Rhizobium

Rhizobiumknötchen in Wurzeln. Quelle: Wikimedia Commons

Was ist der Rhizobium?

Rhizobium Es ist eine Gattung von Bakterien, die die Fähigkeit haben, Stickstoff aus der Atmosphäre zu reparieren. Im Allgemeinen werden Bakterien mit der Fähigkeit, Stickstoff zu reparieren. Diese Beziehungen zwischen Pflanzen und Mikroorganismen wurden weit verbreitet.

Diese Prokaryoten leben in symbiotischen Beziehungen zu verschiedenen Pflanzen: Hülsenfrüchte wie Bohnen, Alfalfa, Linsen, Sojabohnen. Sie sind speziell mit ihren Wurzeln assoziiert und tragen zur Pflanze den Stickstoff bei, den sie benötigen.

Die Pflanze bietet den Bakterien einen Zufluchtsort an. Diese enge symbiotische Beziehung verursacht die Sekretion eines Moleküls namens Leghemoglobin. Diese Symbiose erzeugt einen wichtigen Anteil von n₂ In der Biosphäre.

In dieser Beziehung verursacht die Bakterien die Bildung von Knötchen in den Wurzeln, die sich von den sogenannten "Bakteroiden" unterscheiden,.

Merkmale der Rhizobium

- Die Bakterien des Genres Rhizobium Sie sind hauptsächlich für ihre Fähigkeit bekannt, Stickstoff zu reparieren und symbiotische Beziehungen zu Pflanzen aufzubauen. Tatsächlich gilt es als eine der dramatischsten Beziehungen, die in der Natur existieren.

- Sie sind heterotrophisch, was darauf hinweist, dass sie ihre Energiequelle für organische Substanz erhalten müssen.

- Rhizobium Es wächst normalerweise unter aeroben Bedingungen und die Knötchen werden bei einer Temperatur von 25 bis 30 ° C und einem optimalen pH -Wert von 6 oder 7 gebildet.

- Der Stickstofffixierungsprozess erfordert niedrige Sauerstoffkonzentrationen, um die Stickstoffase zu schützen (das Enzym, das den Prozess katalysiert).

- Um mit hohen Sauerstoffmengen umzugehen, hat es ein Protein ähnlich wie Hämoglobin, das für die Entführung von Sauerstoff verantwortlich ist, das in den Prozess eingreifen könnte.

- Die symbiotischen Beziehungen, die diese Prokaryoten mit Hülsenfrüchten aufbauen, haben hohe ökologische und wirtschaftliche Auswirkungen.

- Es ist ein gramnegatives Bakterium.

- Es ist mobil.

- Es hat zwei Zellwandschichten, die ersten Kohlenhydrate und Protein sowie die zweiten Lipide und Kohlenhydrate.

- Der Infektionsprozess ist nicht einfach, es beinhaltet eine Reihe von Schritten, bei denen die Bakterien und die Pflanze die Aktivitäten der Zellteilung, die Genexpression, die Stoffwechselfunktionen und die Morphogenese beeinflussen.

Infektionsprozess

Die Rizobios befinden sich auf dem Boden, wo sie die Wurzeln besiedeln und es schaffen, in die Anlage zu gelangen. Im Allgemeinen beginnt die Kolonisierung mit Wurzelhaar.

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Wenn es den Bakterien schafft, in das Innere der Pflanze einzudringen, hält es normalerweise eine Zeit in den intrazellulären Räumen des Gemüses. Wenn die Entwicklung der Knötchen fortgesetzt wird, betreten die Rhizobios das Zytoplasma dieser Strukturen.

Entwicklung und Art von Knötchen

Die Entwicklung der Knötchen beinhaltet eine Reihe synchroner Ereignisse in beiden Organismen. Die Knötchen werden als bestimmt und unbestimmt eingestuft.

Erstere stammen aus Zellabteilungen im inneren Kortex und haben eine anhaltende apikale Meristem. Sie sind durch eine zylindrische Form und zwei differenzierte Bereiche gekennzeichnet.

Andererseits resultieren die spezifischen Knötchen aus Zellabteilungen in zwei Hälften oder im äußeren Teil der Wurzelkortex. In diesen Fällen gibt es kein anhaltendes Meristem und seine Form ist sphärischer. Der reife Knoten kann durch Zellwachstum entwickelt werden.

Bakteroidbildung

Im Knoten tritt die Differenzierung in Bakterien auf: die Fixierungsform von n₂. Die Bakteroide bilden zusammen mit den Pflanzen Membranen das Symbiosom.

In diesen Mikrobio-Pflanzenkomplexen ist das Gemüse für die Bereitstellung von Kohlenstoff und Energie verantwortlich, während das Bakterium Ammoniak produziert.

Im Vergleich zu den Bakterien des freien Lebens erfährt das Bakteriode eine Reihe von Veränderungen in ihrem Transkriptom, in ihrer gesamten Zellstruktur und in metabolischen Aktivitäten.

All diese Veränderungen finden sich statt, um sich an eine intrazelluläre Umgebung anzupassen, in der sein einziges Ziel die Stickstofffixierung ist.

Die Pflanze kann diese von den Bakterien sekretierte Stickstoffverbindung nehmen und für die Synthese von essentiellen Molekülen wie Aminosäuren verwenden.

Die meisten Arten von Rhizobium Sie sind in Bezug auf die Anzahl der Gäste, die infizieren können, ziemlich selektiv. Einige Arten haben nur einen Gast.

