Rhizobium Je to rod bakterií, které mají schopnost fixovat dusík z atmosféry. Obecně jsou bakterie se schopností fixovat dusík známé jako rhizobia. Tyto vztahy mezi rostlinami a mikroorganismy byly rozsáhle studovány.
Tito prokaryoti žijí v symbiotických vztazích s různými rostlinami: luštěninami, jako jsou fazole, vojtěška, čočka, sója, mimo jiné..
Jsou specificky spojeny s jeho kořeny a dodávají rostlině potřebný dusík. Rostlina nabízí bakteriím útočiště. Tento úzký symbiotický vztah způsobuje sekreci molekuly zvané leghemoglobin. Tato symbióza produkuje významný podíl dusíkudva v biosféře.
V tomto vztahu bakterie způsobují tvorbu uzlíků v kořenech, které se odlišují takzvanými „bakteroidy“.
Většina studií, které byly provedeny u tohoto bakteriálního rodu, brala v úvahu pouze jeho symbiotický stav a jeho vztah s rostlinou. Z tohoto důvodu existuje velmi málo informací týkajících se individuálního životního stylu bakterie a její funkce jako složky půdního mikrobiomu..
Rejstřík článků
Bakterie rodu Rhizobium Jsou známí především svou schopností fixovat dusík a navazovat symbiotické vztahy s rostlinami. Ve skutečnosti je považován za jeden z nejdramatičtějších vztahů, které v přírodě existují..
Jsou heterotrofní, což naznačuje, že musí získávat svůj zdroj energie z organické hmoty.. Rhizobium roste normálně za aerobních podmínek a vytvářejí se uzlíky při teplotě 25 až 30 ° C a optimálním pH 6 nebo 7.
Proces fixace dusíku však vyžaduje nízké koncentrace kyslíku k ochraně dusíkaté látky (enzymu, který proces katalyzuje)..
Aby bylo možné vypořádat se s velkým množstvím kyslíku, existuje protein podobný hemoglobinu, který je odpovědný za sekvestraci kyslíku, který by mohl zasahovat do procesu.
Symbiotické vztahy, které tito prokaryoti navazují na luštěniny, mají vysoký ekologický a ekonomický dopad, a proto existuje rozsáhlá literatura o tomto velmi specifickém vztahu..
Proces infekce není jednoduchý, zahrnuje řadu kroků, kde bakterie a rostlina vzájemně ovlivňují aktivity dělení buněk, genovou expresi, metabolické funkce a morfogenezi..
Tyto bakterie jsou vynikajícími biologickými modely pro pochopení interakcí, ke kterým dochází mezi mikroorganismy a rostlinami..
Rhizobia se nacházejí v půdě, kde kolonizují kořeny a vstupují do rostliny. Kolonizace obvykle začíná v kořenových chloupcích, i když je možná i infekce malými lyžemi v epidermis..
Když se bakterii podaří proniknout dovnitř rostliny, obvykle nějakou dobu zůstává v intracelulárních prostorách rostliny. Jak se uzliny vyvíjejí, rhizobie vstupuje do cytoplazmy těchto struktur.
Vývoj uzlin zahrnuje řadu synchronních událostí v obou organismech. Uzlíky se dělí na určité a neurčité.
První z nich pocházejí z buněčných dělení ve vnitřní kůře a mají přetrvávající vrcholový meristém. Vyznačují se tím, že mají válcový tvar a dvě diferencované oblasti.
Na druhé straně jsou určené uzliny výsledkem buněčného dělení ve střední nebo vnější části kořenové kůry. V těchto případech není trvalý meristém a jeho tvar je sférickější. Zralý uzlík se může vyvinout růstem buněk.
K diferenciaci na bakteroidy dochází v uzlu: formě fixující Ndva. Bacteroides spolu s rostlinnými membránami tvoří symbiosom.
V těchto komplexech mikrobů a rostlin je rostlina zodpovědná za poskytování uhlíku a energie, zatímco bakterie produkují amoniak.
Ve srovnání s volně žijícími bakteriemi prochází bakterie řadou změn ve svém transkriptomu, v celé své buněčné struktuře a v metabolických aktivitách. Všechny tyto změny probíhají, aby se přizpůsobily nitrobuněčnému prostředí, kde jejich jediným cílem je fixace dusíku..
Rostlina může přijmout tuto dusíkatou sloučeninu vylučovanou bakteriemi a použít ji pro syntézu esenciálních molekul, jako jsou aminokyseliny..
Většina druhů Rhizobium jsou docela selektivní, pokud jde o počet hostitelů, které mohou infikovat. Některé druhy mají pouze jednoho hostitele. Naproti tomu malý počet bakterií se vyznačuje tím, že jsou promiskuitní a mají široké spektrum potenciálních hostitelů..
