Rhizobium özellikleri, taksonomisi, morfolojisi, habitat ve faydaları



Rhizobium atmosferdeki nitrojeni sabitleme yeteneğine sahip bir bakteri cinsidir. Genel olarak, nitrojeni sabitleme kabiliyetine sahip bakteriler rizobi ​​olarak bilinir. Bitkiler ve mikroorganizmalar arasındaki bu ilişkiler yoğun olarak incelenmiştir..

Bu prokaryotlar farklı bitkilerle simbiyotik ilişkilerde yaşar: fasulye, yonca, mercimek, soya fasulyesi gibi baklagiller, diğerleri.

Kökleriyle özellikle ilişkilidirler ve bitkiye ihtiyaç duydukları azotu sağlarlar. Bitki, sırayla, bakteriye bir sığınak yeri sunuyor. Bu yakın simbiyotik ilişki, leghemoglobin adı verilen bir molekülün salgılanmasına neden olur. Bu simbiyoz N'nin önemli bir bölümünü üretir.2 biyosferde.

Bu ilişkide, bakteriler köklerde nodüllerin oluşmasına neden olur ve bu da “bakteridler” olarak adlandırılır..

Bu bakteri cinsinde yapılan çalışmaların çoğu, sadece simbiyotik hallerini ve bitki ile olan ilişkilerini dikkate almıştır. Bu nedenle, bakterilerin bireysel yaşam tarzı ve toprak mikrobiyomunun bir bileşeni olarak işleviyle ilgili çok az bilgi vardır..

indeks

  • 1 özellikleri
  • 2 Enfeksiyon süreci
    • 2.1 Nodüllerin gelişimi ve tipi
    • 2.2 Bacteroid oluşumu
    • 2.3 Köksaplar ve kökler arasındaki çekim
    • 2.4 Leghemoglobin
  • 3 Taksonomisi
  • 4 Morfoloji
  • 5 Habitat
  • 6 Avantajlar ve uygulamalar
  • 7 Kaynakça

özellikleri

Cinsin bakteri Rhizobium Çoğunlukla azotu sabitleme ve bitkilerle simbiyotik ilişkiler kurma yetenekleriyle tanınırlar. Aslında, doğada var olan en dramatik ilişkilerden biri olarak kabul edilir..

Onlar heterotrofiktir ve enerji kaynaklarını organik madde olarak almaları gerektiğini gösterir.. Rhizobium aerobik koşullar altında normal olarak büyür ve nodüller 25 ila 30 ° C sıcaklıkta ve optimum pH 6 veya 7'de oluşturulur.

Bununla birlikte, azot fiksasyon işlemi, azotazı korumak için düşük oksijen konsantrasyonları gerektirir (işlemi katalize eden enzim).

Yüksek miktarda oksijenle başa çıkabilmek için, hemoglobine benzer bir şekilde proseste müdahale edebilecek oksijenin sekestrasyonundan sorumlu olan bir protein vardır..

Bu prokaryotların baklagillerle oluşturduğu sembiyotik ilişkilerin yüksek ekolojik ve ekonomik etkiye sahip olması nedeniyle, bu çok özel ilişki hakkında geniş bir literatür var.

Enfeksiyon süreci basit değildir, bakteri ve bitkinin hücre bölünmesi, gen ekspresyonu, metabolik fonksiyonlar ve morfojenez aktivitelerinde birbirlerini etkilediği bir dizi adım içerir..

Enfeksiyon süreci

Bu bakteriler, mikroorganizmalar ve bitkiler arasında meydana gelen etkileşimleri anlamak için mükemmel biyolojik modellerdir..

Köksap, toprakta bulunur, burada kökleri kolonize ederler ve bitkiye girmeyi başarırlar. Genel olarak, kök kıllarında kolonizasyon başlar, ancak epidermisteki küçük lezyonlarla enfeksiyon da mümkündür.

Bakteriler bitkinin içine nüfuz edince, genellikle bitkinin hücre içi boşluklarında bir süre korunur. Nodüllerin gelişimi ilerledikçe, rizobi ​​bu yapıların sitoplazmasına girer..

Nodül gelişimi ve tipi

Nodüllerin gelişimi, her iki organizmada da bir dizi senkronik olay içerir. Nodüller belirli ve belirsiz olarak sınıflandırılmıştır.

