Rhizobium-ominaisuudet, taksonomia, morfologia, elinympäristö ja hyödyt



Rhizobium on bakteerien suvun, jolla on kyky korjata typpeä ilmakehästä. Yleensä bakteereja, joilla on kyky korjata typpeä, kutsutaan risobiaksi. Näitä suhteita kasvien ja mikro-organismien välillä on tutkittu laajasti.

Nämä prokaryootit elävät symbioottisissa suhteissa eri kasveihin: palkokasvit, kuten pavut, sinimailat, linssit, soijapavut..

Ne liittyvät nimenomaan niiden juuriin ja antavat kasville tarvitsemansa typen. Laitos puolestaan ​​tarjoaa bakteerille suojapaikan. Tämä läheinen symbioottinen suhde aiheuttaa molekyylin, jota kutsutaan leghemoglobiiniksi, erittymistä. Tämä symbioosi tuottaa merkittävän osan N: stä2 biosfäärissä.

Tässä suhteessa bakteerit aiheuttavat juurissa solmujen muodostumista, jotka erottavat ns..

Suurin osa tutkimuksista, jotka on tehty tässä bakteerisukussa, on otettu huomioon vain niiden symbioottinen tila ja sen suhde kasviin. Tästä syystä bakteerien yksilölliseen elämäntapaan ja sen funktioon maaperän mikrobiomina on hyvin vähän tietoa..

indeksi

  • 1 Ominaisuudet
  • 2 Infektioprosessi
    • 2.1 Solmujen kehitys ja tyyppi
    • 2.2 Bakteerien muodostuminen
    • 2.3 Risobian ja juurien välinen houkutus
    • 2.4 Legemoglobiini
  • 3 Taksonomia
  • 4 Morfologia
  • 5 Elinympäristö
  • 6 Edut ja sovellukset
  • 7 Viitteet

piirteet

Suvun bakteerit Rhizobium Ne tunnetaan pääasiassa niiden kyvystä korjata typpeä ja luoda symbioottisia suhteita kasveihin. Itse asiassa sitä pidetään yhtenä luonteeltaan dramaattisimmista suhteista.

Ne ovat heterotrofisia, mikä osoittaa, että niiden on hankittava orgaanisen aineen energialähde. Rhizobium se kasvaa normaalisti aerobisissa olosuhteissa ja kyhmyt muodostetaan lämpötilassa 25 - 30 ° C ja optimaalinen pH 6 tai 7.

Typen kiinnitysprosessi vaatii kuitenkin alhaisia ​​happipitoisuuksia, jotta suojataan typpeä (entsyymiä, joka katalysoi prosessia).

Hoidettaessa suuria määriä happea on olemassa proteiini, joka on samanlainen kuin hemoglobiini, joka on vastuussa hapen sitomisesta, joka voisi puuttua prosessiin.

Symbioottisilla suhteilla, joita nämä prokaryootit muodostavat palkokasveilla, on suuri ekologinen ja taloudellinen vaikutus, joten tästä hyvin erityisestä suhteesta on olemassa laaja kirjallisuus.

Infektioprosessi ei ole yksinkertainen, se sisältää joukon vaiheita, joissa bakteerit ja kasvi vaikuttavat toisiinsa solujen jakautumisen, geeniekspression, aineenvaihduntatoimintojen ja morfogeneesin toiminnoissa.

Infektioprosessi

Nämä bakteerit ovat erinomaisia ​​biologisia malleja mikro-organismien ja kasvien välisten vuorovaikutusten ymmärtämiseksi.

Risobia löytyy maaperästä, jossa ne kolonisoivat juuret ja onnistuvat pääsemään kasveihin. Yleensä pesäkkeet alkavat juurikuiduista, vaikka infektio on myös mahdollinen pienten vaurioiden kautta.

Kun bakteerit pystyvät tunkeutumaan kasvin sisäpuolelle, se pidetään yleensä jonkin aikaa kasvin solunsisäisissä tiloissa. Kun solmujen kehittyminen etenee, rizobia tulee näiden rakenteiden sytoplasmaan.

Solmujen kehitys ja tyyppi

Solmujen kehittymiseen liittyy joukko synkronisia tapahtumia molemmissa organismeissa. Solmut luokitellaan tiettyihin ja määrittelemättömiin.

Ensimmäinen on peräisin solun jakautumisista sisäisessä aivokuoressa ja sillä on pysyvä apikaalinen meristeemi. Niille on tunnusomaista, että niillä on lieriömäinen muoto ja kaksi erilaista vyöhykettä.

