Rhizobium

Noduli di rizobio nelle radici. Fonte: Wikimedia Commons

Quale è Rhizobium?

Rhizobium È un genere di batteri che hanno la capacità di riparare l'azoto dall'atmosfera. In generale, i batteri con la capacità di riparare l'azoto sono noti come rizobios. Queste relazioni tra piante e microrganismi sono state ampiamente studiate.

Questi procarioti vivono in relazioni simbiotiche con piante diverse: legumi, come fagioli, alfalfa, lenticchie, soia, tra gli altri. Sono specificamente associati alle loro radici e contribuiscono alla pianta l'azoto di cui hanno bisogno.

La pianta, nel frattempo, offre ai batteri un luogo di rifugio. Questa stretta relazione simbiotica provoca la secrezione di una molecola chiamata leghemoglobina. Questa simbiosi produce una percentuale importante di n₂ Nella biosfera.

In questa relazione, i batteri causano la formazione di noduli nelle radici, che differiscono dai "batteroidi".

Caratteristiche del Rhizobium

- I batteri del genere Rhizobium Sono principalmente noti per la loro capacità di riparare l'azoto e stabilire relazioni simbiotiche con le piante. In effetti, è considerato una delle relazioni più drammatiche che esistono in natura.

- Sono eterotrofici, indicando che devono ottenere la loro fonte di energia organica.

- Rhizobium Normalmente cresce in condizioni aerobiche e i noduli sono formati a una temperatura da 25 a 30 ° C e un pH ottimale di 6 o 7.

- Il processo di fissaggio dell'azoto richiede basse concentrazioni di ossigeno per proteggere la nitrogenasi (l'enzima che catalizza il processo).

- Per gestire elevate quantità di ossigeno, ha una proteina simile all'emoglobina che è responsabile del rapimento di ossigeno che potrebbe intervenire nel processo.

- Le relazioni simbiotiche che questi procarioti stabiliscono con legumi hanno un alto impatto ecologico ed economico.

- È un batterio grammo negativo.

- È mobile.

- Ha due strati di parete cellulare, i primi carboidrati e proteine, e i secondi lipidi e carboidrati.

- Il processo di infezione non è facile, comporta una serie di passaggi in cui i batteri e le piante influenzano le attività della divisione cellulare, l'espressione genica, le funzioni metaboliche e la morfogenesi.

Processo di infezione

I rizobios si trovano a terra, dove colonizzano le radici e riescono ad entrare nella pianta. Generalmente, la colonizzazione inizia sui peli delle radici, sebbene anche un'infezione sia possibile attraverso piccole lissesse nell'epidermide.

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Quando i batteri riescono a penetrare nell'interno della pianta, di solito mantiene un tempo negli spazi intracellulari della verdura. Quando lo sviluppo dei noduli procede, i rizobii entrano nel citoplasma di queste strutture.

Sviluppo e tipo di noduli

Lo sviluppo dei noduli coinvolge una serie di eventi sincroni in entrambi gli organismi. I noduli sono classificati come certi e indeterminati.

Il primo proviene dalle divisioni cellulari nella corteccia interna e ha un persistente meristema apicale. Sono caratterizzati da una forma cilindrica e due aree differenziate.

D'altra parte, i noduli specifici derivano dalle divisioni cellulari a metà o nella parte esterna della corteccia radicale. In questi casi non c'è meristema persistente e la sua forma è più sferica. Il nodulo maturo può essere sviluppato dalla crescita cellulare.

Formazione di batteteroidi

Nel nodulo si verifica la differenziazione nei batteri: la forma di fissaggio di n₂. I batteteroidi, insieme alle membrane delle piante, formano il simbiosoma.

In questi complessi di microbio-pianta, la verdura è responsabile della fornitura di carbonio ed energia, mentre il batterio produce ammoniaca.

Rispetto ai batteri della vita libera, il batteriode sperimenta una serie di cambiamenti nel suo trascrittoma, in tutta la sua struttura cellulare e nelle attività metaboliche.

Tutti questi cambiamenti si svolgono per adattarsi a un ambiente intracellulare, dove il suo unico obiettivo è la fissazione dell'azoto.

La pianta può prendere questo composto di azoto secreto dai batteri e usarlo per la sintesi di molecole essenziali, come gli aminoacidi.

La maggior parte delle specie di Rhizobium Sono abbastanza selettivi in ​​termini di numero di ospiti che possono infettare. Alcune specie hanno solo un ospite.

Al contrario, un piccolo numero di batteri è caratterizzato dall'essere promiscuo e dall'avere un ampio spettro di potenziali ospiti.

Attrazione tra rizobios e radici

Le radici del legume secernono agenti chimici che attirano i batteri. Quando i batteri e la radice sono vicini, una serie di eventi si verifica a livello molecolare.

