خصائص Rhizobium ، التصنيف ، التشكل ، الموائل والفوائد

الريزوبيم هو جنس البكتيريا التي لديها القدرة على إصلاح النيتروجين من الغلاف الجوي. بشكل عام ، تُعرف البكتيريا ذات القدرة على إصلاح النيتروجين باسم ريزوبيا. تمت دراسة هذه العلاقات بين النباتات والكائنات الحية الدقيقة على نطاق واسع.

تعيش هذه بدائيات النوى في علاقات تكافلية مع نباتات مختلفة: البقوليات ، مثل الفول والبرسيم والعدس وفول الصويا وغيرها..

ترتبط على وجه التحديد بجذورها وتزود النبات بالنيتروجين الذي يحتاجونه. المصنع ، بدوره ، يوفر للبكتيريا مكانا للجوء. هذه العلاقة التكافلية وثيقة تسبب إفراز جزيء يسمى ليغيموغلوبين. ينتج هذا التكافل نسبة كبيرة من N₂ في المحيط الحيوي.

في هذه العلاقة ، تتسبب البكتيريا في تشكيل العقيدات في الجذور ، والتي تميز ما يسمى "البكتيريا".

معظم الدراسات التي أجريت في هذا الجنس البكتيري ، لم تأخذ في الاعتبار إلا حالتها التكافلية وعلاقتها بالنبات. لهذا السبب ، هناك القليل جدًا من المعلومات المتعلقة بنمط الحياة الفردي للبكتيريا ووظيفتها كعنصر في ميكروبيوم التربة..

مؤشر

• 1 الخصائص
• 2 عملية العدوى
  • 2.1 تطوير ونوع العقيدات
  • 2.2 تكوين البكتيرويد
  • 2.3 الجذب بين ريزوبيا والجذور
  • 2.4 ليغيموغلوبين
• 3 التصنيف
• 4 التشكل
• 5 الموئل
• 6 الفوائد والتطبيقات
• 7 المراجع

ملامح

بكتيريا الجنس الريزوبيم وهي معروفة بشكل أساسي لقدرتها على إصلاح النيتروجين وإقامة علاقات تكافلية مع النباتات. في الواقع ، تعتبر واحدة من أكثر العلاقات الدرامية الموجودة في الطبيعة.

فهي غير متجانسة ، مما يدل على أنها يجب أن تحصل على مصدر الطاقة من المواد العضوية. الريزوبيم ينمو بشكل طبيعي تحت الظروف الهوائية وتتشكل العقيدات عند درجة حرارة تتراوح من 25 إلى 30 درجة مئوية ودرجة الحموضة المثلى من 6 أو 7.

ومع ذلك ، تتطلب عملية تثبيت النيتروجين تركيزات منخفضة من الأكسجين لحماية النيتروجين (الإنزيم الذي يحفز العملية).

للتعامل مع كميات كبيرة من الأكسجين ، يوجد بروتين مشابه للهيموغلوبين مسؤول عن عزل الأكسجين الذي يمكن أن يتدخل في العملية..

العلاقات التكافلية التي تقيمها بدائيات النوى هذه مع البقوليات لها تأثير إيكولوجي واقتصادي كبير ، لذلك هناك كتابات موسعة حول هذه العلاقة المحددة للغاية.

عملية العدوى ليست بسيطة ، فهي تنطوي على سلسلة من الخطوات حيث تؤثر البكتيريا والنبات على بعضهما البعض في أنشطة انقسام الخلايا والتعبير الجيني والوظائف الأيضية والتشكل.

عملية العدوى

هذه البكتيريا نماذج بيولوجية ممتازة لفهم التفاعلات التي تحدث بين الكائنات الحية الدقيقة والنباتات.

توجد رهيزوبيا في التربة ، حيث يستعمرون الجذور وتمكنوا من دخول النبات. بشكل عام ، يبدأ الاستعمار في شعر الجذر ، على الرغم من أن العدوى ممكنة أيضًا من خلال آفات صغيرة في البشرة.

عندما تكون البكتيريا قادرة على اختراق الأجزاء الداخلية للنبات ، يتم صيانتها عادة لفترة من الوقت في المساحات داخل الخلايا. مع استمرار تطور العقيدات ، تدخل ريزوبيا في السيتوبلازم لهذه البنى.

تطوير ونوع العقيدات

ينطوي تطوير العقيدات على سلسلة من الأحداث المتزامنة في كل من الكائنات الحية. يتم تصنيف العقيدات في بعض وغير محدد.

الأول ينشأ من الانقسامات الخلوية في القشرة الداخلية وله meristem قمي مستمر. تتميز بوجود شكل أسطواني ومنطقتين متباينتين.

