AZOSPIRILLUM: JELLEMZŐK, ÉLŐHELY, ANYAGCSERE - BIOLÓGIA - 2026

Az Azospirillum egy szabadon élő gram-negatív baktériumok nemzetsége, amely képes nitrogént rögzíteni. Évek óta ismert növénynövekedést elősegítő szerként, mivel a növények számára jótékony szervezet.

Ezért a növénynövekedést elősegítő rizó baktériumok csoportjába tartoznak, és elkülönítik őket a fű és a gabona rizoszférájából. A mezőgazdaság szempontjából az Azospirillum nemzetség, amelyet tulajdonságaik miatt széles körben vizsgáltak.

Írta: Frank Vincentz, a Wikimedia Commonsból

Ez a baktérium képes felhasználni a növények által kiválasztott tápanyagokat és felelős a légköri nitrogén rögzítéséért. Mindezeknek a kedvező tulajdonságoknak köszönhetően szerepet játszik az alternatív mezőgazdasági rendszerekben alkalmazandó bio-műtrágya-összetételben.

taxonómia

1925-ben elkülönítették a nemzetség első faját, és Spirillum lipoferumnak hívták. Az Azospirillum nemzetet csak 1978-ban posztulálták.

Ebbe a baktérium nemhez tartozó tizenkét fajt elismernek jelenleg: A. lipoferum és A. brasilense, A. amazonense, A. halopraeferens, A. irakense, A. largimobile, A. doebereinerae, A. oryzae, A. melinis, A. canadense, A. zeae és A. rugosum.

Ezek a nemzetségek a Rhodospirillales rendbe és az alfaproteobaktériumok alosztályába tartoznak. Ezt a csoportot az jellemzi, hogy a tápanyagok minimális koncentrációjával hisznek, és szimbiotikus kapcsolatokat létesítenek növényekkel, növényi patogén mikroorganizmusokkal és még az emberekkel is.

Általános jellemzők és morfológia

A nemzetet könnyen azonosítják vibroid vagy vastag rúd alakja, pleomorfizmusa és spirálmobilitása alapján. Lehetnek egyenesek vagy kissé hajlottak, átmérőjük körülbelül 1 um és 2,1-3,8 hosszú. A hegyek általában élek.

Az Azospirillum nemzetség baktériumai nyilvánvaló motilitást mutatnak, a poláris és az oldalsó gömbök mintázatát mutatva. Az első gömböcskecsoportot elsősorban úszásra használják, míg a második a szilárd felületeken történő mozgással kapcsolatos. Egyes fajoknak csak a sarkú flagellum van.

Ez a mozgékonyság lehetővé teszi a baktériumoknak olyan területekre történő elmozdulását, ahol a növekedésükhöz megfelelő feltételek állnak rendelkezésre. Ezen felül kémiai vonzerejük van a szerves savak, aromás vegyületek, cukrok és aminosavak felé. Képesek optimális oxigén-összehúzódással rendelkező régiókba is mozogni.

Kedvezőtlen körülményekkel - például kiszáradással vagy tápanyagok hiányával - szemben a baktériumok ciszták formájában lehetnek, és kialakíthatnak egy poliszacharidokból álló külső burkolatot.

Ezen baktériumok genomjai nagyok és több replikonnal rendelkeznek, ami bizonyítja a szervezet plaszticitását. Végül a poli-b-hidroxi-butirát szemcsék jelenléte jellemzi őket.

Habitat

Az Azospirillum a rizoszférában található, néhány törzs túlnyomórészt a gyökerek felületén lakik, bár vannak olyan típusok, amelyek képesek a növény más területeit megfertőzni.

Az egész világon különféle növényfajokból izoláltak, a trópusi éghajlati környezettől a mérsékelt hőmérsékletű régiókig.

Gabonafélékből, például kukoricából, búzából, rizsből, cirokból, zabból, fűből, például Cynodon dactylon és Poa pratensis izoláltak. Ezeket a agave-ban és a különböző kaktuszokban is jelentették.

A gyökérben nem találhatók homogénen, egyes törzsek specifikus mechanizmusokat mutatnak a gyökér belsejének megfertőzéséhez és gyarmatosításához, mások a gyökér nyálkahártyás részének vagy sérült sejtjeinek kolonizálására szakosodtak.

