Характеристики на ризобиум, таксономия, морфология, местообитание и ползи



Rhizobium е род на бактерии, които притежават способността да фиксират азот от атмосферата. Като цяло, бактериите, способни да фиксират азот, са известни като ризобия. Тези връзки между растенията и микроорганизмите са обстойно изследвани.

Тези прокариоти живеят в симбиотични взаимоотношения с различни растения: бобови растения, като боб, люцерна, леща, соя и др..

Те са специално свързани с техните корени и осигуряват на растението азота, от който се нуждаят. Заводът, от своя страна, предлага на бактерията място за убежище. Тази близка симбиотична връзка причинява секрецията на молекула, наречена леггемоглобин. Тази симбиоза произвежда значителна част от N2 в биосферата.

В тази връзка бактериите причиняват образуването на възли в корените, които разграничават така наречените "бактероиди"..

Повечето от проучванията, проведени в този бактериален род, са взели предвид само тяхното симбиотично състояние и неговата връзка с растението. Поради тази причина има много малко информация, свързана с индивидуалния начин на живот на бактериите и нейната функция като компонент на микробиома на почвата..

индекс

  • 1 Характеристики
  • 2 Процес на заразяване
    • 2.1 Развитие и тип на възли
    • 2.2 Образуване на Bacteroid
    • 2.3 Привличане между корени и корени
    • 2.4 Легхемоглобин
  • 3 Таксономия
  • 4 Морфология
  • 5 Местообитание
  • 6 Ползи и приложения
  • 7 Препратки

функции

Бактериите от рода Rhizobium Те са известни главно поради способността им да фиксират азот и да установят симбиотични отношения с растенията. Всъщност тя се счита за една от най-драматичните взаимоотношения, които съществуват в природата.

Те са хетеротрофни, което показва, че те трябва да получат своя енергиен източник на органична материя. Rhizobium расте нормално при аеробни условия и нодулите се образуват при температура от 25 до 30 ° С и оптимално рН от 6 или 7.

Обаче, процесът на фиксиране на азот изисква ниски концентрации на кислород за защита на азотаза (ензимът, който катализира процеса).

За да се справите с големи количества кислород, има протеин, подобен на хемоглобина, който е отговорен за секвестирането на кислород, който може да се намеси в процеса.

Симбиотичните взаимоотношения, които тези прокариоти установяват с бобовите растения, имат голямо екологично и икономическо въздействие, така че има обширна литература за тази много специфична връзка.

Процесът на заразяване не е лесен, той включва серия от стъпки, при които бактериите и растението влияят взаимно в дейностите на клетъчното делене, генната експресия, метаболитните функции и морфогенезата..

Процес на инфекция

Тези бактерии са отлични биологични модели за разбиране на взаимодействията между микроорганизмите и растенията.

Ризобиите се намират в почвата, където колонизират корените и успяват да влязат в растението. Обикновено, колонизацията започва в корена на косата, въпреки че инфекцията е възможна и чрез малки лезии в епидермиса.

Когато бактерията е в състояние да проникне във вътрешността на растението, тя обикновено се поддържа известно време във вътреклетъчните пространства на растението. С развитието на нодулите ризобията влиза в цитоплазмата на тези структури.

Развитие и тип на възли

Развитието на нодулите включва поредица от синхронни събития в двата организма. Нодулите се класифицират в определени и неопределени.

Първите произхождат от клетъчни деления във вътрешната кора и имат постоянна апикална меристема. Те се характеризират с цилиндрична форма и две обособени зони.

От друга страна, определените възли са резултат от клетъчно делене в средната или външната част на кората на корена. В тези случаи няма постоянна меристема и нейната форма е по-сферична. Зрелият нодул може да се развие чрез клетъчен растеж.

Образуване на бактероид

Диференциацията в бактероидите се среща в нодула: N-фиксиращата форма2. Бактероидите, заедно с мембраните на растенията, образуват симбиозата.

В тези комплексни растителни микроби растението е отговорно за осигуряването на въглерод и енергия, докато бактериите произвеждат амоняк.

В сравнение със свободните живи бактерии, бактериодата претърпява редица промени в транскриптома си, в цялата си клетъчна структура и в метаболитни дейности. Всички тези промени се осъществяват, за да се адаптират към вътреклетъчната среда, където единствената цел е фиксирането на азота.

Растението може да вземе това азотно съединение, което се отделя от бактериите и да го използва за синтеза на есенциални молекули, като аминокиселини.

Повечето видове Rhizobium Те са доста селективни по отношение на броя на гостите, които могат да заразят. Някои видове имат само един гостоприемник. За разлика от това, малък брой бактерии се характеризират с безразборност и с широк спектър от потенциални гостоприемници.

Привличане между корени и корени

Привличането между бактериите и корените на бобовите растения се осъществява от химически агенти, излъчвани от корените. Когато бактериите и коренът са близки, се случват редица събития на молекулярно ниво.

Кореновите флавоноиди индуцират гени в бактериите NOD. Това води до производството на олигозахариди, известни като LCO или коефициенти на възли. LCOs се свързват с рецепторите, образувани от лизинови мотиви, в коренните власинки, като по този начин инициират сигналните събития..

