РХИЗОБИУМ: КАРАКТЕРИСТИКЕ, МОРФОЛОГИЈА, СТАНИШТЕ И ПРЕДНОСТИ - БИОЛОГИЈА - 2025

Рхизобиум је род бактерија које имају способност фиксирања азота из атмосфере. Генерално, бактерије са способношћу фиксирања азота познате су и као ризобија. Ови односи између биљака и микроорганизама су детаљно проучавани.

Ови прокариоти живе у симбиотским односима са различитим биљкама: махунарке, попут граха, луцерке, леће, соје.

Извор: Аутор Стдоут, преко Викимедиа Цоммонс

Они су посебно повезани са његовим коренима и дају биљци потребан азот. Биљка са своје стране нуди бактеријама уточиште. Ова блиска симбиотска веза изазива лучење молекула званог легхемоглобин. Ова симбиоза производи значајан део Н ₂ у биосфери.

У том односу, бактерија изазива стварање нодула у коренима, који су диференцирани тзв. "Бактероиди".

Већина испитивања која су извршена у овом бактеријском роду само су узела у обзир његово симбиотско стање и његов однос са биљком. Из тог разлога, постоји врло мало информација које се односе на индивидуални начин живота бактерије и њену функцију као састојка микробиома тла.

карактеристике

Бактерије рода Рхизобиум познате су пре свега по својој способности да фиксирају азот и успоставе симбиотске односе са биљкама. У ствари, то се сматра једним од најдраматичнијих односа који постоји у природи.

Они су хетеротрофни, што указује да морају да добију свој извор енергије из органске материје. Рхизобиум нормално расте у аеробним условима и чворићи се формирају на температури 25-30 ° Ц и оптималном пХ од 6 или 7.

Међутим, поступак фиксације азота захтева ниске концентрације кисеоника за заштиту нитрогеназе (ензима који катализује процес).

Да би се носио са великим количинама кисеоника, постоји протеин сличан хемоглобину који је одговоран за секвенционирање кисеоника који би могао да интервенише у процесу.

Симбиотски односи које ови прокариоти успостављају са махунаркама имају висок еколошки и економски утицај, због чега постоји обимна литература о овом сасвим специфичном односу.

Процес инфекције није једноставан, укључује низ корака у којима бактерије и биљка међусобно утичу на дељење ћелија, експресију гена, метаболичке функције и морфогенезу.

Процес инфекције

Ове бактерије су одлични биолошки модели за разумевање интеракција које настају између микроорганизама и биљака.

Рхизобије се налазе у тлу, где колонизују корење и улазе у биљку. Генерално, колонизација почиње у коренинским длачицама, мада је инфекција могућа и кроз мале лизије у епидерми.

Када бактерија успе да продре у унутрашњост биљке, обично остаје неко време у унутарћелијским просторима биљке. Како се чворови развијају, ризобија улази у цитоплазму ових структура.

Развој и врста нодула

Развој нодула укључује низ синхроних догађаја у оба организма. Чворићи су класификовани као детерминативни и неодређени.

Први потјечу од одјељења ћелија у унутрашњем кортексу и имају трајни апикални меристем. Карактерише их цилиндрични облик и две диференциране области.

С друге стране, одређени чворови настају дељењем ћелија у средњем или спољњем делу коре коре. У овим случајевима не постоји трајни меристем и његов је облик сферичнији. Зрели чворићи могу се развити растом ћелија.

Формирање бактероида

Код нодула долази до диференцијације у бактероиде: облик фиксирања Н _2- . Бактероиди заједно са биљним мембранама формирају симбиозом.

У тим микроби биљним комплексима биљка је одговорна за снабдевање угљеником и енергијом, док бактерије производе амонијак.

У поређењу са слободно живећим бактеријама, бактерија је претрпела низ промена у свом транскрипту, целокупној ћелијској структури и метаболичким активностима. Све ове промене дешавају се ради прилагођавања унутарћелијском окружењу, где је њихов једини циљ фиксација азота.

Биљка може узети ово једињење азота које луче бактерије и користити га за синтезу есенцијалних молекула, попут аминокиселина.

Већина врста ризобиума је прилично селективна у броју домаћина којима могу да заразе. Неке врсте имају само једног домаћина. Супротно томе, за мали број бактерија карактеристично је да су промискуитетни и да имају широк спектар потенцијалних домаћина.

Привлачност између ризбије и коријена

Привлачност између бактерија и коријена махунарки посредују хемијским агенсима, који истјечу коријење. Када су бактерија и корен близу, догађа се низ догађаја на молекуларном нивоу.

Коријенски флавоноиди индуцирају нодне гене у бактеријама. То доводи до производње олигосахарида познатих као ЛЦО или фактори ноди. ЛЦО се везују за рецепторе, формиране мотивима лизина у коренима и на тај начин покрећу сигналне догађаје.

Постоје и други гени - поред нод-а - који су укључени у процес симбиозе, као што су егзо, ниф и фикс.

Легхемоглобин

Легхемоглобин је молекул протеина, типичан за симбиотички однос ризобије и махунарки. Као што му име каже, поприлично је сличан познатом протеину: хемоглобину.

