AZOSPIRILLUM: ĪPAŠĪBAS, BIOTOPS, METABOLISMS - BIOLOĢIJA - 2025

Azospirillum ir brīvi dzīvojošu gramnegatīvu baktēriju ģints, kas spēj fiksēt slāpekli. Tas daudzus gadus ir pazīstams kā augu augšanas veicinātājs, jo tas ir labvēlīgs organisms kultūrām.

Tādēļ tie pieder augu augšanu veicinošo rizobakteriju grupai un ir izolēti no stiebrzāļu un graudaugu rizosfēras. No lauksaimniecības viedokļa Azospirillum ir ģints, kuras īpašības ir plaši izpētītas.

Autors Frenks Vincenss no Wikimedia Commons

Šī baktērija spēj izmantot augu izdalītās barības vielas un ir atbildīga par atmosfēras slāpekļa fiksāciju. Pateicoties visām šīm labvēlīgajām īpašībām, tas ir iekļauts biodegvielu sagatavošanā, kuras paredzēts izmantot alternatīvās lauksaimniecības sistēmās.

Taksonomija

1925. gadā tika izolētas pirmās šīs ģints sugas, un to sauca par Spirillum lipoferum. Tikai 1978. gadā tika postulēta Azospirillum ģints.

Pašlaik ir atzītas divpadsmit sugas, kas pieder šai baktēriju ģintij: A. lipoferum un A. brasilense, A. amazonense, A. halopraeferens, A. irakense, A. largimobile, A. doebereinerae, A. oryzae, A. melinis, A. canadense , A. zeae un A. rugosum.

Šīs ģints pieder pie Rhodospirillales kārtas un alfaproteobaktēriju apakšklases. Šai grupai raksturīga ticība ar nelielu barības vielu koncentrāciju un simbiotisku attiecību nodibināšana ar augiem, augu patogēniem mikroorganismiem un pat ar cilvēkiem.

Vispārīgās īpašības un morfoloģija

Ģints ir viegli identificējams ar tā vibrodainu vai biezu stieņa formu, pleomorfismu un spirālveida kustīgumu. Tās var būt taisnas vai nedaudz izliektas, to diametrs ir aptuveni 1 um un garums no 2,1 līdz 3,8. Padomi parasti ir asi.

Azospirillum ģints baktērijām ir acīmredzama kustīgums, parādot polāro un sānu flagellu modeli. Pirmo flagella grupu galvenokārt izmanto peldēšanai, bet otrā ir saistīta ar pārvietošanos uz cietām virsmām. Dažām sugām ir tikai polārā flagellum.

Šī kustīgums ļauj baktērijām pārvietoties uz vietām, kur ir piemēroti apstākļi to augšanai. Turklāt tiem ir ķīmiska pievilcība pret organiskajām skābēm, aromātiskajiem savienojumiem, cukuriem un aminoskābēm. Viņi arī spēj pārvietoties reģionos ar optimālu skābekļa kontrakciju.

Saskaroties ar nelabvēlīgiem apstākļiem - piemēram, izkalšanu vai barības vielu trūkumu - baktērijas var izpausties kā cistas un izveidot ārēju apvalku, kas sastāv no polisaharīdiem.

Šo baktēriju genomi ir lieli un tajos ir vairāki replikoni, kas liecina par organisma plastiskumu. Visbeidzot, tos raksturo poli-b-hidroksibutirāta graudu klātbūtne.

Biotops

Azospirillum ir atrodams rizosfērā, daži celmi galvenokārt apdzīvo sakņu virsmu, lai gan ir daži veidi, kas spēj inficēt citas augu vietas.

Tas ir izolēts no dažādām augu sugām visā pasaulē, sākot no vides ar tropisko klimatu līdz reģioniem ar mērenu temperatūru.

Tie ir izolēti no labības, piemēram, kukurūzas, kviešiem, rīsiem, sorgo, auzām, no tādām zālēm kā Cynodon dactylon un Poa pratensis. Par tiem ziņots arī agavā un dažādos kaktumos.

Saknē tie nav sastopami vienveidīgi, dažiem celmiem ir specifiski mehānismi, lai inficētu un kolonizētu saknes iekšpusi, un citi specializējas saknes gļotādas daļas vai bojāto šūnu kolonizācijā.

