RHIZOBIUM: MGA KATANGIAN, MORPOLOHIYA, TIRAHAN AT BENEPISYO - BIOLOGY - 2026

Ang Rhizobium ay isang genus ng bakterya na may kakayahang ayusin ang nitrogen mula sa kapaligiran. Sa pangkalahatan, ang bakterya na may kakayahang ayusin ang nitrogen ay kilala bilang rhizobia. Ang mga ugnayang ito sa pagitan ng mga halaman at microorganism ay napag-aralan nang husto.

Ang mga prokaryote na ito ay naninirahan sa mga simbolong simbolong may iba't ibang mga halaman: mga legaw, tulad ng beans, alfalfa, lentil, soybeans, bukod sa iba pa.

Pinagmulan: Ni Stdout, sa pamamagitan ng Wikimedia Commons

Ang mga ito ay partikular na nauugnay sa mga ugat nito at nagbibigay ng halaman ng nitrogen na kailangan nila. Ang halaman, para sa bahagi nito, ay nag-aalok ng bakterya ng isang lugar ng kanlungan. Ang malapit na symbiotic na relasyon ay nagdudulot ng pagtatago ng isang molekula na tinatawag na leghemoglobin. Ang symbiosis na ito ay gumagawa ng isang makabuluhang proporsyon ng N ₂ sa biosoffer.

Sa relasyon na ito, ang bakterya ay nagiging sanhi ng pagbuo ng mga nodules sa mga ugat, na naiiba sa tinatawag na "bacteroides".

Karamihan sa mga pag-aaral na isinasagawa sa bacterial genus na ito ay isinasaalang-alang lamang ang simbolikong estado nito at ang kaugnayan nito sa halaman. Para sa kadahilanang ito, napakakaunting impormasyon na may kaugnayan sa indibidwal na pamumuhay ng bakterya at ang pagpapaandar nito bilang bahagi ng microbiome ng lupa.

katangian

Ang mga bakterya ng genus na Rhizobium ay kilala lalo na para sa kanilang kakayahang ayusin ang nitroheno at magtatag ng mga kaugnay na simbolo sa mga halaman. Sa katunayan, ito ay itinuturing na isa sa mga pinaka-dramatikong relasyon na umiiral sa likas na katangian.

Ang mga ito ay heterotrophic, na nagpapahiwatig na dapat nilang makuha ang kanilang mapagkukunan ng enerhiya mula sa organikong bagay. Ang Rhizobium ay lumalaki nang normal sa ilalim ng mga kondisyon ng aerobic at form ng nodules sa temperatura na 25-30 ° C at isang pinakamabuting kalagayan na PH ng 6 o 7.

Gayunpaman, ang proseso ng pag-aayos ng nitrogen ay nangangailangan ng mababang konsentrasyon ng oxygen upang maprotektahan ang nitrogenase (ang enzyme na catalyzes ang proseso).

Upang makitungo sa mataas na halaga ng oxygen, mayroong isang protina na katulad ng hemoglobin na responsable para sa pagsunud-sunod ng oxygen na maaaring mamagitan sa proseso.

Ang mga simbiotohikong ugnayan na itinatag ng mga prokaryote na ito na may mga legume ay may mataas na epekto sa ekolohiya at pang-ekonomiya, na kung saan ay may malawak na panitikan sa napaka-tiyak na kaugnayan na ito.

Ang proseso ng impeksyon ay hindi simple, nagsasangkot ito ng isang serye ng mga hakbang kung saan ang bakterya at ang halaman ay pareho na nakakaimpluwensya sa mga aktibidad ng cell division, expression ng gene, metabolic function at morphogenesis.

Proseso ng impeksyon

Ang mga bakterya na ito ay mahusay na biological model para sa pag-unawa sa mga pakikipag-ugnay na nangyayari sa pagitan ng mga microorganism at halaman.

Ang Rhizobia ay matatagpuan sa lupa, kung saan kolonahin nila ang mga ugat at pinasok ang halaman. Kadalasan, ang kolonisasyon ay nagsisimula sa mga buhok ng ugat, bagaman posible rin ang impeksyon sa pamamagitan ng maliliit na lysions sa epidermis.

Kapag ang bakterya ay namamahala upang tumagos sa interior ng halaman, karaniwang nananatili ito sa isang oras sa mga intracellular na puwang ng halaman. Habang nabuo ang mga nodules, ang rhizobia ay pumapasok sa cytoplasm ng mga istrukturang ito.

Pag-unlad at uri ng nodules

Ang pag-unlad ng mga nodules ay nagsasangkot ng isang serye ng magkakasabay na mga kaganapan sa parehong mga organismo. Ang mga nodule ay inuri bilang determinado at hindi natukoy.

Ang dating nagmula mula sa mga cell division sa panloob na cortex at may isang patuloy na apical meristem. Ang mga ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng pagkakaroon ng isang cylindrical na hugis at dalawang magkakaibang mga lugar.

