АЗОСПІРИЛЛ: ХАРАКТЕРИСТИКИ, СЕРЕДОВИЩЕ ПРОЖИВАННЯ, ОБМІН РЕЧОВИН - БІОЛОГІЯ - 2025

Azospirillum - рід вільноживучих грамнегативних бактерій, здатних фіксувати азот. Він був відомий вже багато років як стимулювач росту рослин, оскільки є корисним організмом для сільськогосподарських культур.

Тому вони належать до групи ризобактерій, що сприяють зростанню рослин, і були виділені з ризосфери трав і злаків. З точки зору сільського господарства, Azospirillum - рід, який широко вивчений за своїми властивостями.

Френк Вінченц з Wikimedia Commons

Ця бактерія здатна використовувати поживні речовини, що виводяться рослинами, і відповідає за фіксацію атмосферного азоту. Завдяки всім цим сприятливим характеристикам він включений у рецептуру біодобрив, що застосовуються в альтернативних системах сільського господарства.

Таксономія

У 1925 р. Був виділений перший вид цього роду, який отримав назву Spirillum lipoferum. Лише 1978 р. Був постульований рід Azospirillum.

В даний час визнано дванадцять видів, що належать до цього роду бактерій: A. lipoferum та A. brasilense, A. amazonense, A. halopraeferens, A. irakense, A. largimobile, A. doebereinerae, A. oryzae, A. melinis, A. canadense , A. zeae та A. rugosum.

Ці пологи належать до порядку родоспірелла та до підкласу альфапротеобактерій. Для цієї групи характерно вірування з малою концентрацією поживних речовин та встановлення симбіотичних зв’язків з рослинами, рослинними хвороботворними мікроорганізмами і навіть з людиною.

Загальна характеристика та морфологія

Рід легко ідентифікується за його віброїдної або товстою формою стрижня, плеоморфізмом та спіральною рухливістю. Вони можуть бути прямими або злегка вигнутими, їх діаметр приблизно 1 мкм і 2,1 - 3,8 в довжину. Підказки, як правило, гострі.

Бактерії роду Azospirillum демонструють явну рухливість, представляючи малюнок полярних і бічних джгутиків. Перша група джгутиків використовується в основному для плавання, а друга стосується руху по твердих поверхнях. Деякі види мають лише полярний джгутик.

Ця рухливість дозволяє бактеріям переміщатися в райони, де умови для їх росту належні. Крім того, вони мають хімічний потяг до органічних кислот, ароматичних сполук, цукрів та амінокислот. Вони також здатні переселятися в регіони з оптимальним скороченням кисню.

Якщо зіткнутися з несприятливими умовами - такими як десикація або дефіцит поживних речовин - бактерії можуть приймати форми кіст і розвивати зовнішнє покриття, що складається з полісахаридів.

Геноми цих бактерій великі і мають множинні реплікони, що є свідченням пластичності організму. Нарешті, вони характеризуються наявністю полі-b-гідроксибутиратних зерен.

Хабітат

Азоспірилл знаходиться в ризосфері, деякі штами переважно населяють поверхню коренів, хоча є деякі типи, здатні заразити інші ділянки рослини.

Його виділили від різних видів рослин у всьому світі, від середовища з тропічним кліматом до регіонів з помірною температурою.

Вони були виділені з таких злаків, як кукурудза, пшениця, рис, сорго, овес, із трав, таких як дактилон Cynodon і Poa pratensis. Про них також повідомлялося в агаві та в різних кактусах.

Вони не виявляються однорідно в корені, деякі штами виявляють специфічні механізми зараження та колонізації внутрішньої частини кореня, інші спеціалізуються на колонізації слизистої частини або пошкоджених клітин кореня.

Метаболізм

Азоспіриллум демонструє дуже різноманітний і універсальний метаболізм вуглецю та азоту, що дозволяє цьому організму пристосовуватися та конкурувати з іншими видами ризосфери. Вони можуть розмножуватися в анаеробних та аеробних середовищах.

Бактерії є фіксаторами азоту і можуть використовувати амоній, нітрити, нітрати, амінокислоти та молекулярний азот як джерело цього елемента.

Перетворення атмосферного азоту в аміак опосередковується ферментативним комплексом, що складається з білкової динітрогенази, яка містить кофактор молібдену та заліза, та іншої білкової частини під назвою динітрогеназа редуктаза, яка передає електрони від донора до білка.

Аналогічно, ферменти глютамін синтетаза та глутамат синтетаза беруть участь у засвоєнні амонію.

Взаємодія з рослиною

Асоціація між бактерією та рослиною може відбутися успішно лише в тому випадку, якщо бактерія здатна вижити в ґрунті та знайти значну популяцію коренів.

У ризосфері зменшується градієнт поживних речовин від кореня до його оточення утворюється ексудатом рослини.

Завдяки згаданим вище механізмам хемотаксису та рухливості бактерії здатні подорожувати до рослини та використовувати ексудати як джерело вуглецю.

Конкретні механізми, які використовують бактерії для взаємодії з рослиною, ще не були повністю описані. Однак, як відомо, певні гени бактерії беруть участь у цьому процесі, включаючи pelA, sala, salB, mot 1, 2 та 3, laf 1 тощо.

Програми

Ризобактерії, що сприяють зростанню рослин, скорочено PGPR за його абревіатурою англійською мовою, містять групу бактерій, які сприяють росту рослин.

Повідомляється, що асоціація бактерій з рослинами сприятлива для росту рослин. Це явище відбувається завдяки різним механізмам, які виробляють фіксацію азоту та вироблення рослинних гормонів, таких як ауксини, гібериліни, цитокініни та абсизова кислота, які сприяють розвитку рослини.

Кількісно найважливішим гормоном є ауксин - індолеоцтова кислота (IAA), отриманий з амінокислоти триптофан - і він синтезується щонайменше двома метаболічними шляхами всередині бактерій. Однак прямих доказів участі ауксину у збільшенні росту рослин немає.

Гібериліни, крім участі у рості, стимулюють ділення клітин та проростання насіння.

Характеристики рослин, засіяних цією бактерією, включають збільшення довжини та кількості боково розташованих коренів, збільшення кількості кореневих волосків та збільшення сухої маси кореня. Вони також посилюють процеси клітинного дихання.

Список літератури

1. Кабаллеро-Мелладо, Дж. (2002). Рід Azospirillum. Мексика, D F. UNAM.
2. Cecagno, R., Fritsch, TE, & Schrank, IS (2015). Бактерії Azospirillum amazonense, що сприяють зростанню рослин: геномна універсальність та шлях фітогормону. BioMed Research International, 2015, 898592.
3. Gómez, MM, Mercado, EC, & Pineda, EG (2015). Azospirillum a rhizobacterium з потенційним використанням у сільському господарстві. Біологічний журнал DES Сельськогосподарські біологічні науки Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo, 16 (1), 11–18.
4. Канайян, С. (Ред.). (2002). Біотехнологія біодобрив. Alpha Science Int'l Ltd.
5. Steenhoudt, O., & Vanderleyden, J. (2000). Азоспіріллум, вільноживуча азотофіксуюча бактерія, тісно пов'язана з травами: генетичні, біохімічні та екологічні аспекти. Огляди мікробіології FEMS, 24 (4), 487–506.
6. Tortora, GJ, Funke, BR, & Case, CL (2007). Вступ до мікробіології. Panamerican Medical Ed.