Přitažlivost mezi bakteriemi a kořeny luštěnin je zprostředkována chemickými látkami, které kořeny vylučují. Když jsou bakterie a kořen blízko, dochází na molekulární úrovni k řadě událostí.
Kořenové flavonoidy indukují geny v bakteriích kývnutí. To vede k produkci oligosacharidů známých jako LCO nebo nod faktory. LCO se váží na receptory tvořené lysinovými motivy v kořenových chloupcích, čímž iniciují signální události..
Existují i jiné geny - kromě toho kývnutí - podílí se na procesu symbiózy, jako je exo, nif Y opravit.
Leghemoglobin je molekula proteinu, typická pro symbiotický vztah mezi rhizobií a luštěninami. Jak název napovídá, je docela podobný známějšímu proteinu: hemoglobinu..
Stejně jako jeho krevní analog se i leghemoglobin vyznačuje vysokou afinitou ke kyslíku. Protože proces fixace, který se vyskytuje v uzlinách, je nepříznivě ovlivněn vysokými koncentracemi kyslíku, je protein zodpovědný za jeho udržení, aby systém správně fungoval.
Přibližně 30 druhů Rhizobium, být nejznámější Rhizobium cellulosilyticum Y Rhizobium leguminosarum. Patří do čeledi Rhizobiaceae, která je také domovem dalších rodů: Agrobacterium, Allorhizobium, Pararhizobium, Neorhizobium, Shinella, Y Sinorhizobium.
Řád je Rhizobiales, třída je Alphaproteobacteria, kmen Proteobacteria a království Bacteria.
Rhizobia jsou bakterie, které selektivně infikují kořeny luštěnin. Vyznačují se gramnegativitou, schopností pohybu a tvarem připomínající hůl. Jeho rozměry jsou mezi 0,5 až 0,9 mikrometry na šířku a 1,2 až 3,0 mikrometry na délku..
Liší se od zbytku bakterií, které obývají půdu, tím, že má dvě formy: volnou morfologii nalezenou v půdě a symbiotickou formu v hostiteli rostliny..
Kromě morfologie kolonií a barvení gramů existují i jiné metody, kterými lze bakterie rodu identifikovat. Rhizobium, Patří sem testy využití živin, jako je použití katalázy, oxidázy a použití uhlíku a dusíku..
Podobně byly pro identifikaci použity molekulární testy, například aplikace molekulárních markerů.
Obecně platí, že rhizobie patřící do čeledi Rhizobiaceae vykazuje zvláštnost spojování hlavně s rostlinami čeledi Fabaceae..
Rodina Fabaceae zahrnuje luštěniny - zrna, čočku, vojtěšku, abychom jmenovali jen několik druhů známých svou gastronomickou hodnotou. Rodina patří do krytosemenných rostlin, je třetí nejpočetnější rodinou. Ve světě jsou široce rozšířeny, od tropů až po arktické oblasti.
Je známo, že pouze jeden druh rostlin, které nejsou luštěniny, vytváří symbiotické vztahy Rhizobium: Parasponea, rod rostlin z čeledi Cannabaceae.
Kromě toho počet asociací, které lze navázat mezi mikroorganismem a rostlinou, závisí na mnoha faktorech. Někdy je asociace omezena povahou a druhem bakterií, zatímco v jiných případech to závisí na rostlině..
Na druhé straně jsou bakterie ve volné formě součástí přirozené flóry půdy - dokud nedojde k procesu nodulace. Pamatujte, že ačkoliv v půdě existují luštěniny a rhizobie, tvorba uzlíků není zajištěna, protože kmeny a druhy členů symbiózy musí být kompatibilní.
Fixace dusíku je zásadní biologický proces. Zahrnuje příjem dusíku z atmosféry ve formě dusíkudva a redukuje se na NH4+. Dusík tedy může vstoupit a být použit v ekosystému. Tento proces má velký význam v různých typech prostředí, ať už pozemního, sladkovodního, mořského nebo arktického..
Dusík se zdá být prvkem, který ve většině případů omezuje růst plodin a působí jako omezující složka..
Z komerčního hlediska lze rhizobii použít jako látky zvyšující účinek v zemědělství díky své schopnosti fixovat dusík. Existuje tedy obchod související s procesem očkování těchto bakterií.
Naočkování rhizobia má velmi pozitivní účinky na růst rostliny, hmotnost a počet semen, která produkuje. Tyto výhody byly experimentálně prokázány desítkami studií s luštěninami.
Zatím žádné komentáře