Sa kabilang banda, ang tinukoy na nodules ay nagreresulta mula sa mga cell division sa gitna o panlabas na bahagi ng root cortex. Sa mga kasong ito ay walang patuloy na meristem at ang hugis nito ay mas spherical. Ang mature na nodule ay maaaring umunlad sa pamamagitan ng paglaki ng cell.

Ang pagbuo ng bakterya

Sa nodule, ang pagkita ng kaibhan sa bakterya ay nangyayari: ang N _2- form ng pag-aayos . Ang mga bakterya, kasama ang mga lamad ng halaman, ay bumubuo ng malagkit.

Sa mga microbe - plant complexes na ito, ang halaman ay responsable sa pagbibigay ng carbon at enerhiya, habang ang bakterya ay gumagawa ng ammonia.

Kung ikukumpara sa bakteryang walang buhay, ang bakterya ay sumasailalim sa isang serye ng mga pagbabago sa transcriptome nito, sa buong istruktura ng cellular at sa mga aktibidad na metabolic. Ang lahat ng mga pagbabagong ito ay naganap upang umangkop sa isang intracellular na kapaligiran, kung saan ang kanilang tanging layunin ay ang pag-aayos ng nitrogen.

Ang halaman ay maaaring kunin ang nitrogen compound na ito na tinatago ng mga bakterya at ginagamit ito para sa synthesis ng mga mahahalagang molekula, tulad ng mga amino acid.

Karamihan sa mga species ng Rhizobium ay medyo pumipili sa bilang ng mga host na maaari silang makahawa. Ang ilang mga species ay may isang host lamang. Sa kaibahan, ang isang maliit na bilang ng mga bakterya ay nailalarawan sa pamamagitan ng pagiging promiscuous at pagkakaroon ng isang malawak na spectrum ng mga potensyal na host.

Pag-akit sa pagitan ng rhizobia at mga ugat

Ang pang-akit sa pagitan ng bakterya at ang mga ugat ng mga legume ay pinagsama ng mga ahente ng kemikal, na pinalabas ng mga ugat. Kapag ang bakterya at ugat ay malapit, isang serye ng mga kaganapan ang nagaganap sa antas ng molekular.

Ang mga gamot na ugat ng ugat ay nagpapahiwatig ng mga gen ng nod sa mga bakterya. Ito ay humahantong sa paggawa ng oligosaccharides na kilala bilang LCO o nod factor. Ang mga LCO ay nagbubuklod sa mga receptor, na nabuo ng lysine motifs, sa mga ugat ng buhok, kaya sinimulan ang mga kaganapan sa senyas.

Mayroong iba pang mga gen - bukod sa nod - kasangkot sa proseso ng symbiosis, tulad ng exo, nif, at ayusin.

Leghemoglobin

Ang Leghemoglobin ay isang molekula ng protina, tipikal ng kaugnay na symbiotic sa pagitan ng rhizobia at legumes. Tulad ng ipinahihiwatig ng pangalan, halos kapareho ito sa isang mas kilalang protina: hemoglobin.

Tulad ng analog na dugo nito, ang leghemoglobin ay may pagkakaiba sa pagkakaroon ng isang mataas na pagkakaugnay para sa oxygen. Habang ang proseso ng pagbubuklod na nangyayari sa mga nodules ay apektado ng mataas na konsentrasyon ng oxygen, ang protina ay responsable para sa pagpapanatili nito upang maayos na maayos ang sistema.

Taxonomy

Humigit-kumulang 30 species ng Rhizobium ay kilala, ang pinakamahusay na kilala bilang Rhizobium cellulosilyticum at Rhizobium leguminosarum. Ito ay kabilang sa pamilyang Rhizobiaceae, na kung saan ay tahanan din ng iba pang genera: Agrobacterium, Allorhizobium, Pararhizobium, Neorhizobium, Shinella, at Sinorhizobium.

Ang pagkakasunud-sunod ay Rhizobiales, ang klase ay Alphaproteobacteria, ang Phylum Proteobacteria at ang Bacteria ng kaharian.

Morpolohiya

Ang Rhizobia ay mga bakterya na selektibong nakakahawa sa mga ugat ng mga legume. Ang mga ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng pagiging gramo negatibo, may kakayahang ilipat at ang kanilang hugis ay nakapagpapaalaala sa isang baston. Ang mga sukat nito ay nasa pagitan ng 0.5 hanggang 0.9 micrometer sa lapad at 1.2 at haba ng 3,0 micrometer.

Ito ay naiiba mula sa natitirang mga bakterya na naninirahan sa lupa sa pamamagitan ng paglalahad ng dalawang anyo: ang libreng morpolohiya na matatagpuan sa mga soils at ang symbiotic form sa loob ng host ng halaman.

Sa kabila ng morpolohiya ng kolonya at paglamlam ng gramo, mayroong iba pang mga pamamaraan kung saan makikilala ang bakterya ng genus na Rhizobium, kabilang ang mga pagsusuri sa paggamit ng nutrisyon, tulad ng catalase, oxidase, at paggamit ng carbon at nitrogen.

