АЗОСПИРИЛУМ: КАРАКТЕРИСТИКЕ, СТАНИШТЕ, МЕТАБОЛИЗАМ - БИОЛОГИЈА - 2025

Азоспириллум је род грам-негативних бактерија које слободно живе, способне су да фиксирају азот. Дуго је година познато као подстицај раста биљака, јер је користан организам за усеве.

Због тога, они припадају групи ризобактерија које потичу раст биљака и изоловане су из ризосфере трава и житарица. Са становишта пољопривреде, Азоспириллум је род који је широко проучаван због својих својстава.

Франк Винцентз, из Викимедиа Цоммонс

Ова бактерија је способна да користи хранљиве материје које биљке излучују и одговорна је за фиксирање атмосферског азота. Захваљујући свим овим повољним карактеристикама, укључено је у формулацију био-гнојива која ће се примењивати у алтернативним пољопривредним системима.

Таксономија

1925. године изолована је прва врста овог рода и звала се Спириллум липоферум. Тек је 1978. године постулиран род Азоспириллум.

Тренутно је препознато дванаест врста овог бактеријског рода: А. липоферум и А. брасиленсе, А. амазоненсе, А. халопраеференс, А. иракенсе, А. ларгимобиле, А. доебереинерае, А. оризае, А. мелинис, А. цанаденсе , А. зеае и А. ругосум.

Ови родови припадају реду Рходоспириллалес и поткласи алфапротеобактерија. Ову групу карактерише веровање у минутне концентрације хранљивих материја и успостављање симбиотских односа са биљкама, биљним патогеним микроорганизмима, па чак и са људима.

Опште карактеристике и морфологија

Род се лако препознаје по његовом виброидном или дебелом облику штапа, плеоморфизму и спиралној покретљивости. Могу бити равни или благо закривљени, пречник им је приближно 1 ум и дужине од 2,1 до 3,8. Савети су углавном оштри.

Бактерије рода Азоспириллум показују очигледну покретљивост и представљају облик поларних и бочних флагела. Прва група флагела првенствено се користи за пливање, док се друга односи на кретање по чврстим површинама. Неке врсте имају само поларни флагеллум.

Ова покретљивост омогућава бактеријама да се преселе у подручја где су услови погодни за њихов раст. Поред тога, они имају хемијску привлачност према органским киселинама, ароматским једињењима, шећерима и аминокиселинама. Такође су у стању да се преселе у регионе са оптималним контракцијама кисеоника.

Када се суоче са неповољним условима - попут исушивања или недостатка хранљивих материја - бактерије могу попримити облике циста и развити спољашњи прекривач састављен од полисахарида.

Геноми ових бактерија су велики и имају више реплика, што је доказ пластичности организма. Коначно, за њих је карактеристично присуство зрна поли-б-хидроксибутирата.

Станиште

Азоспириллум се налази у ризосфери, неки сојеви претежно настањују површину корена, мада постоје неке врсте које могу да заразе и друге површине биљке.

Изолиран је од различитих биљних врста широм света, од окружења са тропском климом до региона са умереним температурама.

Изоловане су од житарица попут кукуруза, пшенице, пиринча, сирева, зоби, од трава као што су Цинодон дацтилон и Поа пратенсис. Такође су пријављени у агави и у различитим кактусима.

Не налазе се хомогену у корену, одређени сојеви показују специфичне механизме за заразу и колонизацију унутрашњости корена, а други су специјализовани за колонизацију слузавог дела или оштећених ћелија корена.

Метаболизам

Азоспириллум показује веома разнолик и свестран метаболизам угљеника и азота, што омогућава овом организму да се прилагоди и надмеће се са осталим врстама у ризосфери. Могу се размножавати у анаеробним и аеробним окружењима.

Бактерије су фиксатори азота и могу користити амонијум, нитрите, нитрате, аминокиселине и молекулски азот као извор овог елемента.

Конверзија атмосферског азота у амонијак посредује ензимски комплекс састављен од протеина динитрогеназе, који садржи молибден и гвожђе као кофактор, и други део протеина назван динитрогеназа редуктаза, који преноси електроне из донора у протеин.

Слично томе, ензими глутамин синтетаза и глутамат синтетаза су укључени у асимилацију амонијума.

Интеракција са биљком

Асоцијација између бактерије и биљке може се успешно догодити само ако је бактерија способна да опстане у тлу и нађе значајну популацију коријена.

У ризосфери, опадајући градијент хранљивих материја од корена до његове околине ствара се ексудатима биљке.

Захваљујући горе споменутим механизмима хемотаксије и покретљивости, бактерије су у могућности да путују до биљке и користе ексудате као извор угљеника.

Специфични механизми које бактерије користе за интеракцију са биљком још увек нису у потпуности описани. Међутим, познато је да су одређени гени у бактерији укључени у овај процес, укључујући пелА, сала, салБ, мот 1, 2 и 3, лаф 1, итд.

Апликације

Рхизобактерије које подстичу раст биљака, скраћено ПГПР за акроним на енглеском језику, чине групу бактерија које поспјешују раст биљака.

Извештава се да је повезаност бактерија са биљкама корисна за раст биљака. До овог феномена долази захваљујући различитим механизмима, који производе фиксацију азота и производњу биљних хормона попут ауксина, гиберилина, цитокинина и абисинске киселине, који доприносе развоју биљке.

Квантитативно, најважнији хормон је ауксин - индолеацтена киселина (ИАА), изведена из аминокиселине триптофан - и синтетише је најмање два метаболичка пута унутар бактерија. Међутим, не постоје директни докази о учешћу ауксина у повећању раста биљака.

Гибереллинс, осим што учествује у расту, подстиче дељење ћелија и клијање семена.

Карактеристике биљака инокулиране овом бактеријом укључују пораст дужине и броја бочно смештених корена, пораст броја коријенских длака и пораст суве тежине коријена. Такође повећавају ћелијске процесе дисања.

Референце

1. Цабаллеро-Мелладо, Ј. (2002). Род Азоспириллум. Мексико, Д Ф. УНАМ.
2. Цецагно, Р., Фритсцх, ТЕ и Сцхранк, ИС (2015). Бактерије које потичу раст биљака Азоспириллум амазоненсе: геномска свестраност и пут фитохормона. БиоМед Ресеарцх Интернатионал, 2015, 898592.
3. Гомез, ММ, Мерцадо, ЕЦ, & Пинеда, ЕГ (2015). Азоспириллум а рхизобацтериум са потенцијалном употребом у пољопривреди. Биолошки часопис за ДЕС Пољопривредне биолошке науке Универсидад Мицхоацана де Сан Ницолас де Хидалго, 16 (1), 11–18.
4. Каннаииан, С. (ур.). (2002). Биотехнологија био-гнојива. Алпха Сциенце Инт'л Лтд.
5. Стеенхоудт, О., и Вандерлеиден, Ј. (2000). Азоспириллум, бактерија за фиксирање азота која живи, а уско повезана са травама: генетски, биохемијски и еколошки аспекти. ФЕМС микробиолошки прегледи, 24 (4), 487–506.
6. Тортора, ГЈ, Функе, БР, & Цасе, ЦЛ (2007). Увод у микробиологију. Панамерицан Медицал Ед.