ลักษณะของเชื้อไรโซเบียมอนุกรมวิธานสัณฐานวิทยาถิ่นที่อยู่และผลประโยชน์

ไรโซเบียม เป็นแบคทีเรียที่มีความสามารถในการตรึงไนโตรเจนจากชั้นบรรยากาศ โดยทั่วไปแล้วแบคทีเรียที่มีความสามารถในการตรึงไนโตรเจนนั้นเรียกว่าไรโซเบีย ความสัมพันธ์ระหว่างพืชและจุลินทรีย์เหล่านี้ได้รับการศึกษาอย่างกว้างขวาง.

โปรคาริโอตเหล่านี้อาศัยอยู่ในความสัมพันธ์ทางชีวภาพกับพืชต่าง ๆ : พืชตระกูลถั่วเช่นถั่วอัลฟัลฟาถั่วฝักยาวถั่วเหลืองและอื่น ๆ.

พวกมันเกี่ยวข้องกับรากของมันและให้ไนโตรเจนแก่พืชที่พวกเขาต้องการ ในทางกลับกันพืชก็ให้ที่พักพิงแก่แบคทีเรีย ความสัมพันธ์ทางชีวภาพที่ใกล้ชิดนี้ทำให้เกิดการหลั่งโมเลกุลที่เรียกว่า leghemoglobin symbiosis นี้สร้างสัดส่วนที่สำคัญของ N₂ ในชีวมณฑล.

ในความสัมพันธ์นี้แบคทีเรียทำให้เกิดการก่อตัวของก้อนในรากซึ่งแตกต่างที่เรียกว่า "bacteroides".

การศึกษาส่วนใหญ่ที่ได้รับการดำเนินการในแบคทีเรียชนิดนี้มีเพียงคำนึงถึงสถานะทางชีวภาพของพวกเขาและความสัมพันธ์กับพืช ด้วยเหตุนี้จึงมีข้อมูลน้อยมากที่เกี่ยวข้องกับวิถีชีวิตของแต่ละบุคคลของแบคทีเรียและหน้าที่ของมันในฐานะที่เป็นส่วนประกอบของจุลินทรีย์ดิน.

ดัชนี

• 1 ลักษณะ
• 2 กระบวนการติดเชื้อ
  • 2.1 การพัฒนาและประเภทของก้อน
  • 2.2 การสร้างแบคทีเรีย
  • 2.3 แรงดึงดูดระหว่างไรโซเบียกับราก
  • 2.4 Leghemoglobin
• 3 อนุกรมวิธาน
• 4 สัณฐานวิทยา
• 5 ที่อยู่อาศัย
• 6 ประโยชน์และแอพพลิเคชั่น
• 7 อ้างอิง

คุณสมบัติ

แบคทีเรียของพืชสกุล ไรโซเบียม พวกเขาเป็นที่รู้จักกันเป็นหลักสำหรับความสามารถในการแก้ไขไนโตรเจนและสร้างความสัมพันธ์ทางชีวภาพกับพืช ความจริงแล้วถือว่าเป็นหนึ่งในความสัมพันธ์ที่น่าทึ่งที่สุดที่มีอยู่ในธรรมชาติ.

พวกเขาเป็น heterotrophic ซึ่งบ่งชี้ว่าพวกเขาจะต้องได้รับแหล่งพลังงานของสารอินทรีย์. ไรโซเบียม มันจะเติบโตตามปกติภายใต้สภาวะแอโรบิกและก้อนจะเกิดขึ้นที่อุณหภูมิ 25 ถึง 30 ° C และมีค่า pH ที่เหมาะสม 6 หรือ 7.

อย่างไรก็ตามกระบวนการตรึงไนโตรเจนต้องการความเข้มข้นของออกซิเจนต่ำเพื่อปกป้องไนโตรเจน (เอนไซม์ที่เร่งกระบวนการ).

เพื่อจัดการกับออกซิเจนในปริมาณที่สูงมีโปรตีนที่คล้ายกับฮีโมโกลบินที่รับผิดชอบในการแยกออกซิเจนที่อาจเข้าไปแทรกแซงในกระบวนการ.

ความสัมพันธ์ทางชีวภาพที่โปรคาริโอตเหล่านี้สร้างขึ้นด้วยพืชตระกูลถั่วมีผลกระทบต่อระบบนิเวศและเศรษฐกิจในระดับสูงดังนั้นจึงมีวรรณกรรมที่กว้างขวางเกี่ยวกับความสัมพันธ์ที่เฉพาะเจาะจงนี้.