Има и други гени - освен това NOD - участва в процеса на симбиоза, като exo, nif и фиксира.

leghaemoglobin

Леггемоглобинът е молекула от протеинов характер, типична за симбиотичната връзка между ризобията и бобовите растения. Както подсказва името, той е доста сходен с по-познатия протеин: хемоглобин.

Подобно на неговия кръвен аналог, leghemoglobin се отличава с висок афинитет към кислорода. Тъй като процесът на фиксиране, който се среща в нодулите, се повлиява отрицателно от високите концентрации на кислород, протеинът е отговорен за запазването му, за да поддържа системата правилно функционираща.

таксономия

Приблизително 30 вида Rhizobium, е най-известният Rhizobium cellulosilyticum и Rhizobium leguminosarum. Те принадлежат към семейството Rhizobiaceae, в което се намират и други родове: Agrobacterium, Allorhizobium, Pararhizobium, Neorhizobium, Shinella, и sinorhizobium.

Поръчката е Rhizobiales, класът е Alphaproteobacteria, протеинобактериите тип Phylum и царството на бактериите.

морфология

Ризобиите са бактерии, които селективно заразяват корените на бобовите растения. Те се характеризират с грам негатив, способност за изместване и формата им напомня тръстика. Неговите размери са между 0.5 до 0.9 микрометра и 1.2 и 3.0 микрометра.

Те се различават от останалите бактерии, които обитават почвата, като представят две форми: свободната морфология, открита в почвите и симбиотичната форма в техните растения..

Освен морфологията на колонията и оцветяването с грам, съществуват и други методи, чрез които можете да идентифицирате бактериите от рода Rhizobium, Те включват тестове за използване на хранителни вещества, като тест за каталаза, оксидаза и приложения на въглерод и азот.

По същия начин, молекулярни тестове са били използвани за идентифициране, като например прилагането на молекулни маркери.

хабитат

Като цяло, ризобията, принадлежаща към семейството Rhizobiaceae, притежава особеност, свързана предимно с растения от семейството Fabaceae.

Фамилното семейство включва бобови - зърна, леща, люцерна, само за да назовем няколко вида, известни със своята гастрономическа стойност. Семейството принадлежи на покритосеменните, което е третото най-голямо семейство. Те са широко разпространени в света, вариращи от тропически региони до арктически райони.

Известно е само един вид не-бобови растения, с които се установяват симбиотични отношения Rhizobium: Parasponea, род от растения от семейството на Cannáceas.

В допълнение, броят на асоциациите, които могат да бъдат установени между микроорганизма и растението, зависи от много фактори. Понякога асоциацията е ограничена от природата и видовете на бактериите, докато в други случаи зависи от растението.

От друга страна, в свободната си форма, бактериите са част от естествената флора на почвата - до възникването на процеса. Имайте предвид, че въпреки че в почвата има бобови растения и ризобия, образуването на възли не е гарантирано, тъй като щамовете и видовете на членовете на симбиозата трябва да бъдат съвместими..

Ползи и приложения

Фиксирането на азота е важен биологичен процес. Включва приема на азот в атмосферата под формата на N2 и се редуцира до NH4+. По този начин азотът може да влезе и да се използва в екосистемата. Процесът е от голямо значение в различни типове среди, било то сухоземни, сладководни, морски или арктически.

Изглежда, че азотът е елемент, който в повечето случаи ограничава растежа на културите и действа като ограничаващ компонент.

От търговска гледна точка ризобията може да се използва като подобрител в селското стопанство благодарение на способността му да фиксира азот. Следователно, има търговия, свързана с процеса на инокулиране на споменатите бактерии.

Инокулацията на ризобиум има много положителни ефекти по отношение на растежа на растението, теглото и броя на семената, които произвежда. Тези ползи са доказани експериментално от десетки проучвания с бобови растения.

препратки

  1. Allen, Е. К., & Allen, O. N. (1950). Биохимични и симбиотични свойства на ризобията. Бактериологични прегледи, 14(4), 273.
  2. Jiao, Y.S., Liu, Y.H., Yan, H., Wang, Е. Т., Tian, ​​C. F., Chen, W. X., ... & Chen, W. F. (2015). Ризобиално разнообразие и нодулационни характеристики на изключително блудните бобови растения Sophora flavescens. Молекулни взаимодействия между растенията и микробите, 28(12), 1338-1352.
  3. Jordan, D.C. (1962). Бактероидите от рода Rhizobium. Бактериологични прегледи, 26(2 Pt 1-2), 119.
  4. Leung, K., Wanjage, F.N. & Bottomley, P.J. (1994). Симбиотични характеристики на Rhizobium leguminosarum BV. trifolii изолати, които представляват големи и второстепенни хромозомни типове полеви културиTrifolium subterraneum L.). Приложна и екологична микробиология, 60(2), 427-433.
  5. Poole, P., Ramachandran, V., & Terpolilli, J. (2018). Ризопия: от сапрофити до ендосимбионти. Nature Reviews Микробиология, 16(5), 291.
  6. Somasegaran, P., & Hoben, H. J. (2012). Наръчник за ризобия: методи в бобово-Rhizobium технология. Springer Science & Business Media.
  7. Wang, Q., Liu, J., & Zhu, H. (2018). Генетични и молекулярни механизми, лежащи в основата на симбиотичната специфичност при взаимодействия между бобово-ризобиум. Граници в науката за растенията, 9, 313.