RHIZOBIUM: ÖZELLIKLERI, MORFOLOJISI, HABITAT VE FAYDALARI - BIYOLOJI - 2024

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

Bu prokaryotlar farklı bitkilerle simbiyotik ilişkiler içinde yaşarlar: baklagiller, örneğin fasulye, yonca, mercimek, soya fasulyesi ve diğerleri.

Kaynak: Stdout, Wikimedia Commons aracılığıyla

Özellikle kökleriyle ilişkilendirilirler ve bitkiye ihtiyaç duydukları azotu sağlarlar. Bitki de bakterilere bir sığınma yeri sunar. Bu yakın simbiyotik ilişki, leghemoglobin adı verilen bir molekülün salgılanmasına neden olur. Bu ortak yaşam N önemli bir bölümünü üreten ₂ Biyosferde.

Bu ilişkide bakteri, köklerde "bakteroidler" denen şeylerle farklılaşan nodüllerin oluşumuna neden olur.

Bu bakteri cinsi üzerinde yapılan çalışmaların çoğu, sadece simbiyotik durumu ve bitki ile olan ilişkisini hesaba katmıştır. Bu nedenle, bakterinin bireysel yaşam tarzı ve toprak mikrobiyomunun bir bileşeni olarak işleviyle ilgili çok az bilgi vardır.

karakteristikleri

Rhizobium cinsinin bakterileri, öncelikle nitrojeni sabitleme ve bitkilerle simbiyotik ilişkiler kurma yetenekleriyle bilinir. Aslında, doğada var olan en dramatik ilişkilerden biri olarak kabul edilir.

Heterotrofiktirler, bu da enerji kaynaklarını organik maddeden almaları gerektiğini gösterir. Rhizobium normal olarak aerobik koşullar altında büyür ve nodüller 25-30 ° C'lik bir sıcaklıkta ve optimum pH 6 veya 7'de oluşur.

Bununla birlikte, nitrojen fiksasyon işlemi, nitrojenazı (prosesi katalize eden enzim) korumak için düşük konsantrasyonlarda oksijen gerektirir.

Yüksek miktarda oksijen ile başa çıkmak için, sürece müdahale edebilecek oksijeni ayırmaktan sorumlu olan hemoglobine benzer bir protein vardır.

Bu prokaryotların baklagillerle kurdukları simbiyotik ilişkiler, yüksek bir ekolojik ve ekonomik etkiye sahiptir, bu nedenle bu çok özel ilişki üzerine geniş bir literatür vardır.

Enfeksiyon süreci basit değildir, bakteri ve bitkinin karşılıklı olarak hücre bölünmesi aktivitelerini, gen ekspresyonunu, metabolik fonksiyonları ve morfogenezi etkilediği bir dizi adım içerir.

Enfeksiyon süreci

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

Rhizobia, kökleri kolonize ettikleri ve bitkiye girdikleri toprakta bulunur. Genellikle kolonizasyon kök kıllarda başlar, ancak epidermiste küçük lizyonlar yoluyla da enfeksiyon mümkündür.

Bakteri bitkinin içine nüfuz etmeyi başardığında, genellikle bitkinin hücre içi boşluklarında bir süre kalır. Nodüller geliştikçe, rizobi ​​bu yapıların sitoplazmasına girer.

Nodüllerin gelişimi ve türü

Nodüllerin gelişimi, her iki organizmada da bir dizi senkronize olayı içerir. Nodüller, belirli ve belirsiz olarak sınıflandırılır.

İlki, iç korteksteki hücre bölünmelerinden kaynaklanır ve kalıcı bir apikal meristeme sahiptir. Silindirik bir şekle ve iki farklı alana sahip olmaları ile karakterize edilirler.

Belirlenen nodüller ise kök korteksin orta veya dış kısmındaki hücre bölünmelerinden kaynaklanır. Bu durumlarda kalıcı bir meristem yoktur ve şekli daha küreseldir. Olgun nodül, hücre büyümesi ile gelişebilir.

