Charakterystyka Azospirillum, siedlisko, metabolizm

Azospirillum to rodzaj wolno żyjących bakterii Gram-ujemnych zdolnych do wiązania azotu. Jest znany od wielu lat jako promotor wzrostu roślin, ponieważ jest pożytecznym organizmem dla upraw.

Dlatego należą do grupy ryzobakterii, które promują wzrost roślin i zostały wyizolowane z ryzosfery traw i zbóż. Z punktu widzenia rolnictwa, Azospirillum to gatunek bardzo badany ze względu na swoje właściwości.

Ta bakteria jest w stanie wykorzystać składniki odżywcze wydalane przez rośliny i jest odpowiedzialne za utrwalanie azotu atmosferycznego. Dzięki wszystkim tym korzystnym cechom jest on zawarty w formule biofiltrów, które mają być stosowane w alternatywnych systemach rolniczych.

Indeks

• 1 Taksonomia
• 2 Ogólna charakterystyka i morfologia
• 3 Siedlisko
• 4 Metabolizm
• 5 Interakcja z zakładem
• 6 zastosowań
• 7 referencji

Taksonomia

W roku 1925 wyizolowano pierwsze gatunki tego rodzaju i nazwano je Spirillum lipoferum. Dopiero w 1978 roku gatunek został postulowany Azospirillum.

Obecnie rozpoznawanych jest dwanaście gatunków należących do tego rodzaju bakterii: A. lipoferum i A. brasilense, A. amazonense, A. halopraeferens, A. irakense, A. largimobile, A. doebereinerae, A. oryzae, A. melinis, A. canadense, A. zeae i A. rugosum.

Te rodzaje należą do rzędu Rhodospirillales i do podklasy Alphaproteobacteria. Ta grupa charakteryzuje się niewielkimi stężeniami składników odżywczych i nawiązywaniem symbiotycznych relacji z roślinami, patogennymi mikroorganizmami roślin, a nawet z ludźmi.

Ogólna charakterystyka i morfologia

Rodzaj jest łatwo identyfikowalny przez jego wibrator lub gruby kształt pręta, pleomorfizm i ruchliwość spiralną. Mogą być proste lub lekko zakrzywione, ich średnica wynosi około 1 um i 2,1 do 3,8 długości. Ogólnie końcówki są ostre.

Bakterie z rodzaju Azospirillum Wykazują wyraźną ruchliwość, przedstawiając wzór wici polarnej i bocznej. Pierwsza grupa wici jest używana głównie do pływania, podczas gdy druga odnosi się do przemieszczenia w stałych powierzchniach. Niektóre gatunki przedstawiają tylko wici polarną.

Ta ruchliwość pozwala bakteriom przemieszczać się do obszarów, w których warunki są odpowiednie dla ich wzrostu. Ponadto prezentują chemiczne przyciąganie do kwasów organicznych, związków aromatycznych, cukrów i aminokwasów. Mogą również przemieszczać się do regionów o optymalnych skurczach tlenu.

W obliczu niekorzystnych warunków - takich jak wysychanie lub niedobór składników odżywczych - bakterie mogą przyjmować formy cyst i rozwijać zewnętrzną powłokę złożoną z polisacharydów.

Genomy tych bakterii są duże i mają wiele replikonów, co świadczy o plastyczności organizmu. Wreszcie charakteryzują się obecnością ziaren poli-b-hydroksymaślanu.

Siedlisko

Azospirillum znajduje się w ryzosferze, niektóre szczepy zamieszkują głównie powierzchnię korzeni, chociaż istnieją pewne typy zdolne do zakażania innych obszarów rośliny.

Został wyizolowany z różnych gatunków roślin na całym świecie, od środowisk o klimacie tropikalnym, po regiony o umiarkowanych temperaturach.

Zostały wyizolowane ze zbóż, takich jak kukurydza, pszenica, ryż, sorgo, owies, z pastwisk Cynodon dactylon i Poa pratensis. Zgłaszano je również w agawie i różnych kaktusach.

Pewne szczepy, których nie znaleziono jednorodnie u korzenia, wykazują specyficzne mechanizmy zakażania i kolonizacji wnętrza korzenia, a inne specjalizują się w kolonizacji śluzowatej części lub uszkodzonych komórek korzeniowych.