กระบวนการติดเชื้อนั้นไม่ง่ายมันเกี่ยวข้องกับขั้นตอนต่าง ๆ ที่แบคทีเรียและพืชมีอิทธิพลต่อกันและกันในการแบ่งเซลล์การแสดงออกของยีนการทำงานของเมตาบอลิซึมและ morphogenesis.

กระบวนการติดเชื้อ

แบคทีเรียเหล่านี้เป็นแบบจำลองทางชีวภาพที่ยอดเยี่ยมเพื่อทำความเข้าใจกับปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นระหว่างจุลินทรีย์และพืช.

เหง้าจะพบในดินที่พวกเขาอาณานิคมรากและจัดการเพื่อเข้าสู่พืช โดยทั่วไปการล่าอาณานิคมจะเริ่มขึ้นที่ขนรากแม้ว่าการติดเชื้อนั้นสามารถทำได้ผ่านแผลขนาดเล็กในผิวหนังชั้นนอก.

เมื่อแบคทีเรียสามารถแทรกซึมเข้าไปด้านในของพืชมันก็มักจะได้รับการบำรุงรักษาสักพักหนึ่งในพื้นที่ภายในเซลล์ของพืช เมื่อการพัฒนาของก้อนเงินดำเนินต่อไปเหง้าเข้าสู่ไซโตพลาสซึมของโครงสร้างเหล่านี้.

การพัฒนาและประเภทของก้อน

การพัฒนาของก้อนเกี่ยวข้องกับชุดของเหตุการณ์ synchronic ในสิ่งมีชีวิตทั้งสอง ก้อนถูกจำแนกในบางอย่างและไม่แน่นอน.

ครั้งแรกที่เกิดจากการแบ่งเซลล์ในเยื่อหุ้มสมองภายในและมีเนื้อเยื่อปลายยอดคงค้าง มีลักษณะรูปทรงกระบอกและสองโซนที่แตกต่าง.

ในทางกลับกันก้อนที่กำหนดเป็นผลมาจากการแบ่งเซลล์ในส่วนตรงกลางหรือส่วนนอกของเยื่อหุ้มสมองราก ในกรณีเหล่านี้คุณไม่มีเนื้อเยื่อที่ถาวรและรูปร่างของมันจะเป็นทรงกลมมากขึ้น ปมที่โตเต็มที่สามารถพัฒนาโดยการเติบโตของเซลล์.

การก่อตัวของแบคทีเรีย

ความแตกต่างใน bacteroids เกิดขึ้นในปม: รูปแบบการตรึง N₂. bacteroids ร่วมกับเยื่อของพืชทำให้เกิด symbiosome.

ในจุลินทรีย์พืชที่ซับซ้อนพืชมีหน้าที่จัดหาคาร์บอนและพลังงานในขณะที่แบคทีเรียผลิตแอมโมเนีย.

เมื่อเปรียบเทียบกับแบคทีเรียที่มีชีวิตอิสระแบคทีเรียนี้ได้รับการเปลี่ยนแปลงหลายครั้งในการถอดเสียงในโครงสร้างเซลล์ทั้งหมดและในการเผาผลาญ การเปลี่ยนแปลงทั้งหมดเหล่านี้เกิดขึ้นเพื่อปรับให้เข้ากับสภาพแวดล้อมภายในเซลล์ที่มีวัตถุประสงค์เพียงอย่างเดียวคือการตรึงไนโตรเจน.

พืชสามารถนำสารประกอบไนโตรเจนนี้มาจากแบคทีเรียและใช้สำหรับการสังเคราะห์โมเลกุลที่จำเป็นเช่นกรดอะมิโน.

สายพันธุ์ส่วนใหญ่ของ ไรโซเบียม พวกเขาค่อนข้างเลือกในแง่ของจำนวนแขกที่สามารถติดเชื้อ บางสายพันธุ์มีโฮสต์เดียวเท่านั้น ในทางตรงกันข้ามแบคทีเรียจำนวนเล็กน้อยนั้นมีลักษณะที่เด่นชัดและมีความหลากหลายของโฮสต์ที่มีศักยภาพ.

สถานที่น่าสนใจระหว่างเหง้าและราก

แรงดึงดูดระหว่างแบคทีเรียและรากของพืชตระกูลถั่วจะถูกสื่อกลางโดยตัวแทนทางเคมีซึ่งถูกขับออกจากราก เมื่อแบคทีเรียและรากอยู่ใกล้กันจะมีเหตุการณ์หลายอย่างเกิดขึ้นในระดับโมเลกุล.