Birincisi iç korteks içindeki hücresel bölünmelerden kaynaklanır ve kalıcı bir apikal meristeme sahiptir. Silindirik bir şekle ve iki farklı bölgeye sahip olmaları ile karakterize edilirler.

Öte yandan, belirlenen nodüller, kök korteksin orta veya dış bölümündeki hücre bölünmelerinden kaynaklanır. Bu durumlarda kalıcı bir meristeminiz yoktur ve şekli daha küreseldir. Olgun nodül hücre büyümesi ile gelişebilir.

Bacteroid oluşumu

Bakteroidlerdeki farklılaşma nodülde oluşur: N-sabitleme formu2. Bakteroidler, bitki zarları ile birlikte, sembiyozomu oluşturur..

Bu karmaşık bitki mikroplarında, bitki karbon ve enerji sağlamakla sorumludur, bakteri ise amonyak üretir.

Serbest yaşayan bakterilerle karşılaştırıldığında bakteriyot, transkriptomunda, tüm hücre yapısında ve metabolik aktivitelerinde bir dizi değişiklik geçirir. Tüm bu değişiklikler, tek amacı nitrojen tespiti olan hücre içi bir ortama uyum sağlamak için gerçekleşir..

Bitki bakteriler tarafından salgılanan bu azotlu bileşiği alabilir ve amino asitler gibi esansiyel moleküllerin sentezi için kullanabilir.

Çoğu tür Rhizobium Etkileyebilecekleri konuk sayısı bakımından oldukça seçicidirler. Bazı türlerin yalnızca bir konağı vardır. Buna karşılık, az sayıda bakteri, hasta olma ve geniş bir potansiyel konakçı spektrumuna sahip olma ile karakterize edilir..

Köksaplar ve kökler arasındaki çekicilik

Bakteriler ve baklagillerin kökleri arasındaki çekime, kökler tarafından sızan kimyasal maddeler aracılık eder. Bakteriler ve kök yakın olduklarında moleküler seviyede bir dizi olay meydana gelir..

Kök flavonoidler bakterilerde genleri indükler NOD. Bu, LCO veya nod faktörleri olarak bilinen oligosakaritlerin üretimine yol açar. LCO'lar, kök kıllarında lizin motifleri tarafından oluşturulan reseptörlere bağlanır ve böylece sinyal olaylarını başlatır.

Başka genler de var - ayrıca NOD - simbiyoz sürecine dahil olan exo ve düzeltmek.

leghaemoglobin

Leghemoglobin, rizobi ​​ve baklagiller arasındaki simbiyotik ilişkinin tipik bir protein doğasına sahip bir moleküldür. Adından da anlaşılacağı gibi, daha bilinen bir proteine ​​oldukça benzer: hemoglobin.

Kan analogu gibi, leghemoglobin, oksijen için yüksek afiniteye sahip olma özelliğine sahiptir. Nodüllerde oluşan fiksasyon süreci, yüksek oksijen konsantrasyonlarından olumsuz olarak etkilendiğinden, sistemin düzgün çalışmasını sağlamak için tutucunun korunmasından protein sorumludur..

taksonomisi

Yaklaşık 30 tür Rhizobium, en iyi bilinen olmak Rhizobium cellulosilyticum ve Rhizobium leguminosarum. Bunlar, diğer cinsleri de barındıran Rhizobiaceae familyasına aittir: Agrobacterium, Allorhizobium, Pararhizobium, Neorhizobium, Shinella, ve Sinorhizobium.

Sırası Rhizobiales, sınıfı Alphaproteobacteria, Phylum Proteobacteria ve Bacteria kingdom..

morfoloji

Rizobi, baklagillerin köklerini seçici olarak enfekte eden bakterilerdir. Gram negatif olmaları, yer değiştirme kapasitelerine sahip olmaları ve şekilleri bastonu hatırlatmalarıyla karakterize edilirler. Boyutları 0,5 ila 0,9 mikrometre ve 1,2 ila 3,0 mikrometre uzunluğundadır.

İki form sunarak toprağın içinde bulunduğu bakterilerin geri kalanından farklıdırlar: topraklarda bulunan serbest morfoloji ve bitki konaklarında simbiyotik form.

Koloninin morfolojisinin ve gram boyanmasının ötesinde, cinsin bakterilerini tanımlayabileceğiniz başka yöntemler de var. Rhizobium, Bunlar, katalaz testi, oksidaz ve karbon ve azot kullanımı gibi besin kullanım testlerini içerir..

