AZOSPIRILLUM: CHARAKTERISTIKA, LOKALITA, METABOLIZMUS - BIOLÓGIE - 2026

Azospirillum je rod voľne žijúcich gramnegatívnych baktérií schopných fixovať dusík. Je známy už mnoho rokov ako stimulátor rastu rastlín, pretože je prospešným organizmom pre plodiny.

Preto patria do skupiny rhizobaktérií podporujúcich rast rastlín a boli izolované z rhizosféry tráv a obilnín. Z hľadiska poľnohospodárstva je Azospirillum rodom, ktorý bol široko študovaný pre svoje vlastnosti.

Frank Vincentz z Wikimedia Commons

Táto baktéria je schopná používať výživné látky vylučované rastlinami a je zodpovedná za fixáciu atmosférického dusíka. Vďaka všetkým týmto priaznivým vlastnostiam je zahrnutá do zloženia biofertilizátorov, ktoré sa majú použiť v alternatívnych poľnohospodárskych systémoch.

taxonómie

V roku 1925 bol izolovaný prvý druh tohto rodu a bol nazývaný Spirillum lipoferum. Až v roku 1978 sa predpokladal rod Azospirillum.

V súčasnosti sa uznáva dvanásť druhov patriacich do tohto bakteriálneho rodu: A. lipoferum a A. brasilense, A. amazonense, A. halopraeferens, A. irakense, A. largimobile, A. doebereinerae, A. oryzae, A. melinis, A. canadense , A. zeae a A. rugosum.

Tieto rody patria do radu Rhodospirillales a do podtriedy alphaproteobacteria. Táto skupina sa vyznačuje vierou s malými koncentráciami živín a nadviazaním symbiotických vzťahov s rastlinami, patogénnymi mikroorganizmami rastlín a dokonca aj s ľuďmi.

Všeobecné vlastnosti a morfológia

Rod je ľahko identifikovateľný podľa jeho vibroidného alebo hrubého tvaru tyče, pleomorfizmu a špirálovej mobility. Môžu byť rovné alebo mierne zakrivené, ich priemer je približne 1 um a dĺžka 2,1 až 3,8. Tipy sú spravidla ostré.

Baktérie rodu Azospirillum vykazujú zjavnú motilitu a predstavujú vzor polárnych a laterálnych bičíkov. Prvá skupina bičíkov sa používa predovšetkým na plávanie, zatiaľ čo druhá sa týka pohybu na pevných povrchoch. Niektoré druhy majú iba polárne bičíky.

Táto pohyblivosť umožňuje baktériám pohybovať sa do oblastí, kde sú podmienky vhodné pre ich rast. Okrem toho majú chemickú príťažlivosť k organickým kyselinám, aromatickým zlúčeninám, cukrom a aminokyselinám. Sú tiež schopné sa pohybovať do oblastí s optimálnymi kontrakciami kyslíka.

Keď sú baktérie vystavené nepriaznivým podmienkam - ako je vysušovanie alebo nedostatok živín - môžu mať formu cýst a vytvoriť vonkajší obal zložený z polysacharidov.

Genomy týchto baktérií sú veľké a majú mnohopočetné replikóny, čo je dôkazom plasticity organizmu. Nakoniec sa vyznačujú prítomnosťou zŕn poly-b-hydroxybutyrátu.

habitat

Azospirillum sa nachádza v rhizosfére, niektoré kmene prevažne obývajú povrch koreňov, hoci existujú niektoré druhy, ktoré sú schopné infikovať iné oblasti rastliny.

Bol izolovaný z rôznych druhov rastlín na celom svete, od prostredí s tropickým podnebím až po oblasti s miernymi teplotami.

Boli izolované z obilnín, ako je kukurica, pšenica, ryža, cirok, ovos, z tráv, ako je Cynodon dactylon a Poa pratensis. Boli hlásené aj v agáve av rôznych kaktusoch.

V koreňoch sa nenachádzajú homogénne, určité kmene vykazujú špecifické mechanizmy na infikovanie a kolonizáciu vnútra koreňa a iné sa špecializujú na kolonizáciu slizovitej časti alebo poškodených buniek koreňa.

metabolizmus

Azospirillum vykazuje veľmi rozmanitý a všestranný metabolizmus uhlíka a dusíka, ktorý umožňuje tomuto organizmu prispôsobiť sa a konkurovať iným druhom v rhizosfére. Môžu sa množiť v anaeróbnych a aeróbnych prostrediach.