รากฟลาโวนอยด์กระตุ้นให้เกิดยีนในแบคทีเรีย พยักหน้า. สิ่งนี้นำไปสู่การผลิต oligosaccharides ที่รู้จักกันในชื่อ LCO หรือปัจจัยพยักหน้า LCOs ผูกกับตัวรับที่เกิดจากลวดลายไลซีนในรากผมจึงเริ่มต้นการส่งสัญญาณเหตุการณ์.

มียีนอื่น ๆ - นอกจากนี้ พยักหน้า - มีส่วนร่วมในกระบวนการ symbiosis เช่น นอก, nif และ แก้ไขปัญหา.

leghaemoglobin

Leghemoglobin เป็นโมเลกุลของโปรตีนธรรมชาติตามแบบฉบับของความสัมพันธ์ทางชีวภาพระหว่าง rhizobia และพืชตระกูลถั่ว ชื่อมีความหมายค่อนข้างคล้ายกับโปรตีนที่คุ้นเคยมากขึ้นคือฮีโมโกลบิน.

leghemoglobin มีลักษณะคล้ายกับเลือดของมันมีความแตกต่างของการมีความสัมพันธ์ที่สูงกับออกซิเจน เนื่องจากกระบวนการตรึงที่เกิดขึ้นในก้อนนั้นได้รับผลกระทบทางลบจากความเข้มข้นของออกซิเจนสูงโปรตีนจึงมีหน้าที่ในการเก็บรักษามันเพื่อให้ระบบทำงานได้อย่างถูกต้อง.

อนุกรมวิธาน

ประมาณ 30 สายพันธุ์ของ ไรโซเบียม, เป็นที่รู้จักกันดีที่สุด Rhizobium cellulosilyticum และ ไรโซเบียม leguminosarum. สิ่งเหล่านี้เป็นของตระกูล Rhizobiaceae ซึ่งเป็นที่อยู่ของสกุลอื่น: Agrobacterium, Allorhizobium, Pararhizobium, Neorhizobium, Shinella, และ sinorhizobium.

คำสั่งคือ Rhizobiales คลาสคือ Alphaproteobacteria, Phylum Proteobacteria และอาณาจักรแบคทีเรีย.

ลักษณะทางสัณฐานวิทยา

rhizobia เป็นแบคทีเรียที่คัดเลือกเชื้อรากของพืชตระกูลถั่ว พวกเขามีลักษณะโดยการเป็นกรัมลบมีความจุและรูปร่างของพวกเขาเตือนอ้อย ขนาดของมันอยู่ระหว่าง 0.5 ถึง 0.9 ไมโครเมตรและยาว 1.2 และ 3.0 ไมโครเมตร.

พวกเขาแตกต่างจากแบคทีเรียที่เหลือที่อาศัยอยู่ในดินโดยนำเสนอสองรูปแบบ: สัณฐานวิทยาที่พบในดินและรูปแบบทางชีวภาพภายในโฮสต์พืชของพวกเขา.

นอกเหนือจากสัณฐานวิทยาของอาณานิคมและการย้อมสีกรัมแล้วยังมีวิธีการอื่นที่คุณสามารถระบุแบคทีเรียในสกุล ไรโซเบียม, เหล่านี้รวมถึงการทดสอบการใช้ประโยชน์ของสารอาหารเช่นการทดสอบ catalase, oxidase และการใช้คาร์บอนและไนโตรเจน.

ในทำนองเดียวกันการทดสอบระดับโมเลกุลมีการใช้เพื่อระบุตัวตนเช่นการประยุกต์ใช้เครื่องหมายโมเลกุล.

ที่อยู่อาศัย

โดยทั่วไปแล้ว rhizobia เป็นของครอบครัว Rhizobiaceae แสดงลักษณะเฉพาะของการเกี่ยวข้องกับพืชตระกูล Fabaceae เป็นส่วนใหญ่.

ตระกูล Fabaceae นั้นประกอบไปด้วยพืชตระกูลถั่วเช่นธัญพืชถั่วเลนทิลและอัลฟัลฟาเพื่อตั้งชื่อสายพันธุ์ที่รู้จักตามคุณค่าทางอาหารของพวกมัน ครอบครัวเป็นของ Angiosperms ซึ่งเป็นครอบครัวที่ใหญ่เป็นอันดับสาม มีการกระจายอย่างกว้างขวางในโลกตั้งแต่ภูมิภาคเขตร้อนจนถึงพื้นที่อาร์กติก.

มีเพียงสายพันธุ์พืชที่ไม่ใช่พืชตระกูลถั่วเพียงชนิดเดียวเท่านั้นที่ทราบว่าสร้างความสัมพันธ์ทางชีวภาพด้วย Rhizobium: Parasponea, พืชสกุลของตระกูลCannabáceas.

