Χαρακτηριστικά Rhizobium, ταξινόμηση, μορφολογία, οικοτόπου και οφέλη
Rhizobium είναι ένα γένος βακτηρίων που έχουν την ικανότητα να σταθεροποιούν το άζωτο από την ατμόσφαιρα. Γενικά, βακτήρια με την ικανότητα να καθορίζουν το άζωτο είναι γνωστά ως ριζόβια. Αυτές οι σχέσεις μεταξύ φυτών και μικροοργανισμών έχουν μελετηθεί εκτενώς.
Αυτοί οι προκαρυώτες ζουν σε συμβιωτικές σχέσεις με διαφορετικά φυτά: όσπρια, όπως φασόλια, μηδική, φακές, σόγια, μεταξύ άλλων.
Συσχετίζονται ειδικά με τις ρίζες τους και παρέχουν στο εργοστάσιο το άζωτο που χρειάζονται. Το φυτό, με τη σειρά του, προσφέρει στο βακτήριο καταφύγιο. Αυτή η στενή συμβιωτική σχέση προκαλεί την έκκριση ενός μορίου που ονομάζεται λεγαιμοσφαιρίνη. Αυτή η συμβίωση παράγει ένα σημαντικό ποσοστό Ν2 στη βιόσφαιρα.
Σε αυτή τη σχέση, τα βακτήρια προκαλούν το σχηματισμό οζιδίων στις ρίζες, τα οποία διαφοροποιούν τα λεγόμενα "βακτηριοειδή".
Οι περισσότερες από τις μελέτες που διεξήχθησαν σε αυτό το βακτηριακό γένος, έλαβαν υπόψη μόνο τη συμβιωτική τους κατάσταση και τη σχέση τους με το φυτό. Για το λόγο αυτό, υπάρχουν πολύ λίγες πληροφορίες σχετικά με τον τρόπο ζωής των βακτηριδίων και τη λειτουργία του ως συστατικού του μικροβίου του εδάφους..
Ευρετήριο
- 1 Χαρακτηριστικά
- 2 Διαδικασία μόλυνσης
- 2.1 Ανάπτυξη και τύπος οζιδίων
- 2.2 Ο σχηματισμός βακτεroid
- 2.3 Η έλξη μεταξύ ριζόβιας και ριζών
- 2.4 Leghemoglobin
- 3 Ταξινόμηση
- 4 Μορφολογία
- 5 Habitat
- 6 Οφέλη και εφαρμογές
- 7 Αναφορές
Χαρακτηριστικά
Τα βακτήρια του γένους Rhizobium Είναι γνωστοί κυρίως για την ικανότητά τους να σταθεροποιούν το άζωτο και να δημιουργούν συμβιωτικές σχέσεις με τα φυτά. Στην πραγματικότητα, θεωρείται μία από τις πιο δραματικές σχέσεις που υπάρχουν στη φύση.
Είναι ετεροτροφικοί, πράγμα που δείχνει ότι πρέπει να αποκτήσουν την ενεργειακή τους πηγή οργανικής ύλης. Rhizobium αναπτύσσεται κανονικά υπό αερόβιες συνθήκες και τα όζοι σχηματίζονται σε θερμοκρασία 25 έως 30 ° C και βέλτιστο ρΗ 6 ή 7.
Ωστόσο, η διαδικασία στερέωσης αζώτου απαιτεί χαμηλές συγκεντρώσεις οξυγόνου για την προστασία της αζώτου (το ένζυμο που καταλύει τη διαδικασία).
Για την αντιμετώπιση υψηλών ποσοτήτων οξυγόνου, υπάρχει μια πρωτεΐνη παρόμοια με την αιμοσφαιρίνη που είναι υπεύθυνη για την απομόνωση του οξυγόνου που θα μπορούσε να παρέμβει στη διαδικασία.
Οι συμβιωτικές σχέσεις που δημιουργούν αυτοί οι προκαρυώτες με τα όσπρια έχουν υψηλό οικολογικό και οικονομικό αντίκτυπο, οπότε υπάρχει εκτεταμένη βιβλιογραφία σχετικά με αυτή τη πολύ συγκεκριμένη σχέση.
Η διαδικασία μόλυνσης δεν είναι απλή, περιλαμβάνει μια σειρά από βήματα όπου τα βακτηρίδια και τα φυτικά δραστηριότητες αλληλοεπηρεάζονται κυτταρική διαίρεση, τη γονιδιακή έκφραση, μεταβολικών λειτουργιών και μορφογένεσης.
