Rhizobium

Rhizobium -knobbeltjes in wortels. Bron: Wikimedia Commons

Wat is de Rhizobium?

Rhizobium Het is een geslacht van bacteriën die de mogelijkheid hebben om stikstof uit de atmosfeer te repareren. Over het algemeen staan ​​bacteriën met het vermogen om stikstof te repareren bekend als Rizobios. Deze relaties tussen planten en micro -organismen zijn op grote schaal bestudeerd.

Deze prokaryoten leven in symbiotische relaties met verschillende planten: peulvruchten, zoals bonen, alfalfa, linzen, sojabonen, onder andere. Ze worden specifiek geassocieerd met hun wortels en dragen bij aan de plant de stikstof die ze nodig hebben.

De plant biedt ondertussen de bacteriën een toevluchtsoord. Deze nauwe symbiotische relatie veroorzaakt de secretie van een molecuul genaamd Leghemoglobin. Deze symbiose produceert een belangrijk deel van N₂ In de biosfeer.

In deze relatie veroorzaakt de bacteriën de vorming van knobbeltjes in de wortels, die verschillen van de zo -aangedreven "bacteroïden".

Kenmerken van de Rhizobium

- De bacteriën van het genre Rhizobium Ze staan ​​vooral bekend om hun vermogen om stikstof te repareren en symbiotische relaties met planten tot stand te brengen. In feite wordt het beschouwd als een van de meest dramatische relaties die in de natuur bestaan.

- Ze zijn heterotrofe, wat aangeeft dat ze hun organische materie -energiebron moeten verkrijgen.

- Rhizobium Het groeit normaal onder aerobe omstandigheden en de knobbeltjes worden gevormd bij een temperatuur van 25 tot 30 ° C en een optimale pH van 6 of 7.

- Het stikstofbevestigingsproces vereist lage zuurstofconcentraties om stikstofase te beschermen (het enzym dat het proces katalyseert).

- Om met hoge zuurstofhoeveelheden om te gaan, heeft het een eiwit vergelijkbaar met hemoglobine dat verantwoordelijk is voor het ontvoeren van zuurstof die in het proces zou kunnen ingrijpen.

- De symbiotische relaties die deze prokaryoten met peulvruchten vestigen, hebben een hoge ecologische en economische impact.

- Het is een gram -negatieve bacterie.

- Het is mobiel.

- Het heeft twee lagen celwand, de eerste koolhydraten en eiwitten, en de tweede lipiden en koolhydraten.

- Het infectieproces is niet eenvoudig, het omvat een reeks stappen waarbij de bacteriën en de plantenactiviteiten van celdeling, genexpressie, metabole functies en morfogenese beïnvloeden.

Infectieproces

De rizobios zijn op de grond te vinden, waar ze de wortels koloniseren en erin slagen de plant binnen te gaan. Over het algemeen begint kolonisatie op wortelharen, hoewel een infectie ook mogelijk is door kleine lissies in de epidermis.

Kan u van dienst zijn: CoanoflagelLados

Wanneer de bacterie erin slaagt om het binnenste van de plant binnen te dringen, handhaaft het meestal een tijd in de intracellulaire ruimtes van de groente. Wanneer de ontwikkeling van de knobbeltjes doorgaat, komen de rhizobios in het cytoplasma van deze structuren.

Ontwikkeling en type knobbeltjes

De ontwikkeling van de knobbeltjes omvat een reeks synchrone gebeurtenissen in beide organismen. De knobbeltjes zijn geclassificeerd als bepaald en onbepaald.

De eerste zijn afkomstig van celdelingen in de interne cortex en hebben een aanhoudende apicale meristem. Ze worden gekenmerkt door een cilindrische vorm en twee gedifferentieerde gebieden.

Aan de andere kant zijn de specifieke knobbeltjes het gevolg van celdelingen in de helft of in het buitenste gedeelte van de wortelcortex. In deze gevallen is er geen aanhoudende meristem en de vorm ervan is bolder. De volwassen knobbel kan worden ontwikkeld door celgroei.

Bacteroïde vorming

In de knobbel treedt de differentiatie in bacteroïden op: de bevestigingsvorm van n₂. De bacteroïden vormen samen met de plantenmembranen het symbiosoom.

In deze microbio-plantcomplexen is de groente verantwoordelijk voor het leveren van koolstof en energie, terwijl de bacterie ammoniak produceert.

Vergeleken met de vrije levensbacteriën ervaart de bacteriode een reeks veranderingen in zijn transcriptoom, in al zijn cellulaire structuur en in metabole activiteiten.

Al deze veranderingen vinden plaats om zich aan te passen aan een intracellulaire omgeving, waarbij de enige doelstelling de stikstoffixatie is.

De plant kan deze stikstofverbinding door de bacteriën worden afgescheiden en gebruiken voor de synthese van essentiële moleculen, zoals aminozuren.

De meeste soorten van Rhizobium Ze zijn vrij selectief in termen van het aantal gasten dat kan infecteren. Sommige soorten hebben alleen een gast.

Een klein aantal bacteriën wordt daarentegen gekenmerkt door promiscue te zijn en een breed spectrum van potentiële gasten te hebben.

Aantrekking tussen Rhizobios en wortels

Peulvruchtwortels scheiden chemische middelen uit die bacteriën aantrekken. Wanneer de bacteriën en de wortel dichtbij zijn, treedt een reeks gebeurtenissen op op moleculair niveau.