من ناحية أخرى ، تنتج العقيدات المحددة عن انقسامات الخلية في الجزء الأوسط أو الخارجي من قشرة الجذر. في هذه الحالات ، لا يوجد لديك مستديم ثابت ويكون شكله أكثر كروية. يمكن أن تتطور العقيدات الناضجة عن طريق نمو الخلايا.

تشكيل البكتيرية

يحدث التمايز في البكتيريا في العقيدات: شكل تحديد N₂. تشكل البكتيريا ، جنبا إلى جنب مع أغشية النباتات ، التكافل.

في هذه الميكروبات النباتية المعقدة ، يكون المصنع مسؤولاً عن توفير الكربون والطاقة ، بينما تنتج البكتيريا الأمونيا.

بالمقارنة مع البكتيريا التي تعيش بحرية ، فإن البكتريود يخضع لسلسلة من التغييرات في نسخته النصية ، وفي هيكله الخلوي بالكامل وفي أنشطة التمثيل الغذائي. كل هذه التغييرات تحدث للتكيف مع بيئة داخل الخلايا ، حيث هدفها الوحيد هو تثبيت النيتروجين.

يمكن أن يأخذ النبات هذا المركب النيتروجيني الذي تفرزه البكتيريا ويستخدمه لتخليق الجزيئات الأساسية ، مثل الأحماض الأمينية.

معظم أنواع الريزوبيم إنها انتقائية للغاية من حيث عدد الضيوف الذين يمكن أن يصيبهم. بعض الأنواع لديها مضيف واحد فقط. في المقابل ، هناك عدد صغير من البكتيريا التي تتميز بأنها مختلط ولها مجموعة واسعة من المضيفين المحتملين.

جذب بين ريزوبيا والجذور

يتم التوسط بين البكتيريا وجذور البقوليات عن طريق العوامل الكيميائية ، التي تنبثق من الجذور. عندما تكون البكتيريا والجذر قريبة ، تحدث سلسلة من الأحداث على المستوى الجزيئي.

فلافونويد الجذر تحفز الجينات في البكتيريا NOD. هذا يؤدي إلى إنتاج السكريات السكرية المعروفة باسم LCO أو عوامل الإيماءة. ترتبط الكائنات الحية المعدلة بالمستقبلات ، التي تكونت بواسطة أشكال ليزين ، في شعر الجذر ، وبالتالي تبدأ أحداث الإشارة.

هناك جينات أخرى - إلى جانب ذلك NOD - المشاركة في عملية التعايش ، كما إكسو ، نيف و حل.

ليغيموغلوبين

Leghemoglobin هو جزيء ذو طبيعة بروتينية ، نموذجي للعلاقة التكافلية بين ريزوبيا والبقوليات. كما يوحي الاسم ، فهو يشبه إلى حد كبير البروتين الأكثر دراية: الهيموغلوبين.

مثل التناظر الدموي ، يميز الهيموغلوبين وجود تقارب كبير للأكسجين. نظرًا لأن عملية التثبيت التي تحدث في العقيدات تتأثر سلبًا بتركيزات عالية من الأكسجين ، فإن البروتين مسؤول عن الاحتفاظ بها للحفاظ على عمل النظام بشكل صحيح.

التصنيف

ما يقرب من 30 نوعا من الريزوبيم, كونها الأكثر شهرة رهيزوبيوم السليلوزيليتيك و Rhizobium leguminosarum. هذه تنتمي إلى عائلة Rhizobiaceae ، والتي تضم أيضًا أجناس أخرى: Agrobacterium ، Allorhizobium ، Pararhizobium ، Neorhizobium ، شينيلا, و sinorhizobium.

الترتيب هو Rhizobiales ، والفئة هي Alphaproteobacteria ، و Phylum Proteobacteria و Bacteria Kingdom.

مورفولوجيا

ريزوبيا هي بكتيريا تصيب جذور البقوليات بشكل انتقائي. تتميز بأنها سلبية الجرام ، لديها القدرة على النزوح وشكلها يذكر قصب. أبعادها ما بين 0.5 إلى 0.9 ميكرومتر واسعة وطول 1.2 و 3.0 ميكرومتر.

وهي تختلف عن بقية البكتيريا التي تعيش في التربة عن طريق تقديم شكلين: التشكل الحر الموجود في التربة والشكل التكافلي داخل مضيف النباتات..

خارج مورفولوجيا المستعمرة وتلطيخ الجرام ، هناك طرق أخرى يمكنك من خلالها التعرف على بكتيريا الجنس الريزوبيم, وتشمل هذه اختبارات استخدام المغذيات ، مثل اختبار الكاتالاز وأكسيداز واستخدامات الكربون والنيتروجين.