Διαδικασία μόλυνσης
Αυτά τα βακτήρια είναι εξαιρετικά βιολογικά μοντέλα για να κατανοήσουν τις αλληλεπιδράσεις που συμβαίνουν μεταξύ των μικροοργανισμών και των φυτών.
Τα ριζόβια βρίσκονται στο έδαφος, όπου αποικίζουν τις ρίζες και καταφέρνουν να εισέλθουν στο φυτό. Γενικά, ο αποικισμός αρχίζει στις τρίχες των ριζών, παρόλο που μια μόλυνση είναι επίσης δυνατή μέσω μικρών βλαβών στην επιδερμίδα.
Όταν τα βακτήρια είναι ικανά να διεισδύσουν στο εσωτερικό του φυτού, συνήθως διατηρούνται για λίγο στο ενδοκυτταρικό χώρο του φυτού. Καθώς προχωρά η ανάπτυξη των οζιδίων, τα ριζόβια εισέρχονται στο κυτταρόπλασμα αυτών των δομών.
Ανάπτυξη και τύπος οζιδίων
Η ανάπτυξη των οζιδίων περιλαμβάνει μια σειρά συγχρονικών συμβάντων και στους δύο οργανισμούς. Οι οζίδια ταξινομούνται σε ορισμένες και απροσδιόριστες.
Το πρώτο προέρχεται από τις κυτταρικές διαιρέσεις στον εσωτερικό φλοιό και έχει ένα επίμονο κορυφαίο μερίστεμ. Χαρακτηρίζονται από ένα κυλινδρικό σχήμα και δύο διαφοροποιημένες ζώνες.
Από την άλλη πλευρά, τα καθορισμένα οζίδια προκύπτουν από κυτταρικές διαιρέσεις στο μέσο ή στο εξωτερικό τμήμα του φλοιού της ρίζας. Σε αυτές τις περιπτώσεις δεν έχετε ένα σταθερό μερίστεμ και το σχήμα του είναι πιο σφαιρικό. Το ώριμο οζίδιο μπορεί να αναπτυχθεί με κυτταρική ανάπτυξη.
Ο σχηματισμός του βακτηριοειδούς
Η διαφοροποίηση στα βακτηριοειδή εμφανίζεται στο οζίδιο: η μορφή σταθεροποίησης Ν2. Τα βακτηριοειδή, μαζί με τις μεμβράνες των φυτών, σχηματίζουν το συμβιωμό.
Σε αυτά τα πολύπλοκα φυτικά μικρόβια, το φυτό είναι υπεύθυνο για την παροχή άνθρακα και ενέργειας, ενώ τα βακτήρια παράγουν αμμωνία.
Σε σύγκριση με τα ελεύθερα ζωντανά βακτηρίδια, το βακτήριο υποβάλλεται σε μια σειρά μεταβολών στο μεταγραφικό του, σε ολόκληρη την κυτταρική δομή και στις μεταβολικές του δραστηριότητες. Όλες αυτές οι αλλαγές λαμβάνουν χώρα για να προσαρμοστούν σε ένα ενδοκυτταρικό περιβάλλον, όπου ο μοναδικός στόχος τους είναι η σταθεροποίηση του αζώτου.
Το φυτό μπορεί να πάρει αυτή την αζωτούχο ένωση που εκκρίνεται από τα βακτήρια και να την χρησιμοποιήσει για τη σύνθεση των ουσιωδών μορίων, όπως τα αμινοξέα.
Τα περισσότερα είδη Rhizobium Είναι αρκετά επιλεκτικοί όσον αφορά τον αριθμό των επισκεπτών που μπορούν να μολύνουν. Ορισμένα είδη έχουν μόνο έναν ξενιστή. Αντίθετα, ένας μικρός αριθμός βακτηρίων χαρακτηρίζεται από το ότι είναι ασυμπτωματικός και έχει ένα ευρύ φάσμα πιθανών ξενιστών.
Έλξη μεταξύ ριζόβιας και ριζών
Η έλξη μεταξύ των βακτηρίων και των ριζών των οσπρίων προκαλείται από χημικούς παράγοντες, που εκκρίνονται από τις ρίζες. Όταν τα βακτήρια και η ρίζα είναι κοντά, μια σειρά συμβάντων συμβαίνουν σε μοριακό επίπεδο.