Као и његов крвни аналог, легхемоглобин има карактеристику да има високи афинитет за кисеоник. Како на процес везивања који се јавља у нодулама негативно утичу високе концентрације кисеоника, протеин је одговоран за његово задржавање како би одржао правилно функционисање система.

Таксономија

Познато је око 30 врста Рхизобиум-а, од којих је најпознатија Рхизобиум целлулосилитицум и Рхизобиум легуминосарум. Они припадају породици Рхизобиацеае, која је такође дом других родова: Агробацтериум, Аллорхизобиум, Парархизобиум, Неорхизобиум, Схинелла и Синорхизобиум.

Ред је Рхизобиалес, класа су Алпхапротеобацтериа, Пхилум Протеобацтериа и краљевство Бактерија.

Морфологија

Рхизобиа су бактерије које селективно инфицирају коријен махунарки. Карактерише их граг негативност, способност кретања и облик им подсећа на трску. Њене димензије су ширине од 0,5 до 0,9 микрометара и дужине 1,2 и 3,0 микрометара.

Разликује се од остатка бактерија које насељавају тло представом два облика: слободном морфологијом која се налази у тлима и симбиотском формом унутар свог биљног домаћина.

Поред морфологије колоније и бојења грама, постоје и друге методе помоћу којих се могу идентификовати бактерије рода Рхизобиум, укључујући тестове коришћења хранљивих материја, попут каталазе, оксидазе, и користи угљеник и азот.

Слично, молекуларни тестови су коришћени за идентификацију, као што је примена молекуларних маркера.

Станиште

Уопште речено, ризобије које припадају породици Рхизобиацеае показују посебност да се углавном повезују са биљкама породице Фабацеае.

Породица Фабацеае састоји се од махунарки - житарица, леће, луцерке, само да напоменем неколико врста познатих по гастрономској вредности. Породица припада Ангиоспермс, а трећа је најбројнија породица. Распрострањене су у свету, у распону од тропа до арктичких подручја.

Познато је да само једна врста биљака без махунарки успоставља симбиотске везе са Рхизобиум: Параспонеа, родом биљака из породице Цаннабацеае.

Надаље, број асоцијација које се могу успоставити између микроорганизма и биљке зависи од многих фактора. Понекад је повезаност ограничена природом и врстама бактерија, док у другим случајевима зависи од биљке.

С друге стране, у свом слободном облику, бактерије су део природне флоре тла - све док се не догоди процес нодулације. Имајте на уму да иако махунарке и ризобија постоје у земљи, стварање нодула није обезбеђено, јер сојеви и врсте чланова симбиозе морају бити компатибилни.

Предности и апликације

Фиксација азота је пресудни биолошки процес. То укључује апсорпцију азота у атмосфери, у виду Н ₂ и своди НХ ₄ ⁺ . Дакле, азот може ући и користити се у екосистему. Процес је од велике важности у различитим врстама окружења, било да су копнена, слатководна, морска или арктичка.

Чини се да је азот елемент који у већини случајева ограничава раст усева и делује као ограничавајући састојак.

Са комерцијалног становишта, ризобија се може користити као појачивачи у пољопривреди захваљујући способности фиксирања азота. Из тог разлога, постоји трговина везана за процес инокулације ових бактерија.

Инокулација ризобијума има врло позитивне ефекте на раст биљке, тежину и број семенки које производи. Ове предности су експериментално доказане у десетинама студија на махунаркама.

Референце

1. Аллен, ЕК и Аллен, ОН (1950). Биохемијска и симбиотска својства ризобије. Бактериолошки прегледи, 14 (4), 273.
2. Јиао, ИС, Лиу, ИХ, Иан, Х., Ванг, ЕТ, Тиан, ЦФ, Цхен, ВКС,… & Цхен, ВФ (2015). Рхизобиал разноликост и нодулационе карактеристике изузетно промискуитетне махунарке Сопхора флавесценс. Интеракције молекуларне биљке и микроба, 28 (12), 1338-1352.
3. Јордан, ДЦ (1962). Бактероиди рода Рхизобиум. Бактериолошки прегледи, 26 (2 Пт 1-2), 119.
4. Леунг, К., Вањаге, ФН, и Боттомлеи, ПЈ (1994). Симбиотске карактеристике Рхизобиум легуминосарум бв. трифолии изолати који представљају главне и мање хромозомске типове хромозома који заузимају њиве у пољу узгајаног на терену (Трифолиум субтерранеум Л.). Примењена и микробиологија животне средине, 60 (2), 427-433.
5. Пооле, П., Рамацхандран, В., & Терполилли, Ј. (2018). Рхизобиа: од сапрофита до ендосимбионата. Натуре Ревиевс Мицробиологи, 16 (5), 291.
6. Сомасегаран, П., & Хобен, ХЈ (2012). Приручник за ризобију: методе у технологији легуминоза-Рхизобиум. Спрингер наука и пословни медији.
7. Ванг, К., Лиу, Ј., и Зху, Х. (2018). Генетски и молекуларни механизми у основи симбиотске специфичности у интеракцијама махунарки и ризобијума. Границе у биљној науци, 9, 313.