وبالمثل ، استخدمت الاختبارات الجزيئية لتحديد الهوية ، مثل تطبيق العلامات الجزيئية.

موطن

بشكل عام ، تظهر ريزوبيا من عائلة Rhizobiaceae في خصوصية كونها مرتبطة بشكل أساسي بنباتات عائلة Fabaceae.

تضم عائلة Fabaceae البقوليات - الحبوب ، العدس ، البرسيم ، فقط على سبيل المثال لا الحصر الأنواع المعروفة بقيمتها الشهية. تنتمي العائلة إلى Angiosperms ، كونها ثالث أكبر عائلة. وهي موزعة على نطاق واسع في العالم ، تتراوح من المناطق المدارية إلى المناطق القطبية الشمالية.

من المعروف أن نوعًا واحدًا فقط من النباتات غير البقولية يقيم علاقات تكافلية ريزوبيوم: باراسبونيا, جنس من نباتات عائلة Cannabáceas.

بالإضافة إلى ذلك ، فإن عدد الجمعيات التي يمكن تأسيسها بين الكائنات الحية الدقيقة والنبات يعتمد على العديد من العوامل. في بعض الأحيان يكون الارتباط مقيدًا بطبيعة البكتيريا وأنواعها ، بينما في حالات أخرى يعتمد على النبات.

من ناحية أخرى ، تعد البكتيريا ، في شكلها الحر ، جزءًا من النباتات الطبيعية للتربة - حتى تحدث عملية العقيدات. لاحظ أنه على الرغم من وجود البقوليات وجذور الخوف في التربة ، فإن تكوين العقيدات غير مضمون ، حيث يجب أن تكون سلالات وأنواع أعضاء التكافل متوافقة.

الفوائد والتطبيقات

تثبيت النيتروجين هو عملية بيولوجية حاسمة. يشارك في تناول النيتروجين في الغلاف الجوي ، في شكل N₂ ويتم تقليله إلى NH₄⁺. وبالتالي ، يمكن للنيتروجين الدخول واستخدامه في النظام البيئي. هذه العملية ذات أهمية كبيرة في أنواع مختلفة من البيئات ، سواء كانت الأرضية أو المياه العذبة أو البحرية أو القطب الشمالي.

يبدو أن النيتروجين عنصر يحد في معظم الحالات من نمو المحاصيل ويعمل كعنصر مقيد.

من وجهة النظر التجارية ، يمكن استخدام ريزوبيا كمحسنات في الزراعة بفضل قدرته على إصلاح النيتروجين. لذلك ، هناك تجارة تتعلق بعملية تلقيح البكتيريا المذكورة.

إن تلقيح الريزوبيوم له آثار إيجابية للغاية فيما يتعلق بنمو النبات ، ووزن وعدد البذور التي ينتجها. وقد أثبتت هذه الفوائد تجريبيا من قبل عشرات الدراسات مع البقوليات.

مراجع

1. Allen، E. K.، & Allen، O. N. (1950). الخواص الكيميائية الحيوية والتكافلية للريزوبيا. مراجعات البكتريولوجية, 14(4) ، 273.
2. Jiao، Y. S.، Liu، Y. H.، Yan، H.، Wang، E. T.، Tian، C. F.، Chen، W. X.، ... & Chen، W. F. (2015). التنوع رهيزوبي وخصائص العقدة من البقوليات متقطعة للغاية الصفيراء flavescens. تفاعلات النبات الجزيئي, 28(12) ، 1338-1352.
3. الأردن ، دي. سي (1962). البكتيريا من جنس Rhizobium. مراجعات البكتريولوجية, 26(2 - 1 - 2) ، 119.
4. Leung، K.، Wanjage، F. N.، & Bottomley، P. J. (1994). الخصائص التكافلية لل Rhizobium leguminosarum BV. trifolii العزلات التي تمثل أنواع الكروموسومات الكبرى والثانوية التي تشغل العقيدات في الطبقة الفرعية المزروعة في الحقل (تريفليوم تحت الأرض L.). علم الأحياء الدقيقة التطبيقي والبيئي, 60(2) ، 427-433.
5. Poole، P.، Ramachandran، V.، & Terpolilli، J. (2018). رايزوبيا: من العاقل إلى الإندوسيبونات. مراجعات الطبيعة, 16(5) ، 291.
6. Somasegaran، P.، & Hoben، H. J. (2012). كتيب عن ريزوبيا: طرق في تقنية البقوليات - الريزوبيوم. سبرينغر للعلوم ووسائل الإعلام التجارية.
7. Wang، Q.، Liu، J.، & Zhu، H. (2018). الآليات الوراثية والجزيئية التي تقوم عليها خصوصية التكافلية في تفاعلات البقوليات Rhizobium. الحدود في علم النبات, 9, 313.