespējama arī mazos bojājumos epidermā.

Kad baktērijas spēj iekļūt auga iekšpusē, to parasti saglabā auga intracelulārajās telpās. Tā kā mezglu attīstība attīstās, rizobija iekļūst šo struktūru citoplazmā.

Mezglu attīstība un veids

Mezgliņu attīstība ietver virkni sinhronu notikumu abos organismos. Sēklinieki ir klasificēti noteiktā un nenoteiktu.

Pirmais ir radies no šūnu dalījumiem iekšējā garozā, un tam ir noturīga apikāla meristēma. Tos raksturo cilindriska forma un divas diferencētas zonas.

No otras puses, noteiktie mezgli rodas no šūnu dalīšanās saknes garozas vidējā vai ārējā daļā. Šādos gadījumos jums nav noturīga meristēma un tā forma ir sfēriskāka. Nobriedušais mezgls var attīstīties pēc šūnu augšanas.

Baktērijas veidošanās

Bakteroīdu diferenciācija notiek mezgliņā: N-stiprinājuma forma2. Bakteroīdi kopā ar augu membrānām veido simbiozi.

Šajos kompleksajos augu mikrobos augs ir atbildīgs par oglekļa un enerģijas nodrošināšanu, bet baktērijas ražo amonjaku.

Salīdzinot ar brīvi dzīvojošām baktērijām, bakteriode notiek virkne izmaiņu tās transkripcijā, visā šūnu struktūrā un vielmaiņas aktivitātēs. Visas šīs izmaiņas notiek, lai pielāgotos intracelulārai videi, kur tās vienīgais mērķis ir slāpekļa fiksācija.

Augs var aizņemt šo baktēriju izdalīto slāpekļa savienojumu un izmantot to būtisku molekulu, piemēram, aminoskābju, sintēzei.

Lielākā daļa sugu Rhizobium Tie ir diezgan selektīvi attiecībā uz viesu skaitu, kurus viņi var inficēt. Dažām sugām ir tikai viens saimnieks. Turpretim neliels skaits baktēriju ir raksturīgi kā neskaidri, un tiem ir plašs potenciālo saimnieku spektrs.

Atrakcija starp rizobiju un saknēm

Starp baktērijām un pākšaugu saknēm tiek piesaistītas ķīmiskās vielas, ko izraisa saknes. Kad baktērijas un sakne ir tuvas, molekulārā līmenī notiek virkne notikumu.

Sakņu flavonoīdi izraisa gēnus baktērijās nod. Tas noved pie oligosaharīdu ražošanas, kas pazīstami kā LCO vai mezglu faktori. LCO saistās ar receptoriem, ko veido lizīna motīvi, sakņu matiņos, tādējādi uzsākot signalizācijas notikumus.

Ir arī citi gēni - turklāt nod - simbiozes procesā, kā exo, nif un labot.

Legemoglobīns

Leghemoglobīns ir olbaltumvielu molekula, kas raksturīga simbiotiskajai attiecībai starp rizobiju un pākšaugiem. Kā norāda nosaukums, tas ir diezgan līdzīgs pazīstamākam proteīnam: hemoglobīnam.

Tāpat kā tās asins analogs, leghemoglobīns atšķiras ar augstu afinitāti pret skābekli. Tā kā fiksācijas process, kas notiek mezglos, negatīvi ietekmē augstu skābekļa koncentrāciju, proteīns ir atbildīgs par to saglabāšanu, lai sistēma pienācīgi darbotos.

Taksonomija

Aptuveni 30 sugas. \ T Rhizobium, ir vislabāk zināms Rhizobium cellulosilyticum un Rhizobium leguminosarum. Tās pieder pie Rhizobiaceae ģimenes, kurā atrodas arī citas ģints: Agrobacterium, Allorhizobium, Pararhizobium, Neorhizobium, Shinella, un Sinorizobijs.

Rīkojums ir Rhizobiales, klase ir Alphaproteobacteria, Phylum Proteobacteria un Bacteria Kingdom.

Morfoloģija

Rizobija ir baktērijas, kas selektīvi inficē pākšaugu saknes. Tiem ir raksturīga gramnegatīva, pārvietošanās spēja un forma atgādina niedru. Tā izmēri ir no 0,5 līdz 0,9 mikrometriem platas un 1,2 un 3,0 mikrometri garš.

Tie atšķiras no pārējām baktērijām, kas dzīvo augsnē, uzrādot divas formas: brīvo morfoloģiju, kas atrodama augsnē, un simbiotisko formu to saimniekorganismā..