I flavonoidi delle radici inducono geni nei batteri Cenno. Ciò porta alla produzione di oligosaccaridi noti come fattori LCO o NOD. Gli LCO si uniscono ai recettori, formati per motivi di lisina, sui peli delle radici, iniziando così gli eventi di segnalazione.

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Ci sono altri geni, in aggiunta a Cenno- coinvolto nel processo di simbiosi, come Exo, nif E Aggiustare.

Leghemoglobin

La leghemoglobina è una molecola di natura proteica, tipica della relazione simbiotica tra rizobio e legumi. Come suggerisce il nome, è abbastanza simile a una proteina meglio conosciuta: l'emoglobina.

Come il suo analogo del sangue, la leghemoglobina ha la peculiarità di presentare una grande affinità per l'ossigeno.

Poiché il processo di fissaggio che si verifica nei noduli è influenzato negativamente da elevate concentrazioni di ossigeno, la proteina è responsabile del mantenerlo per mantenere il sistema funzionante correttamente.

Tassonomia

Circa 30 specie di Rhizobium, Essere il più noto Rhizobium cellulosilyticum E Rhizobium legosarum.

Questi appartengono alla famiglia Rhizobiaceae, che ospita anche altri generi: Agrobacterium, Allhizobium, Parhizobium, Neorhizobium, Shinella E Sinorhizobium.

L'ordine è rizobico, la classe è alfaproteobatteri, il proteobatteri del phylum e i batteri del regno.

Morfologia

- I rizobios sono batteri che infettano selettivamente le radici dei legumi.

- Sono caratterizzati dall'essere gram -negativi, hanno una capacità di spostamento e la loro forma ricorda una canna.

- Le sue dimensioni sono larghe tra 0,5 e 0,9 micrometri e 1,2 e 3,0 micrometri di lunghezza.

- Si differenzia dal resto dei batteri in cui vivono nel terreno presentando due forme: morfologia libera trovata nei terreni e la forma simbiotica all'interno del suo ospite vegetale.

- Oltre alla morfologia della colonia e alla colorazione di Gram, ci sono altri metodi con cui i batteri del genere possono essere identificati Rhizobium, che includono test per l'uso dei nutrienti, come test di catalasi, ossidasi, carbonio e azoto. Allo stesso modo, sono stati utilizzati test molecolari per l'identificazione, come l'applicazione di marcatori molecolari.

Habitat

In generale, i rizobios appartenenti alla famiglia Rhizobiaceae mostrano la peculiarità di associarsi principalmente alle piante della famiglia Fabaceae.

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La famiglia Fabaceae comprende legumi -granos, lenticchie, alfalfa, solo per menzionare alcune specie conosciute per il loro valore gastronomico-.

La famiglia appartiene alle angiosperme, essendo la terza famiglia più numerosa. Sono ampiamente distribuiti nel mondo, che coprono dalle regioni tropicali alle aree artiche.

È nota solo una specie di pianta non legale che stabilisce relazioni simbiotiche con Rhizobium: Parasponea, Un genere di piante della famiglia Cannabáceas.

Inoltre, il numero di associazioni che possono essere stabilite tra il microrganismo e la pianta dipende da molti fattori. A volte l'associazione è limitata dalla natura e dalle specie dei batteri, mentre in altri casi dipende dalla pianta.

D'altra parte, nella loro forma libera, i batteri fanno parte della flora naturale del suolo, fino a quando si verifica il processo di nodulazione-.

Sebbene ci siano legumi e rizobios sul terreno, la formazione di noduli non è garantita, poiché i ceppi e le specie dei membri della simbiosi devono essere compatibili.

Vantaggi e applicazioni

La fissazione dell'azoto è un processo biologico cruciale. Implica l'assunzione di azoto nell'atmosfera, sotto forma di n₂ Ed è ridotto a NH₄⁺.

Pertanto, l'azoto può entrare ed essere utilizzato nell'ecosistema. Il processo è di grande importanza nei diversi tipi di ambienti, sia terrestre, fresche, marine o artiche.

Apparentemente l'azoto è un elemento che limita, nella maggior parte dei casi, la crescita delle colture e funge da componente limitante.

Dal punto di vista commerciale, la rizobia può essere usata come potenziali in agricoltura grazie alla loro capacità di riparare l'azoto. Pertanto, esiste un commercio relativo al processo di inoculazione di questi batteri.

L'inoculazione di Rizobio ha effetti molto positivi sulla crescita della pianta, sul peso e sul numero di semi che produce. Questi benefici sono stati dimostrati sperimentalmente da dozzine di studi con legumi.

Riferimenti

1. Allen, e. K., & Allen, o. N. Proprietà biochimiche e simbiotiche della rizobia. Recensioni batteriologiche.
2. Poole, p., Ramachandran, v., & Terpolilli, J. Rhizobia: dai saprofiti agli endosimbionti. Nature Review Microbiology.
3. Somasegaran, p., & Hoben, H. J. Manuale per la rizobia: metodi nella tecnologia Legume-Rhizobium. Springer Science & Business Media.