Toisaalta määritetyt solmut johtuvat solun jakautumisesta juurikuoren keskiosassa tai ulommassa osassa. Näissä tapauksissa sinulla ei ole pysyvää meristeeria ja sen muoto on pallomainen. Kypsä kyhmy voi kehittyä solujen kasvun myötä.

Bakteerin muodostuminen

Bakteerien erilaistuminen tapahtuu solmussa: N-kiinnitysmuoto2. Bakteerit muodostavat yhdessä kasvien kalvojen kanssa symbiosomin.

Näissä monimutkaisissa kasviperäisissä mikrobeissa kasvi on vastuussa hiilen ja energian tuottamisesta, kun taas bakteerit tuottavat ammoniakkia.

Verrattuna vapaasti eläviin bakteereihin bakteerit käyvät läpi useita muutoksia sen transkriptomiin, koko solurakenteeseensa ja aineenvaihduntaan. Kaikki nämä muutokset tapahtuvat sopeutumaan solunsisäiseen ympäristöön, jossa sen ainoa tavoite on typen kiinnitys.

Kasvi voi ottaa bakteerien erittämän typpipitoisen yhdisteen ja käyttää sitä välttämättömien molekyylien, kuten aminohappojen, synteesissä..

Useimmat lajit Rhizobium Ne ovat melko valikoivia vieraiden lukumäärän mukaan, joita he voivat tartuttaa. Joillakin lajeilla on vain yksi isäntä. Sitä vastoin pienelle määrälle bakteereita on tunnusomaista se, että ne ovat sotkuisia ja niillä on laaja valikoima potentiaalisia isäntiä.

Risobian ja juurien välinen houkutus

Bakteerien ja palkokasvien juurien välistä vetovoimaa välittävät juuret aiheuttavat kemialliset tekijät. Kun bakteerit ja juuret ovat lähellä, molekyylitasolla tapahtuu useita tapahtumia.

Root-flavonoidit aiheuttavat geenejä bakteereissa NOD. Tämä johtaa oligosakkaridien tuotantoon, joita kutsutaan LCO- tai nod-tekijöiksi. LCO: t sitoutuvat reseptoreihin, jotka on muodostettu lysiinimotiivien avulla, juurikarvoihin, jolloin aloitetaan signalointitapahtumat.

On myös muita geenejä NOD - mukana symbioosiprosessissa exo, nif ja korjata.

leghaemoglobin

Legemoglobiini on proteiinimolekyyli, joka on tyypillinen symbioottiselle suhteelle rhizobian ja palkokasvien välillä. Kuten nimi viittaa, se on melko samanlainen kuin tutumpi proteiini: hemoglobiini.

Kuten sen verianalogilla, leghemoglobiinilla on ero, jolla on suuri affiniteetti happea kohtaan. Koska korkeat happipitoisuudet vaikuttavat solmuissa esiintyvään kiinnitysprosessiin negatiivisesti, proteiini on vastuussa sen säilyttämisestä, jotta järjestelmä pysyy kunnossa.

taksonomia

Noin 30 lajia Rhizobium, tunnetaan parhaiten Rhizobium cellulosilyticum ja Rhizobium leguminosarum. Nämä kuuluvat Rhizobiaceae-sukuun, jossa on myös muita sukuja: Agrobacterium, Allorhizobium, Pararhizobium, Neorhizobium, Shinella, ja sinorhizobium.

Järjestys on Rhizobiales, luokka on Alphaproteobacteria, Phylum Proteobacteria ja Bacteria Kingdom.

morfologia

Risobia ovat bakteereja, jotka tarttuvat selektiivisesti palkokasvien juuriin. Niille on tunnusomaista, että se on gram-negatiivinen, sillä on siirtokapasiteetti ja niiden muoto muistuttaa sokeriruokoa. Sen mitat ovat 0,5-0,9 mikrometriä leveitä ja 1,2 ja 3,0 mikrometriä pitkä.

Ne eroavat muusta maaperässä olevista bakteereista esittämällä kaksi muotoa: maaperässä esiintyvä vapaa morfologia ja symbioottinen muoto niiden kasvien isännässä.

Siirtymän ja gramman värjäyksen morfologian lisäksi on olemassa muita menetelmiä, joilla voit tunnistaa suvun bakteerit Rhizobium, Näitä ovat ravintoaineiden käytön testaus, kuten katalaasitesti, oksidaasi ja hiilen ja typen käyttö.