Benzer şekilde, moleküler markörlerin uygulanması gibi tanımlama için moleküler testler kullanılmıştır..

doğal ortam

Genel olarak, Rhizobiaceae familyasına ait rizobi, esas olarak Fabaceae familyası bitkileri ile ilişkilendirilme özelliğini gösterir..

Fabaceae familyasında baklagiller bulunur - hububat, mercimek, yonca, sadece gastronomik değerleri için bilinen birkaç türü isimlendirmek için. Aile, üçüncü büyük aile olan Angiospermlere aittir. Tropikal bölgelerden kutup bölgelerine kadar dünyada yaygın olarak dağılırlar..

Sadece baklagil olmayan bitki türlerinin, simbiyotik ilişkileri olan ... ... Rhizobium: Parasponea, Kenevir ailesinin bitki cinsi.

Ek olarak, mikroorganizma ile bitki arasında kurulabilecek dernek sayısı birçok faktöre bağlıdır. Bazen ilişkilendirme bakteri doğası ve türüyle sınırlıdır, diğer durumlarda ise bitkiye bağlıdır..

Öte yandan, serbest formda, bakteriler toprağın doğal florasının bir parçasıdır - nodülasyon işlemi gerçekleşene kadar. Toprakta bakliyat ve rizobi ​​olmasına rağmen, nodül oluşumunun garanti edilmediğinden, symbiosis üyelerinin soylarının ve türlerinin uyumlu olması gerektiğine dikkat edin..

Avantajlar ve uygulamalar

Azot fiksasyonu çok önemli bir biyolojik işlemdir. Atmosferde, N şeklinde azot alımını içerir2 ve NH'ye düşürülür4+. Böylece, azot ekosisteme girebilir ve kullanılabilir. Bu süreç farklı ortamlarda karasal, tatlı su, deniz veya kutup gibi büyük önem taşır..

Nitrojen, çoğu durumda, mahsullerin büyümesini sınırlayan ve sınırlayıcı bir bileşen gibi davranan bir elementtir..

Ticari bakış açısından, rizobi, nitrojeni sabitleme kabiliyeti sayesinde tarımda güçlendirici olarak kullanılabilir. Bu nedenle, söz konusu bakterilerin aşılanma süreci ile ilgili bir ticaret vardır..

Rizobiumun aşılanmasının bitkinin büyümesi, ürettiği tohumların ağırlığı ve sayısı ile ilgili olarak çok olumlu etkileri vardır. Bu faydalar, baklagillerle yapılan onlarca çalışma ile deneysel olarak kanıtlanmıştır..

referanslar

  1. Allen, E.K., ve Allen, O.N. (1950). Köksapların biyokimyasal ve simbiyotik özellikleri. Bakteriyolojik yorumlar, 14(4), 273.
  2. Jiao, Y. S., Liu, Y. H., Yan, H., Wang, E.T., Tian, ​​C.F., Chen, W.X., ... & Chen, W.F. (2015). Son derece aldatıcı baklagillerin rizobiyal çeşitlilik ve nodülasyon özellikleri Sophora flavescens. Moleküler Bitki-Mikrop Etkileşimleri, 28(12), 1338-1352.
  3. Jordan, D.C. (1962). Rhizobium cinsinin bakteridleri. Bakteriyolojik yorumlar, 26(2 Pt 1-2), 119.
  4. Leung, K., Wanjage, F.N. & Bottomley, P.J. (1994). Simbiyotik özellikleri Rhizobium leguminosarum bv. trifolii Tarlada yetiştirilen subclover tipinde majör ve minör nodül işgal eden kromozomal tipleri temsil eden izolatlar (Trifolium subterraneum L.). Uygulamalı ve çevresel mikrobiyoloji, 60(2), 427-433.
  5. Poole, P., Ramachandran, V., ve Terpolilli, J. (2018). Rhizobia: Saprofitlerden endosimbiyestere. Doğa Değerlendirmeleri Mikrobiyoloji, 16(5), 291.
  6. Somasegaran, P., ve Hoben, H.J. (2012). Rizobi ​​için El Kitabı: baklagil-Rhizobium teknolojisindeki yöntemler. Springer Bilim ve İş Medyası.
  7. Wang, S., Liu, J. ve Zhu, H. (2018). Bakliyat-Rhizobium Etkileşimlerinde Simbiyotik Spesifikliğin Altındaki Genetik ve Moleküler Mekanizmalar. Bitki biliminde sınırlar, 9, 313.