Papildus kolonijas un grammas iekrāsošanas morfoloģijai ir arī citas metodes, kā jūs varat iegūt ģints baktērijas. Rhizobium, Tie ietver barības vielu izmantošanas testus, piemēram, katalāzes testu, oksidāzi un oglekļa un slāpekļa izmantošanu.

Identificēšanai izmantoti arī molekulārie testi, piemēram, molekulāro marķieru izmantošana.

Dzīvotne

Kopumā Rhizobiaceae ģimenei piederošajā rizobijā ir īpaša iezīme, ka tā ir saistīta galvenokārt ar Fabaceae ģimenes augiem..

Fabaceae ģimenē ietilpst pākšaugi - graudi, lēcas, lucerna, lai nosauktu tikai dažas sugas, kas pazīstamas ar savu gastronomisko vērtību. Ģimene pieder Angiosperms, kas ir trešā lielākā ģimene. Tie ir plaši izplatīti pasaulē, sākot no tropu reģioniem līdz arktiskajām teritorijām.

Zināms ir tikai viens pākšaugu augu sugas, kas veido simbiotiskas attiecības Rhizobium: Parasponea, Cannabáceas ģimenes augu ģints.

Turklāt asociāciju skaits, ko var izveidot starp mikroorganismu un augu, ir atkarīgs no daudziem faktoriem. Dažreiz asociāciju ierobežo baktēriju raksturs un suga, bet citos gadījumos tas ir atkarīgs no auga.

No otras puses, brīvā formā baktērijas ir daļa no augsnes dabiskās floras, līdz notiek mezgla process. Ņemiet vērā, ka, lai gan augsnē ir pākšaugi un rizobija, mezgliņu veidošanās nav nodrošināta, jo simbiozes locekļu celmiem un sugām jābūt saderīgām.

Ieguvumi un pielietojumi

Slāpekļa fiksācija ir būtisks bioloģiskais process. Ietver slāpekļa uzņemšanu atmosfērā N formā2 un tas tiek samazināts līdz NH4+. Tādējādi slāpeklis var iekļūt un izmantot ekosistēmā. Šis process ir ļoti svarīgs dažādos vides veidos - gan sauszemes, gan saldūdens, gan jūras vai arktiskā vidē.

Šķiet, ka slāpeklis ir elements, kas vairumā gadījumu ierobežo kultūraugu augšanu un darbojas kā ierobežojošs komponents.

No komerciālā viedokļa rizobiju var izmantot lauksaimniecībā kā pastiprinātājus, pateicoties tā spējai noteikt slāpekli. Tāpēc pastāv tirdzniecība, kas saistīta ar minēto baktēriju inokulācijas procesu.

Rizobija inokulācijai ir ļoti pozitīva ietekme uz auga augšanu, svaru un saražoto sēklu skaitu. Šīs priekšrocības eksperimentāli pierādījušas desmitiem pētījumu ar pākšaugiem.

Atsauces

  1. Allen, E. K., un Allen, O. N. (1950). Rizobijas bioķīmiskās un simbiotiskās īpašības. Bakterioloģiskie pārskati, 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). Rhizobial daudzveidība un mezglu raksturlielumi ārkārtīgi lēnprātīgajiem pākšaugiem Sophora flavescens. Molekulāro augu-mikrobu mijiedarbība, 28(12), 1338-1352.
  3. Jordānija, D. C. (1962). Rhizobium ģints baktērijas. Bakterioloģiskie pārskati, 26(2 Pt 1-2), 119.
  4. Leung, K., Wanjage, F. N. un Bottomley, P. J. (1994). Simbiotiskās īpašības Rhizobium leguminosarum bv. trifolii izolāti, kas pārstāv galvenos un nelielos mezgliem aizņemošos hromosomu veidus, kas iegūti \ tTrifolium subterraneum L.). Lietišķā un vides mikrobioloģija, 60(2), 427-433.
  5. Poole, P., Ramachandran, V., &, Terpolilli, J., (2018). Rhizobia: no saprofītiem līdz endosimbiontiem. Dabas apskats Mikrobioloģija, 16(5), 291.
  6. Somasegaran, P., & Hoben, H. J. (2012). Rizobijas rokasgrāmata: metodes pākšaugu-Rhizobium tehnoloģijā. Springer Science & Business Media.
  7. Wang, Q., Liu, J., & Zhu, H. (2018). Ģenētiskie un molekulārie mehānismi, kas pamato simbiotisko specifiku pākšaugu-Rhizobium mijiedarbībā. Augu zinātnes robežas, 9, 313.