Samoin tunnistamiseen on käytetty molekyylikokeita, kuten molekyylimarkkereiden käyttöä.

elinympäristö

Yleisesti Rhizobiaceae-sukuun kuuluvalla risobialla on erityispiirre, että se liittyy lähinnä Fabaceae-perheen kasveihin..

Fabaceae-perheeseen kuuluu palkokasveja - jyviä, linssejä, lutsernia, vain muutamia lajeja, jotka tunnetaan gastronomisesta arvostaan. Perhe kuuluu angiospermeihin, jotka ovat kolmanneksi suurin perhe. Ne ovat laajalti levinneet maailmassa trooppisista alueista arktisiin alueisiin.

Tunnetaan vain yksi ei-palkokasvi, joka luo symbioottisia suhteita Rhizobium: Parasponea, Cannabáceas-perheen kasvien suku.

Lisäksi mikro-organismin ja kasvien välille muodostuvien yhdistysten määrä riippuu monista tekijöistä. Joskus yhdistystä rajoittaa bakteerien luonne ja laji, kun taas muissa tapauksissa se riippuu kasvista.

Toisaalta bakteerit ovat vapaassa muodossaan osa maaperän luonnollista kasvistoa, kunnes solmuprosessi tapahtuu. Huomaa, että vaikka maaperässä on palkokasveja ja risobiaa, solmujen muodostuminen ei ole varmaa, koska symbioosin jäsenten kannat ja lajit ovat yhteensopivia.

Edut ja sovellukset

Typen kiinnitys on ratkaiseva biologinen prosessi. Sisältää typen imeytymistä ilmakehään N: n muodossa2 ja se pelkistetään NH: ksi4+. Niinpä typpi voi tulla ekosysteemiin ja sitä voidaan käyttää. Prosessi on erittäin tärkeä erilaisissa ympäristöissä, olipa kyseessä maanpäällinen, makea vesi, meri- tai arktinen ympäristö.

Näyttää siltä, ​​että typpi on elementti, joka rajoittaa useimmiten viljelykasvien kasvua ja toimii rajoittavana komponenttina.

Kaupallisesta näkökulmasta rhizobiaa voidaan käyttää maatalouden tehostajina sen kyvyn avulla vahvistaa typpeä. Siksi on olemassa kauppa, joka liittyy mainittujen bakteerien inokulointiprosessiin.

Risobiumin inokulaatiolla on hyvin myönteisiä vaikutuksia kasvun kasvuun, sen painon ja tuottamien siementen lukumäärään nähden. Nämä hyödyt on todistettu kokeellisesti kymmenillä tutkimuksilla palkokasveilla.

viittaukset

  1. Allen, E. K., & Allen, O. N. (1950). Risobian biokemialliset ja symbioottiset ominaisuudet. Bakteriologiset arviot, 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-monimuotoisuus ja äärimmäisen särkyneiden palkokasvien nodulaatio-ominaisuudet Sophora flavescens. Molekyyliset kasvi-mikrobivuorovaikutukset, 28(12), 1338-1352.
  3. Jordan, D. C. (1962). Rhizobium-suvun bakteerit. Bakteriologiset arviot, 26(2 Pt 1-2), 119.
  4. Leung, K., Wanjage, F. N. & Bottomley, P. J. (1994). Symbioottiset ominaisuudet Rhizobium leguminosarum bv. trifolii isolaatit, jotka edustavat suuria ja pieniä solmujen miehittäviä kromosomaalisia tyyppejä \ tTrifolium subterraneum L.). Sovellettu ja ympäristöllinen mikrobiologia, 60(2), 427 - 333.
  5. Poole, P., Ramachandran, V. ja Terpolilli, J. (2018). Rhizobia: saprofyyteistä endosymbionteihin. Nature Reviews Mikrobiologia, 16(5), 291.
  6. Somasegaran, P., ja Hoben, H. J. (2012). Käsikirja rhizobiasta: menetelmät palkokasveissa-Rhizobium-tekniikassa. Springer Science & Business Media.
  7. Wang, Q., Liu, J., & Zhu, H. (2018). Geneettiset ja molekyylimekanismit, jotka perustuvat symbioottiseen spesifisyyteen Legume-Rhizobium-vuorovaikutuksissa. Kasvien tieteiden rajat, 9, 313.