Anyagcsere

Az Azospirillum nagyon változatos és sokoldalú szén- és nitrogén-anyagcserét mutat, amely lehetővé teszi ennek a szervezetnek, hogy alkalmazkodjon és versenyképessé váljon a többi rizoszférában található fajjal. Szaporodhatnak anaerob és aerob környezetben.

A baktériumok nitrogén-rögzítők, és ammóniumot, nitriteket, nitrátokat, aminosavakat és molekuláris nitrogént használhatnak ennek az elemnek a forrásaként.

A légköri nitrogén ammóniá történő átalakulását egy enzimatikus komplex közvetíti, amely a dinitrogenáz fehérjéből áll, amely kofaktorként molibdént és vasat tartalmaz, valamint egy másik protein részből, úgynevezett dinitrogenáz reduktázból, amely az elektronokat a donorról a fehérjére továbbítja.

Hasonlóképpen, a glutamin-szintetáz és a glutamát-szintetáz enzimek részt vesznek az ammónia asszimilációjában.

Kölcsönhatás a növényrel

A baktérium és a növény közötti kapcsolat csak akkor lehet sikeres, ha a baktérium képes megmaradni a talajban, és jelentős gyökérpopulációt talál.

A rizoszférában a tápanyagok csökkenő gradienst a gyökértől a környezetéhez a növény váladékai generálják.

A fent említett kemotaxis és mozgékonysági mechanizmusok miatt a baktériumok képesek elutazni a növénybe és szénforrásként felhasználni a váladékokat.

A baktériumok speciális mechanizmusait, amelyek kölcsönhatásba lépnek a növényekkel, még nem fejtették ki teljesen. A baktérium bizonyos génjeiről azonban ismert, hogy részt vesznek ebben a folyamatban, köztük a pelA, sala, salB, mot 1, 2 és 3, laf 1 stb.

Alkalmazások

A rhizobaktériumokat elősegítő növénynövekedés, rövidítésként angolul PGPR, rövidítésként olyan baktériumcsoportot tartalmaz, amely elősegíti a növénynövekedést.

A baktériumok növényekkel való kapcsolatáról beszámoltak, hogy jótékony hatással vannak a növények növekedésére. Ez a jelenség a különféle mechanizmusoknak köszönhető, amelyek nitrogénrögzítést és növényi hormonok - például auxinok, giberillinek, citokininek és absiszinsav - termelését eredményezik, amelyek hozzájárulnak a növény fejlődéséhez.

Mennyiségi szempontból a legfontosabb hormon az auxin - az indolecetsav (IAA), a triptofán aminosavból származik -, amelyet legalább két metabolikus útvonal szintetizál a baktériumokon belül. Nincs azonban közvetlen bizonyíték az auxin részvételéről a növény növekedésének fokozásában.

A giberillinek amellett, hogy részt vesznek a növekedésben, stimulálják a sejtosztódást és a mag csírázását.

A baktériumba oltott növények jellemzői közé tartozik az oldalirányban elhelyezkedő gyökerek hosszának és számának növekedése, a gyökérszőrök számának növekedése és a gyökér száraz tömegének növekedése. Növelik a sejtek légzési folyamatait is.

Irodalom

1. Caballero-Mellado, J. (2002). Az Azospirillum nemzetség. Mexikó, D F. UNAM.
2. Cecagno, R., Fritsch, TE és Schrank, IS (2015). Az Azospirillum amazonense baktériumok a növénynövekedést elősegítő baktériumok: Genomikus sokoldalúság és fitohormon út. BioMed Research International, 2015, 898592.
3. Gómez, MM, Mercado, EC, és Pineda, EG (2015). Azospirillum a rhizobacterium, amelyet potenciálisan lehet használni a mezőgazdaságban. A DES Mezőgazdasági Biológiai Tudományok Biológiai Folyóiratának címe: Michoacana de San Nicolás de Hidalgo Universidad, 16. (1), 11–18.
4. Kannaiyan, S. (szerk.). (2002). Biofertilizer biotechnológia. Alpha Science Int'l Ltd.
5. Steenhoudt, O. és Vanderleyden, J. (2000). Azospirillum, egy szabadon élő, nitrogénkötő baktérium, amely szorosan kapcsolódik a füvekhez: genetikai, biokémiai és ökológiai szempontok. A FEMS mikrobiológiai áttekintése, 24. (4), 487–506.
6. Tortora, GJ, Funke, BR, & Case, CL (2007). Bevezetés a mikrobiológiába. Panamerican Medical Ed.