Wortelflavonoïden induceren genen in bacteriën Knikken. Dit leidt tot de productie van oligosachariden die bekend staan ​​als LCO of NOD -factoren. De LCO's sluiten zich aan bij de receptoren, gevormd om redenen van lysine, op de wortelharen, waardoor de signaalgebeurtenissen worden geïnitieerd.

Het kan je van dienst zijn: kleine Hymenis: kenmerken, morfologie, levenscyclus

Er zijn andere genen -aan toevoeging aan Knikken- betrokken bij het symbiose -proces, zoals EXO, NIF En Repareren.

Leghemoglobin

Leghemoglobine is een molecuul van de aard van eiwitten, typisch voor de symbiotische relatie tussen Rhizobio en peulvruchten. Zoals de naam al aangeeft, lijkt het vrij op een beter bekend eiwit: hemoglobine.

Net als zijn bloedanaloog heeft Leghemoglobine de eigenaardigheid van het presenteren van een grote affiniteit voor zuurstof.

Aangezien het bevestigingsproces dat in de knobbeltjes optreedt, negatief wordt beïnvloed door hoge zuurstofconcentraties, is het eiwit verantwoordelijk voor het behouden van het om het systeem goed te laten werken.

Taxonomie

Ongeveer 30 soorten van Rhizobium, De bekendste zijn Rhizobium cellulosilyticum En Rhizobium Legosarum.

Deze behoren tot de familie Rhizobiaceae, die ook andere genres herbergt: Agrobacterium, Allorhizobium, Parhizobium, Neorhizobium, Shinella En Sinorhizobium.

De volgorde is rhizobiaal, de klasse is alfaproteobacteriën, de phylum proteobacteriën en de koninkrijksbacteriën.

Morfologie

- Rizobios zijn bacteriën die selectief de wortels van peulvruchten infecteren.

- Ze worden gekenmerkt door gram -negatief te zijn, ze hebben verplaatsingscapaciteit en hun vorm herinnert aan een stok.

- De afmetingen zijn tussen 0,5 en 0,9 micrometer breed en 1,2 en 3,0 micrometer lang.

- Het verschilt van de rest van de bacteriën waarin ze in de grond leven door twee vormen te presenteren: vrije morfologie gevonden in bodem en de symbiotische vorm in zijn plantengast.

- Voorbij de morfologie van de kolonie en de kleuring van gram, zijn er andere methoden waarmee de bacteriën van het genre kunnen worden geïdentificeerd Rhizobium, waaronder tests voor het gebruik van voedingsstoffen, zoals catalasetest, oxidase, koolstof- en stikstofgebruik. Op dezelfde manier zijn moleculaire tests voor identificatie gebruikt, zoals de toepassing van moleculaire markers.

Habitat

Over het algemeen vertonen de Rizobios die behoren tot de familie Rhizobiaceae de eigenaardigheid van het omgaan met planten uit de Fabaceae -familie.

Kan u dienen: Streptococcus Salivarius: kenmerken, morfologie, teelt

De familie Fabaceae omvat peulvruchten -granos, linzen, alfalfa, om een ​​aantal bekende soorten te noemen voor hun gastronomische waarde-.

De familie is van angiospermen, als de derde meest talrijke familie. Ze zijn wijd verspreid in de wereld, die betrekking hebben op tropische gebieden tot arctische gebieden.

Slechts één soort niet -legumplant is bekend dat symbiotische relaties met zich meebrengen met Rhizobium: Parasponea, Een geslacht van planten van de familie Cannabáceas.

Bovendien hangt het aantal associaties dat kan worden vastgesteld tussen het micro -organisme en de plant van vele factoren af. Soms wordt de associatie beperkt door de aard en soorten van de bacteriën, terwijl het in andere gevallen van de plant afhangt.

Aan de andere kant, in hun vrije vorm, maken bacteriën deel uit van de natuurlijke flora van de bodem -tot het nodulatieproces plaatsvindt-.

Hoewel er peulvruchten en rhizobios op de grond zijn, wordt de vorming van knobbeltjes niet gewaarborgd, omdat de stammen en soorten van de leden van de symbiose compatibel moeten zijn.

Voordelen en toepassingen

Stikstoffixatie is een cruciaal biologisch proces. Het gaat om het nemen van stikstof in de atmosfeer, in de vorm van n₂ En het wordt gereduceerd tot NH₄⁺.

Aldus kan stikstof binnenkomen en worden gebruikt in het ecosysteem. Het proces is van groot belang in verschillende soorten omgevingen, of het nu terrestrisch, vers, marien of arctisch water is.

Blijkbaar is stikstof een element dat in de meeste gevallen de groei van de gewassen beperkt en als een beperkende component werkt.

Vanuit commercieel oogpunt kan rhizobia worden gebruikt als potentiars in de landbouw dankzij hun vermogen om stikstof te repareren. Daarom is er een handel met betrekking tot het proces van inoculatie van deze bacteriën.

Rizobio -inoculatie heeft zeer positieve effecten op de groei van de plant, het gewicht en het aantal zaden dat het produceert. Deze voordelen zijn experimenteel bewezen door tientallen studies met peulvruchten.

Referenties

1. Allen, E. K., & Allen, of. N. Biochemische en symbiotische eigenschappen van de Rhizobia. Bacteriologische beoordelingen.
2. Poole, p., Ramachandran, v., & Terpolilli, J. Rhizobia: van saprofyten tot endosymbionts. Nature Reviews Microbiology.
3. Somasegaran, p., & Hoben, h. J. Handboek voor Rhizobia: methoden in Legume-Rhizobium-technologie. Springer Science & Business Media.