Τα φλαβονοειδή ρίζας επάγουν γονίδια σε βακτήρια νεύμα. Αυτό οδηγεί στην παραγωγή ολιγοσακχαριτών γνωστών ως LCO ή συντελεστές νεύρου. Οι LCO δεσμεύονται στους υποδοχείς, που σχηματίζονται από μοτίβα λυσίνης, στις τρίχες των ριζών, αρχίζοντας έτσι τα συμβάντα σηματοδότησης.
Υπάρχουν και άλλα γονίδια - εκτός από αυτά νεύμα - που συμμετέχουν στη διαδικασία συμβιβασμού, όπως exo, nif και να διορθώσετε.
Legheglobin
Το Leghemoglobin είναι ένα μόριο πρωτεϊνικής φύσης, χαρακτηριστικό της συμβιωτικής σχέσης μεταξύ ριζόβια και όσπρια. Όπως υποδηλώνει το όνομα, είναι αρκετά παρόμοιο με μια πιο γνωστή πρωτεΐνη: αιμοσφαιρίνη.
Όπως και το ανάλογο αίματός του, η νοημοσφαιρίνη έχει τη διάκριση ότι έχει υψηλή συγγένεια για το οξυγόνο. Καθώς η διαδικασία στερέωσης που εμφανίζεται στα οζίδια επηρεάζεται αρνητικά από τις υψηλές συγκεντρώσεις οξυγόνου, η πρωτεΐνη είναι υπεύθυνη για τη διατήρησή της για να διατηρηθεί η λειτουργία του συστήματος σωστά.
Ταξινόμηση
Περίπου 30 είδη Rhizobium, είναι το πιο γνωστό Rhizobium cellulosilyticum και Rhizobium leguminosarum. Αυτά ανήκουν στην οικογένεια Rhizobiaceae, η οποία φιλοξενεί επίσης και άλλα γένη: Agrobacterium, Allorhizobium, Pararhizobium, Neorhizobium, Shinella, και Sinorhizobium.
Η τάξη είναι Rhizobiales, η τάξη είναι Alphaproteobacteria, Phylum Proteobacteria και το βασίλειο βακτηρίων.
Μορφολογία
Τα ριζόβια είναι βακτήρια που επιμολύνουν επιλεκτικά τις ρίζες των όσπριων. Χαρακτηρίζονται από το ότι είναι αρνητικά κατά Gram, έχουν ικανότητα μετατόπισης και το σχήμα τους θυμίζει ένα καλάμι. Οι διαστάσεις του κυμαίνονται μεταξύ 0,5 έως 0,9 μικρομέτρων και 1,2 και 3,0 μικρομέτρων.
Διαφέρουν από τα υπόλοιπα βακτήρια που ζουν στο έδαφος παρουσιάζοντας δύο μορφές: την ελεύθερη μορφολογία που βρίσκεται στα εδάφη και τη συμβιωτική μορφή στο εσωτερικό του φυτού του φυτού.
Πέρα από τη μορφολογία της αποικίας και της χρώσης του γραμμαρίου, υπάρχουν και άλλες μέθοδοι με τις οποίες μπορείτε να εντοπίσετε τα βακτηρίδια του γένους Rhizobium, Αυτά περιλαμβάνουν δοκιμές αξιοποίησης θρεπτικών ουσιών, όπως δοκιμή καταλάσης, οξειδάση και χρήσεις άνθρακα και αζώτου.
Παρομοίως, μοριακές δοκιμές έχουν χρησιμοποιηθεί για ταυτοποίηση, όπως η εφαρμογή μοριακών δεικτών.
Habitat
Γενικά, τα ριζόβια που ανήκουν στην οικογένεια Rhizobiaceae παρουσιάζουν την ιδιαιτερότητα ότι συνδέονται κυρίως με φυτά της οικογένειας Fabaceae.
Η οικογένεια Fabaceae περιλαμβάνει όσπρια - κόκκους, φακές, μηδική, για να αναφέρουμε μόνο μερικά είδη γνωστά για την γαστρονομική τους αξία. Η οικογένεια ανήκει στους Angiosperms, που είναι η τρίτη μεγαλύτερη οικογένεια. Διανέμονται ευρέως στον κόσμο, από τις τροπικές περιοχές μέχρι τις αρκτικές περιοχές.
Είναι γνωστό μόνο ένα μη φυτικό είδος φυτού που δημιουργεί συμβιωτικές σχέσεις Rhizobium: Παρασπόνια, ένα γένος φυτών της οικογένειας Cannabáceas.