Vielmaiņa

Azospirillum ir ļoti daudzveidīga un daudzveidīga oglekļa un slāpekļa metabolisms, kas ļauj šim organismam pielāgoties un konkurēt ar citām rizosfēras sugām. Tie var izplatīties anaerobos un aerobos apstākļos.

Baktērijas ir slāpekļa fiksatori un par šī elementa avotu var izmantot amoniju, nitrītus, nitrātus, aminoskābes un molekulāro slāpekli.

Atmosfēras slāpekļa pārvēršanu amonjaks notiek ar fermentatīvu kompleksu, kas sastāv no olbaltumvielu dinitrogenāzes, kas kā kofaktoru satur molibdēnu un dzelzi, un citas olbaltumvielu daļas, ko sauc par dinitrogenāzes reduktāzi, kas pārnes elektronus no donora uz olbaltumvielām.

Līdzīgi amonija asimilācijā ir iesaistīti fermenti glutamīna sintetāze un glutamāta sintetāze.

Mijiedarbība ar augu

Asociācija starp baktēriju un augu var veiksmīgi rasties tikai tad, ja baktērija spēj izdzīvot augsnē un atrast ievērojamu sakņu populāciju.

Rizosfērā barības vielu gradientu no saknes līdz apkārtnei samazina, pateicoties auga eksudātiem.

Iepriekš minēto ķīmiskās toksicitātes un kustīguma mehānismu dēļ baktērijas spēj ceļot uz augu un izmantot eksudātus kā oglekļa avotu.

Īpašie mehānismi, kurus baktērijas izmanto mijiedarbībai ar augu, vēl nav pilnībā aprakstīti. Tomēr ir zināms, ka daži baktērijas gēni ir iesaistīti šajā procesā, ieskaitot pelA, sala, salB, mot 1, 2 un 3, laf 1 utt.

Lietojumprogrammas

Augu augšanu veicinošās rizobakterijas, saīsināti PGPR ar saīsinājumu angļu valodā, veido baktēriju grupu, kas veicina augu augšanu.

Ir ziņots, ka baktēriju saistība ar augiem ir labvēlīga augu augšanai. Šī parādība rodas, pateicoties dažādiem mehānismiem, kas rada slāpekļa fiksāciju un tādu augu hormonu ražošanu kā auksīni, giberilīni, citokinīni un absisīnskābe, kas veicina auga attīstību.

Kvantitatīvi vissvarīgākais hormons ir auksīns - indoleetiķskābe (IAA), kas atvasināts no aminoskābes triptofāna - un to sintezē vismaz divi metabolisma ceļi baktērijās. Tomēr nav tiešu pierādījumu par auksīna piedalīšanos augu augšanas palielināšanā.

Giberilīni papildus dalībai augšanā stimulē šūnu dalīšanos un sēklu dīgšanu.

Šīs baktērijas inokulēto augu īpašībās ietilpst sānu sakņu garuma un skaita palielināšanās, sakņu matiņu skaita palielināšanās un saknes sausā svara palielināšanās. Viņi arī palielina šūnu elpošanas procesus.

Atsauces

1. Kaballero-Mellado, Dž. (2002). Azospirillum ģints. Meksika, D F. UNAM.
2. Cecagno, R., Fritsch, TE, & Schrank, IS (2015). Augu augšanu veicinošās baktērijas Azospirillum amazonense: genoma daudzpusība un fitohormona ceļš. BioMed Research International, 2015, 898592.
3. Gómez, MM, Mercado, EC, & Pineda, EG (2015). Azospirillum ir rhizobaktērijs, kuru var izmantot lauksaimniecībā. DES Lauksaimniecības bioloģisko zinātņu bioloģijas žurnāls Michoacana de San Nicolás de Hidalgo, 16. (1), 11–18.
4. Kannaiyan, S. (Red.). (2002). Biofertilizer biotehnoloģija. Alpha Science Int'l Ltd.
5. Steenhoudt, O., & Vanderleyden, J. (2000). Azospirillum, brīvi dzīvojoša, slāpekli fiksējoša baktērija, kas cieši saistīta ar stiebrzālēm: ģenētiskie, bioķīmiskie un ekoloģiskie aspekti. FEMS mikrobioloģijas pārskati, 24. (4), 487. – 506.
6. Tortora, GJ, Funke, BR, & Case, CL (2007). Ievads mikrobioloģijā. Panamerican Medical Ed.