Im Gegensatz dazu ist eine kleine Anzahl von Bakterien durch Promiskuitiv und ein breites Spektrum potenzieller Gäste gekennzeichnet.

Anziehungskraft zwischen Rhizobios und Wurzeln

Hülsenfrüchte -Wurzeln sezernieren chemische Mittel, die Bakterien anziehen. Wenn die Bakterien und die Wurzel nahe stehen, tritt eine Reihe von Ereignissen auf molekularer Ebene auf.

Wurzelflavonoide induzieren Gene in Bakterien Nicken. Dies führt zur Herstellung von Oligosacchariden, die als LCO- oder NOD -Faktoren bekannt sind. Die LCOs schließen sich den Rezeptoren an, die aus Lysingründen auf den Wurzelhaaren gebildet wurden und so die Signalereignisse initiieren.

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Es gibt andere Gene -zusätzlich zu Nicken- am Symbiose -Prozess beteiligt, wie z Exo, nif Und Fix.

Leghemoglobin

Leghemoglobin ist ein Molekül der Protein Natur, typisch für die symbiotische Beziehung zwischen Rhizobio und Hülsenfrüchten. Wie der Name schon sagt, ist es einem besser bekannten Protein ziemlich ähnlich: Hämoglobin.

Leghemoglobin hat wie sein Blutanalog die Besonderheit, eine große Affinität zum Sauerstoff zu präsentieren.

Da der Fixierungsprozess, der in den Knoten auftritt.

Taxonomie

Ungefähr 30 Arten von Arten von Rhizobium, die bekanntesten sein Rhizobium Cellusilesilyticum Und Rhizobium legosarum.

Diese gehören zur Familie von Rhizobiaceae, in der auch andere Genres untergebracht sind: Agrobacterium, Allorhizobium, Parhizobium, Neorhizobium, Shinella Und Sinorhizobium.

Die Ordnung ist rhizobial, die Klasse ist Alphaproteobakterien, die Phylum proteobakterien und die Königreichsbakterien.

Morphologie

- Rizobios sind Bakterien, die die Wurzeln von Hülsenfrüchten selektiv infizieren.

- Sie sind gekennzeichnet, indem sie gramnegativ sind, sie haben Verschiebungskapazität und ihre Form erinnert an einen Stock.

- Die Abmessungen sind zwischen 0,5 und 0,9 Mikrometern breit und 1,2 und 3,0 Mikrometer lang sind.

- Es unterscheidet sich vom Rest der Bakterien, in denen sie im Boden leben, indem sie zwei Formen präsentieren: freie Morphologie in Böden und die symbiotische Form innerhalb seines Pflanzengastes.

- Über die Morphologie der Kolonie und die Färbung von Gramm hinaus gibt es andere Methoden, mit denen die Bakterien des Genres identifiziert werden können Rhizobium, Dazu gehören Nährstoffverbrauchstests wie Katalase -Test, Oxidase, Kohlenstoff und Stickstoffverbrauch. Auf die gleiche Weise wurden molekulare Tests zur Identifizierung verwendet, wie z. B. die Anwendung molekularer Marker.

Lebensraum

Im Allgemeinen zeigen die Rizobios, die zur Familie Rhizobiaceae gehören.

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Die Familie Fabaceae umfasst Hülsenfrüchte -Granos, Linsen, Alfalfa, nur um einige bekannte Arten für ihren gastronomischen Wert zu erwähnen-.

Die Familie gehört Angiosperms und ist die dritthäufigste Familie. Sie sind in der Welt weit verbreitet und decken von tropischen Regionen zu arktischen Gebieten ab.

Es ist nur eine Art von nicht -legume -Pflanzen bekannt, die symbiotische Beziehungen aufbauen Rhizobium: Parasponea, Eine Gattung von Pflanzen der Familie Cannabáceas.

Darüber hinaus hängt die Anzahl der Assoziationen, die zwischen dem Mikroorganismus und der Pflanze festgelegt werden können, von vielen Faktoren ab. Manchmal wird die Assoziation durch die Natur und die Art der Bakterien eingeschränkt, während sie in anderen Fällen von der Pflanze abhängt.

Andererseits sind Bakterien in ihrer freien Form Teil der natürlichen Flora des Bodens -bis der Knotenprozess auftritt-.

Obwohl Hülsenfrüchte und Rhizobios vor Ort sind, ist die Knotenbildung nicht sichergestellt, da die Stämme und Arten der Mitglieder der Symbiose kompatibel sein müssen.

Vorteile und Anwendungen

Stickstofffixierung ist ein entscheidender biologischer Prozess. Es beinhaltet die Einnahme von Stickstoff in die Atmosphäre in Form von n₂ Und es ist auf NH reduziert₄⁺.

Somit kann Stickstoff eintreten und im Ökosystem verwendet werden. Der Prozess ist in verschiedenen Arten von Umgebungen von großer Bedeutung, ob terrestrische, frische, marine oder arktische Wasser.

Anscheinend ist Stickstoff ein Element, das in den meisten Fällen das Erntewachstum begrenzt und als einschränkende Komponente wirkt.

Aus kommerzieller Sicht kann Rhizobie dank ihrer Fähigkeit, Stickstoff zu reparieren. Daher gibt es einen Handel im Zusammenhang mit dem Inokulationsprozess dieser Bakterien.

Die Rizobio -Inokulation hat sehr positive Auswirkungen auf das Wachstum der Pflanze, das Gewicht und die Anzahl der Samen, die sie produzieren. Diese Vorteile wurden experimentell durch Dutzende von Studien mit Hülsenfrüchten nachgewiesen.

Verweise

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