Bacteroide oluşumu

Nodül olarak, Bacteroides farklılaşma oluşur: N- _2- sabitleme formu . Bacteroides, bitki zarlarıyla birlikte simbiyozomu oluşturur.

Bu mikrop-bitki komplekslerinde bitki, karbon ve enerji sağlamaktan, bakteriler ise amonyak sağlamaktan sorumludur.

Serbest yaşayan bakterilerle karşılaştırıldığında bakteri, transkriptomunda, tüm hücresel yapısında ve metabolik aktivitelerinde bir dizi değişikliğe uğrar. Tüm bu değişiklikler, tek amaçlarının nitrojen fiksasyonu olduğu hücre içi bir ortama uyum sağlamak için gerçekleşir.

Bitki, bakteriler tarafından salgılanan bu nitrojen bileşiğini alıp amino asitler gibi temel moleküllerin sentezi için kullanabilir.

Çoğu Rhizobium türü, enfekte edebilecekleri konakçı sayısında oldukça seçicidir. Bazı türlerin yalnızca bir konakçı vardır. Buna karşılık, az sayıda bakteri, karışık olmaları ve geniş bir potansiyel konakçı yelpazesine sahip olmaları ile karakterize edilir.

Köksap ve kökler arasındaki çekim

Bakteriler ile baklagillerin kökleri arasındaki çekime, kökler tarafından sızan kimyasal maddeler aracılık eder. Bakteri ve kök yakın olduğunda, moleküler düzeyde bir dizi olay meydana gelir.

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

Ortakyaşam sürecine dahil olan exo, nif ve fix gibi başka genler de vardır.

Leghemoglobin

Leghemoglobin, rizobi ​​ve baklagiller arasındaki simbiyotik ilişkinin tipik bir örneği olan bir protein molekülüdür. Adından da anlaşılacağı gibi, daha iyi bilinen bir proteine ​​oldukça benzer: hemoglobin.

Kan benzeri gibi leghemoglobin de oksijene yüksek afiniteye sahip olma ayrıcalığına sahiptir. Nodüllerde meydana gelen bağlanma süreci, yüksek oksijen konsantrasyonlarından olumsuz olarak etkilendiğinden, sistemin düzgün çalışmasını sağlamak için protein onu tutmaktan sorumludur.

Taksonomi

Yaklaşık 30 Rhizobium türü bilinmektedir, en iyi bilinenleri Rhizobium cellulosilyticum ve Rhizobium leguminosarum'dur. Bunlar, diğer cinslere de ev sahipliği yapan Rhizobiaceae ailesine aittir: Agrobacterium, Allorhizobium, Pararhizobium, Neorhizobium, Shinella ve Sinorhizobium.

Sıra Rhizobiales, sınıf Alphaproteobacteria, Phylum Proteobacteria ve krallık Bakteriler.

morfoloji

Rhizobia, baklagillerin köklerini seçici olarak enfekte eden bakterilerdir. Gram negatif olmaları, hareket etme kabiliyetine sahip olmaları ve şekillerinin bastonu hatırlatmasıyla karakterize edilirler. Boyutları 0,5 ila 0,9 mikrometre genişliğinde ve 1,2 ila 3,0 mikrometre uzunluğundadır.

Toprakta bulunan diğer bakterilerden iki form sunarak ayrılır: toprakta bulunan serbest morfoloji ve bitki konağı içindeki simbiyotik form.

Koloni morfolojisi ve gram boyamanın ötesinde, Rhizobium cinsi bakterilerin tanımlanabildiği başka yöntemler de vardır, bunlar katalaz, oksidaz gibi besin kullanım testlerini içerir. ve karbon ve nitrojen kullanımları.

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

Yetişme ortamı

Genel olarak, Rhizobiaceae familyasına ait rizobi, esas olarak Fabaceae familyasının bitkileriyle ilişkili olma özelliğini sergiler.