Katulad nito, ang mga pagsubok sa molekular ay ginamit para sa pagkilala, tulad ng aplikasyon ng mga molekular na marker.

Habitat

Sa pangkalahatan, ang rhizobia na kabilang sa pamilyang Rhizobiaceae ay nagpapakita ng kakaiba ng pagiging nauugnay sa pangunahin sa mga halaman ng pamilyang Fabaceae.

Ang pamilyang Fabaceae ay binubuo ng mga legume - butil, lentil, alfalfa, para lamang mabanggit ang ilang mga species na kilala para sa kanilang gastronomic na halaga. Ang pamilya ay kabilang sa Angiosperma, na ang pangatlo sa maraming pamilya. Sila ay malawak na ipinamamahagi sa mundo, mula sa tropiko hanggang sa mga arctic na lugar.

Isang species lamang ng halaman na hindi legume ang kilala upang magtatag ng mga simbolong simbolong may Rhizobium: Parasponea, isang genus ng mga halaman sa pamilyang Cannabaceae.

Bukod dito, ang bilang ng mga asosasyon na maaaring maitatag sa pagitan ng microorganism at ang halaman ay nakasalalay sa maraming mga kadahilanan. Minsan ang samahan ay pinaghihigpitan ng likas na katangian at mga species ng bakterya, habang sa iba pang mga kaso ay nakasalalay ito sa halaman.

Sa kabilang banda, sa kanilang libreng form, ang bakterya ay bahagi ng natural na flora ng lupa - hanggang sa ang proseso ng nodulation. Tandaan na kahit na ang mga legumes at rhizobia ay umiiral sa lupa, ang pagbuo ng mga nodules ay hindi nakasisiguro, dahil ang mga strain at species ng mga miyembro ng symbiosis ay dapat na magkatugma.

Mga pakinabang at aplikasyon

Ang pag-aayos ng nitrogen ay isang mahalagang proseso ng biological. Ito ay nagsasangkot ng pag-agaw ng nitrogen sa kalangitan, sa anyo ng N ₂ at nabawasan ito sa NH ₄ ⁺ . Sa gayon, ang nitrogen ay maaaring makapasok at magamit sa ekosistema. Ang proseso ay may kahalagahan sa iba't ibang uri ng mga kapaligiran, maging terrestrial, freshwater, dagat o Arctic.

Ang Nitrogen ay tila isang elemento na naglilimita, sa karamihan ng mga kaso, ang paglaki ng mga pananim at kumikilos bilang isang paglilimita ng sangkap.

Mula sa isang komersyal na pananaw, ang rhizobia ay maaaring magamit bilang mga enhancer sa agrikultura salamat sa kanilang kakayahang ayusin ang nitrogen. Para sa kadahilanang ito, mayroong isang trade na nauugnay sa proseso ng inoculation ng mga bacteria na ito.

Ang inoculation ng rhizobium ay may napaka positibong epekto sa paglaki ng halaman, ang timbang at ang bilang ng mga buto na ginawa nito. Ang mga benepisyo na ito ay napatunayan na sa pamamagitan ng dose-dosenang mga pag-aaral na may mga legume.

Mga Sanggunian

1. Allen, EK, & Allen, ON (1950). Biochemical at symbiotic katangian ng rhizobia. Mga Review sa Bacteriological, 14 (4), 273.
2. Jiao, YS, Liu, YH, Yan, H., Wang, ET, Tian, ​​CF, Chen, WX, … & Chen, WF (2015). Ang pagkakaiba-iba ng Rhizobial at nodulation na katangian ng sobrang promiscuous legume na Sophora flavescens. Mga Pakikipag-ugnayan ng Molecular Plant-Microbe, 28 (12), 1338-1352.
3. Jordan, DC (1962). Ang bakterya ng genus Rhizobium. Mga pagsusuri sa bacteriological, 26 (2 Pt 1-2), 119.
4. Leung, K., Wanjage, FN, & Bottomley, PJ (1994). Simbolo ng mga katangian ng Rhizobium leguminosarum bv. ang mga trifolii na naghihiwalay na kumakatawan sa pangunahing at menor de edad na nodule na sumasakop sa mga chromosomal na uri ng halaman na lumago sa bukid (Trifolium subterraneum L.). Inilapat at microbiology sa kapaligiran, 60 (2), 427-433.
5. Poole, P., Ramachandran, V., & Terpolilli, J. (2018). Rhizobia: mula sa saprophytes hanggang endosymbionts. Mga Review ng Kalikasan Mikrobiolohiya, 16 (5), 291.
6. Somasegaran, P., & Hoben, HJ (2012). Handbook para sa rhizobia: mga pamamaraan sa teknolohiyang legume-Rhizobium. Springer Science & Business Media.
7. Wang, Q., Liu, J., & Zhu, H. (2018). Mga mekanismo ng genetic at Molecular na Nailalalim ng Symbiotic Specityity sa Mga Pakikipag-ugnay sa Legume-Rhizobium. Ang mga hangganan sa agham ng halaman, 9, 313.