นอกจากนี้จำนวนของสมาคมที่สามารถจัดตั้งขึ้นระหว่างจุลินทรีย์และพืชขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ บางครั้งความสัมพันธ์จะถูก จำกัด โดยธรรมชาติและชนิดของแบคทีเรียในขณะที่ในกรณีอื่น ๆ มันขึ้นอยู่กับพืช.

ในทางกลับกันในรูปแบบอิสระแบคทีเรียเป็นส่วนหนึ่งของพืชตามธรรมชาติของดิน - จนกว่าจะเกิดกระบวนการปนเปื้อน โปรดทราบว่าแม้ว่าจะมีพืชตระกูลถั่วและไรโซเบียอยู่ในดิน แต่การก่อตัวของก้อนยังไม่สามารถรับประกันได้เนื่องจากสายพันธุ์และชนิดของสมาชิกของ symbiosis จะต้องเข้ากันได้.

ประโยชน์และแอพพลิเคชั่น

การตรึงไนโตรเจนเป็นกระบวนการทางชีวภาพที่สำคัญ เกี่ยวข้องกับปริมาณของไนโตรเจนในบรรยากาศในรูปแบบของ N₂ และมันลดลงเป็นนิวแฮมป์เชียร์₄⁺. ดังนั้นไนโตรเจนสามารถเข้ามาและนำไปใช้ในระบบนิเวศ กระบวนการนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกันไม่ว่าจะเป็นบกน้ำจืดทะเลหรืออาร์กติก.

ดูเหมือนว่าไนโตรเจนเป็นองค์ประกอบที่ จำกัด ในกรณีส่วนใหญ่การเจริญเติบโตของพืชและทำหน้าที่เป็นองค์ประกอบที่ จำกัด.

จากมุมมองของการค้าไรโซเบียสามารถใช้เป็นเครื่องมือเพิ่มประสิทธิภาพทางการเกษตรด้วยความสามารถในการตรึงไนโตรเจน ดังนั้นจึงมีการค้าที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการของการฉีดวัคซีนของแบคทีเรียดังกล่าว.

การฉีดวัคซีนของไรโซเบียมนั้นมีผลในเชิงบวกอย่างมากเกี่ยวกับการเจริญเติบโตของพืชน้ำหนักและจำนวนเมล็ดที่มันผลิต ผลประโยชน์เหล่านี้ได้รับการพิสูจน์แล้วจากการทดลองกับพืชตระกูลถั่ว.

การอ้างอิง

1. Allen, E. K. , & Allen, O. N. (1950) คุณสมบัติทางชีวเคมีและชีวภาพของเหง้า. ความคิดเห็นทางแบคทีเรีย, 14(4), 273.
2. Jiao, Y. S. , Liu, Y. H. , Yan, H. , Wang, E. T. , Tian, ​​C. F. , เฉิน, W. X. , ... & Chen, W. F. (2015) ความหลากหลายของไรโซเบียมและลักษณะการปนเปื้อนของพืชตระกูลถั่วที่มีสำส่อนมาก Sophora flavescens. ปฏิสัมพันธ์ระหว่างพืชและโมเลกุล, 28(12), 1338-1352.
3. จอร์แดน, D. C. (1962) bacteroids ของสกุล Rhizobium. ความคิดเห็นทางแบคทีเรีย, 26(2 พอยต์ 1-2), 119.
4. เหลียง, K. , Wanjage, F. N. , & Bottomley, P. J. (1994) ลักษณะทางชีวภาพของ ไรโซเบียม leguminosarum BV. trifolii แยกซึ่งเป็นตัวแทนของโครโมโซมที่สำคัญและรองชนิดย่อยที่ครอบครองพื้นที่ย่อย (Trifolium subterraneum L. ). จุลชีววิทยาประยุกต์และสิ่งแวดล้อม, 60(2), 427-433.
5. พูล, P. , Ramachandran, V. , & Terpolilli, J. (2018) Rhizobia: จาก saprophytes ถึง endosymbionts. จุลชีววิทยารีวิวธรรมชาติ, 16(5), 291.
6. Somasegaran, P. , & Hoben, H. J. (2012). คู่มือสำหรับไรโซเบีย: วิธีการในเทคโนโลยี legume-Rhizobium. Springer Science & Business Media.
7. วัง, Q. , Liu, J. , & Zhu, H. (2018) กลไกทางพันธุกรรมและโมเลกุลภายใต้ความจำเพาะทางชีวภาพในปฏิสัมพันธ์ของตระกูลถั่ว - ไรโซเบียม. พรมแดนในสาขาวิทยาศาสตร์พืช, 9, 313.