Επιπλέον, ο αριθμός των ενώσεων που μπορούν να δημιουργηθούν μεταξύ του μικροοργανισμού και του φυτού εξαρτάται από πολλούς παράγοντες. Μερικές φορές η συσχέτιση περιορίζεται από τη φύση και τα είδη των βακτηρίων, ενώ σε άλλες περιπτώσεις εξαρτάται από το φυτό.
Επιπλέον, στην ελεύθερη μορφή, τα βακτήρια είναι μέρος της φυσικής χλωρίδας του εδάφους - έως ότου συμβεί σχηματισμού όζων συμβεί. Σημειώστε ότι, αν και υπάρχουν όσπρια και rhizobia στο έδαφος, εξασφαλίζεται όχι ο σχηματισμός οζιδίων, καθώς τα στελέχη και τα είδη των μελών της συμβίωσης πρέπει να είναι συμβατή.
Οφέλη και εφαρμογές
Η σταθεροποίηση του αζώτου αποτελεί ζωτική βιολογική διαδικασία. Συμπεριλαμβάνει την πρόσληψη αζώτου στην ατμόσφαιρα, με τη μορφή Ν2 και μειώνεται σε NH4+. Έτσι, το άζωτο μπορεί να εισέλθει και να χρησιμοποιηθεί στο οικοσύστημα. Η διαδικασία έχει μεγάλη σημασία σε διάφορους τύπους περιβάλλοντος, είτε πρόκειται για χερσαία, γλυκά ύδατα, θαλάσσια ή αρκτικά.
Φαίνεται ότι το άζωτο είναι ένα στοιχείο που περιορίζει, στις περισσότερες περιπτώσεις, την ανάπτυξη των καλλιεργειών και δρα ως περιοριστική συνιστώσα.
Από εμπορική άποψη, τα ριζόβια μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως ενισχυτικά στη γεωργία χάρη στην ικανότητά τους να σταθεροποιούν το άζωτο. Συνεπώς, υπάρχει μια εμπορική σχέση με τη διαδικασία εμβολιασμού των εν λόγω βακτηριδίων.
Ο εμβολιασμός του ριζόβιου έχει πολύ θετικά αποτελέσματα σε σχέση με την ανάπτυξη του φυτού, το βάρος και τον αριθμό των σπόρων που παράγει. Αυτά τα οφέλη έχουν αποδειχθεί πειραματικά από δεκάδες μελέτες με όσπρια.
Αναφορές
- Allen, Ε. Κ., & Allen, Ο. Ν. (1950). Βιοχημικές και συμβιωτικές ιδιότητες των ριζόβια. Βακτηριολογικές ανασκοπήσεις, 14(4), 273.
- Jiao, Υ. S., Liu, Υ. Η., Yan, Η., Wang, Ε. Τ., Tian, C.F., Chen, W.Χ., & Chen, W.F. (2015). Ιδιόμορφη ποικιλομορφία και οζιδωτικά χαρακτηριστικά του εξαιρετικά αδέσποτου οσπρίου Sophora flavescens. Αλληλεπιδράσεις μοριακών φυτών-μικροβίων, 28(12), 1338-1352.
- Jordan, D.C. (1962). Οι βακτηριοκτόνοι του γένους Rhizobium. Βακτηριολογικές ανασκοπήσεις, 26(2 Pt 1-2), 119.
- Leung, Κ., Wanjage, F.N. & Bottomley, Ρ. J. (1994). Συμβιότιτικα χαρακτηριστικά του Rhizobium leguminosarum bv. trifolii απομονωμένα στελέχη που αντιπροσωπεύουν μείζονες και δευτερεύουσες χρωμοσωμικές μορφές υποκλωνών που καλλιεργούνται στον τομέα των οζιδίων (Trifoium subterraneum L.). Εφαρμοσμένη και περιβαλλοντική μικροβιολογία, 60(2), 427-433.
- Poole, Ρ., Ramachandran, V., & Terpolilli, J. (2018). Rhizobia: από τα σαπροφύλια μέχρι τα endosymbionts. Φύση Κριτικές Μικροβιολογία, 16(5), 291.
- Somasegaran, Ρ., & Hoben, Η. (2012). Εγχειρίδιο για ριζόβια: μέθοδοι στην τεχνολογία οσπρίων-Rhizobium. Springer Science & Business Media.
- Wang, Q., Liu, J., & Zhu, Η. (2018). Γενετικοί και μοριακοί μηχανισμοί Υποκείμενη συμβιοτική εξειδίκευση στις αλληλεπιδράσεις μεταξύ οσπρίων και ριζόβιου. Τα σύνορα στην επιστήμη των φυτών, 9, 313.