Metabolizm

Azospirillum Przedstawia bardzo zróżnicowany i wszechstronny metabolizm węgla i azotu, który pozwala temu organizmowi dostosować się i konkurować z innymi gatunkami w ryzosferze. Mogą się rozmnażać w warunkach beztlenowych i tlenowych.

Bakterie są utrwalaczami azotu i mogą wykorzystywać amon, azotyny, azotany, aminokwasy i azot cząsteczkowy jako źródło tego pierwiastka.

W konwersji azotu atmosferycznego do amonu pośredniczy kompleks enzymów złożony z białka dinitrogenazy, które zawiera molibden i żelazo jako kofaktor, oraz inna część białkowa zwana reduktazą dinitrogenazy, która przenosi elektrony od dawcy do białka.

Podobnie enzymy syntetazy glutaminowej i syntetazy glutaminianowej biorą udział w asymilacji amonu.

Interakcja z zakładem

Związek między bakteriami a rośliną może wystąpić z powodzeniem tylko wtedy, gdy bakterie są w stanie przetrwać w glebie i znaleźć znaczącą populację korzeni.

W ryzosferze gradient spadku składników odżywczych od korzenia do otoczenia jest generowany przez wydzieliny roślinne.

Wspomniane powyżej mechanizmy chemotaksji i ruchliwości bakterii mogą przenosić się do rośliny i wykorzystywać wysięki jako źródło węgla.

Konkretne mechanizmy, które bakterie wykorzystują do interakcji z rośliną, nie zostały jeszcze do końca opisane. Znane są jednak pewne geny bakterii biorących udział w tym procesie włosy, pokój, salB, mot 1, 2 i 3, laf 1, itd..

Używa

Rizobakterie promujące wzrost roślin, w skrócie PGPR, w skrócie w języku angielskim, zawierają grupę bakteryjną, która promuje wzrost roślin.

Doniesiono, że połączenie bakterii z roślinami jest korzystne dla wzrostu roślin. Zjawisko to występuje dzięki różnym mechanizmom, które powodują utrwalanie azotu i wytwarzanie hormonów roślinnych, takich jak auksyny, gibberiliny, cytokininy i kwas abscysynowy, które przyczyniają się do rozwoju rośliny.

Ilościowo najważniejszym hormonem jest kwas auksynowy - indolooctowy (IAA), pochodzący z aminokwasu tryptofanu - i jest syntetyzowany przez co najmniej dwa szlaki metaboliczne w obrębie bakterii. Nie ma jednak bezpośrednich dowodów na udział auksyny we wzroście rośliny.

Giberilines oprócz udziału we wzroście stymulują podział komórek i kiełkowanie nasion.

Charakterystyka roślin zaszczepionych przez tę bakterię obejmuje wzrost długości i liczby korzeni znajdujących się bocznie, wzrost liczby włośników i wzrost suchej masy korzenia. Zwiększają także procesy oddychania komórkowego.

Referencje

1. Caballero-Mellado, J. (2002). Płeć Azospirillum. Meksyk, D F. UNAM.
2. Cecagno, R., Fritsch, T. E. i Schrank, I. S. (2015). Bakterie promujące wzrost roślin Azospirillum amazonense: Wszechstronność genomiczna i ścieżka fitohormonu. BioMed Research International, 2015, 898592.
3. Gómez, M. M., Mercado, E. C. i Pineda, E. G. (2015). Azospirillum ryzobakterie o potencjalnym zastosowaniu w rolnictwie. Biological Journal of DES Agricultural Biological Sciences Michoacán Uniwersytet San Nicolás de Hidalgo, 16(1), 11-18.
4. Kannaiyan, S. (wyd.). (2002). Biotechnologia biofiltrów. Alpha Science Int'l Ltd.
5. Steenhoudt, O. i Vanderleyden, J. (2000). Azospirillum, wolno żyjąca bakteria wiążąca azot, ściśle związana z trawami: aspekty genetyczne, biochemiczne i ekologiczne. Opinie mikrobiologii FEMS, 24(4), 487-506.
6. Tortora, G. J., Funke, B. R. i Case, C. L. (2007). Wprowadzenie do mikrobiologii. Ed. Panamericana Medical.