Fabaceae familyası baklagillerden oluşur - tahıllar, mercimek, yonca, gastronomik değerleriyle bilinen birkaç türden bahsetmek gerekirse. Aile, en çok sayıdaki üçüncü aile olan Angiosperms'e aittir. Tropik bölgelerden arktik bölgelere kadar dünyada yaygın olarak dağılmışlardır.

Sadece tek bir baklagil olmayan bitki türünün Rhizobium ile simbiyotik ilişkiler kurduğu bilinmektedir: Cannabaceae familyasındaki bir bitki türü olan Parasponea.

Ayrıca mikroorganizma ile bitki arasında kurulabilecek birliktelik sayısı birçok faktöre bağlıdır. Bazen ilişki bakterinin doğası ve türü tarafından sınırlanırken, diğer durumlarda bitkiye bağlıdır.

Öte yandan, serbest haliyle bakteriler, yumru oluşana kadar toprağın doğal florasının bir parçasıdır. Toprakta baklagiller ve rizobinin var olmasına rağmen, nodül oluşumunun garanti edilmediğine dikkat edin, çünkü simbiyoz üyelerinin suşları ve türleri uyumlu olmalıdır.

Faydalar ve uygulamalar

Azot fiksasyonu, çok önemli bir biyolojik süreçtir. Atmosferde N ₂ şeklinde nitrojen alımını içerir ve NH ₄ ^{+ 'e} indirgenir . Böylece ekosisteme azot girebilir ve kullanılabilir. Süreç, karasal, tatlı su, deniz veya Kuzey Kutbu gibi farklı ortam türlerinde büyük önem taşımaktadır.

Azot, çoğu durumda mahsulün büyümesini sınırlayan ve sınırlayıcı bir bileşen olarak hareket eden bir unsur gibi görünmektedir.

Ticari açıdan bakıldığında, rizobi, nitrojeni sabitleme kabiliyetleri sayesinde tarımda güçlendirici olarak kullanılabilir. Bu nedenle bu bakterilerin aşılama işlemiyle ilgili bir ticaret vardır.

Rizobyumun aşılanması bitkinin büyümesi, ağırlığı ve ürettiği tohum sayısı üzerinde çok olumlu etkilere sahiptir. Bu faydalar, baklagillerle yapılan onlarca çalışma ile deneysel olarak kanıtlanmıştır.

Referanslar

1. Allen, EK ve Allen, ON (1950). Rizobinin biyokimyasal ve simbiyotik özellikleri. Bakteriyolojik İncelemeler, 14 (4), 273.
2. Jiao, YS, Liu, YH, Yan, H., Wang, ET, Tian, ​​CF, Chen, WX,… & Chen, WF (2015). Son derece karışık baklagil Sophora flavescens'in rizobik çeşitliliği ve nodülasyon özellikleri. Moleküler Bitki-Mikrop Etkileşimleri, 28 (12), 1338-1352.
3. Ürdün, DC (1962). Rhizobium cinsinin bakteroidleri. Bakteriyolojik incelemeler, 26 (2 Pt 1-2), 119.
4. Leung, K., Wanjage, FN ve Bottomley, PJ (1994). Rhizobium leguminosarum bv'nin simbiyotik özellikleri. Trifolii izolatları, büyük ve küçük nodül işgal eden kromozom tiplerini temsil eden sahada büyümüş alt örtünün (Trifolium subterraneum L.). Uygulamalı ve çevresel mikrobiyoloji, 60 (2), 427-433.
5. Poole, P., Ramachandran, V. ve Terpolilli, J. (2018). Rhizobia: saprofitlerden endosymbiyontlara. Doğa İncelemeleri Mikrobiyoloji, 16 (5), 291.
6. Somasegaran, P. ve Hoben, HJ (2012). Rizobi ​​için El Kitabı: baklagil-Rhizobium teknolojisindeki yöntemler. Springer Science & Business Media.
7. Wang, Q., Liu, J. ve Zhu, H. (2018). Baklagil-Rhizobium Etkileşimlerinde Simbiyotik Özgüllüğün Altında yatan Genetik ve Moleküler Mekanizmalar. Bitki biliminde sınırlar, 9, 313.