Baktérie sú dusíkaté fixátory a ako zdroj tohto prvku môžu používať amónium, dusitany, dusičnany, aminokyseliny a molekulárny dusík.

Konverzia atmosférického dusíka na amoniak je sprostredkovaná enzýmovým komplexom zloženým z bielkovinovej dinitrogenázy, ktorá ako kofaktor obsahuje molybdén a železo, a ďalšej bielkovinovej časti nazývanej dinitrogenázová reduktáza, ktorá prenáša elektróny z darcu na proteín.

Podobne sú do asimilácie amónia zapojené aj enzýmy glutamín syntetáza a glutamát syntetáza.

Interakcia s rastlinou

K asociácii medzi baktériou a rastlinou môže dôjsť úspešne iba vtedy, ak je baktéria schopná prežiť v pôde a nájsť významnú populáciu koreňov.

V rhizosfére je klesajúci gradient živín od koreňa do jeho okolia generovaný exsudátmi rastliny.

Kvôli vyššie uvedeným mechanizmom chemotaxie a pohyblivosti sú baktérie schopné cestovať do rastliny a využívať exsudáty ako zdroj uhlíka.

Špecifické mechanizmy, ktoré baktérie používajú na interakciu s rastlinou, ešte neboli úplne opísané. Je však známe, že určité gény v baktérii sa podieľajú na tomto procese, vrátane pelA, sala, salB, mot 1, 2 a 3, laf 1 atď.

aplikácia

Rhizobaktérie podporujúce rast rastlín, skrátene PGPR pre ich skratku v angličtine, zahŕňajú skupinu baktérií, ktoré podporujú rast rastlín.

Uvádza sa, že spojenie baktérií s rastlinami je prospešné pre rast rastlín. Tento jav sa vyskytuje vďaka rôznym mechanizmom, ktoré produkujú fixáciu dusíka a produkcii rastlinných hormónov, ako sú auxíny, giberilíny, cytokiníny a kyselina absisová, ktoré prispievajú k rozvoju rastliny.

Kvantitatívne je najdôležitejším hormónom auxín - kyselina indoleactová (IAA), odvodená od aminokyseliny tryptofánu - a je syntetizovaný najmenej dvoma metabolickými cestami v baktérii. Neexistuje však žiadny priamy dôkaz o účasti auxínu na zvýšení rastu rastlín.

Giberilíny okrem účasti na raste stimulujú aj delenie buniek a klíčenie semien.

Charakteristiky rastlín naočkovaných touto baktériou zahŕňajú zväčšenie dĺžky a počtu laterálne umiestnených koreňov, zvýšenie počtu koreňových chĺpkov a zvýšenie suchej hmotnosti koreňa. Zvyšujú tiež bunkové dýchacie procesy.

Referencie

1. Caballero-Mellado, J. (2002). Rod Azospirillum. Mexico, D. F. UNAM.
2. Cecagno, R., Fritsch, TE a Schrank, IS (2015). Baktérie podporujúce rast rastlín Azospirillum amazonense: Genomic Versatility a Phytohormone Pathway. BioMed Research International, 2015, 898592.
3. Gómez, MM, Mercado, ES a Pineda, EG (2015). Azospirillum a rhizobacterium s potenciálnym využitím v poľnohospodárstve. Biological Journal of DES Poľnohospodárske biologické vedy Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo, 16 (1), 11–18.
4. Kannaiyan, S. (Ed.). (2002). Biotechnológia biofertilizátorov. Alpha Science Int'l Ltd.
5. Steenhoudt, O., a Vanderleyden, J. (2000). Azospirillum, voľne žijúca baktéria viažuca dusík úzko spojená s trávami: genetické, biochemické a ekologické aspekty. Mikrobiologické prehľady FEMS, 24 (4), 487–506.
6. Tortora, GJ, Funke, BR, a Case, CL (2007). Úvod do mikrobiológie. Panamerican Medical Ed.