根粒菌の特性、分類学、形態、生息地および利点



リゾビウム 大気から窒素を固定する能力を持っている細菌の属です。一般に、窒素を固定する能力を持つ細菌は根粒菌として知られています。植物と微生物間のこれらの関係は広く研究されています.

これらの原核生物は、さまざまな植物と共生関係にあります。豆、アルファルファ、レンズ豆、大豆などのマメ科植物.

それらは根と具体的に関連しており、植物に必要な窒素を供給します。植物は、順番に、細菌に避難所を提供しています。この密接な共生関係は、レグヘモグロビンと呼ばれる分子の分泌を引き起こします。この共生は、かなりの割合のNを生成します。2 生物圏で.

この関係において、細菌は根に結節を形成させ、それがいわゆる「バクテロイデス」を区別します。.

この細菌属で行われてきた研究のほとんどは、それらの共生状態と植物との関係を考慮に入れているだけでした。このため、細菌の個々の生活様式および土壌微生物叢の構成要素としてのその機能に関する情報はほとんどありません。.

索引

  • 1特徴
  • 2感染プロセス
    • 2.1結節の発達と種類
    • 2.2バクテロイド形成
    • 2.3根粒菌と根の関係
    • 2.4レグヘモグロビン
  • 3分類
  • 4形態
  • 5生息地
  • 6利点と応用
  • 7参考文献

特徴

属の細菌 リゾビウム 彼らは主に窒素を固定し、植物との共生関係を確立する能力で知られています。実際、それは自然界に存在する最も劇的な関係の1つと考えられています。.

それらは従属栄養性であり、それは彼らが有機物のそれらのエネルギー源を得なければならないことを示す. リゾビウム それは通常好気的条件下で成長し、そして小結節は25〜30℃の温度および6または7の最適pHで形成される。.

しかしながら、窒素固定のプロセスは、ニトロゲナーゼ（そのプロセスを触媒する酵素）を保護するために低酸素濃度を必要とする。.

大量の酸素を処理するために、プロセスに介入する可能性がある酸素の封鎖に関与しているヘモグロビンに似たタンパク質があります.

これらの原核生物が豆類と確立する共生関係は生態学的および経済的影響が大きいので、この非常に特殊な関係についての広範な文献があります。.

感染プロセスは単純ではありません、それは細菌と植物が細胞分裂、遺伝子発現、代謝機能と形態形成の活動において互いに影響する一連のステップを含みます.

感染プロセス

これらの細菌は、微生物と植物の間で起こる相互作用を理解するための優れた生物学的モデルです。.

根粒菌は土壌にあり、そこで根に定着し、植物に侵入します。一般的に、植毛は根毛から始まりますが、表皮の小さな病変を通して感染することもあります。.

細菌が植物の内部に侵入することができるとき、それは通常植物の細胞内空間にしばらくの間維持される。小結節の発達が進むにつれて、根粒菌はこれらの構造の細胞質に入る。.

結節の発達と種類

小結節の発達は、両方の生物における一連の同調現象を含む。小結節は、一定かつ不定に分類されます.

1つ目は内皮細胞の細胞分裂に由来し、持続的な頂端分裂組織を持っています。それらは円柱形および2つの区別された地帯を有することによって特徴付けられる.

他方、決定された小結節は、根皮質の中央または外側部分における細胞分裂から生じる。このような場合は、持続的な分裂組織はなく、その形状はより球形です。成熟した結節は細胞増殖によって発達する.

バクテロイドの形成

バクテロイドの分化は結節で起こる：N固定型2. バクテロイドは、植物の膜と共に共生生物を形成します。.

これらの複雑な植物微生物では、植物が炭素とエネルギーを供給し、細菌がアンモニアを生産します。.

自由生活細菌と比較して、バクテリオノードはそのトランスクリプトーム、その全細胞構造および代謝活性において一連の変化を受ける。すべてのこれらの変化は、その唯一の目的が窒素固定である細胞内環境に適応するために起こります。.

植物は細菌によって分泌されたこの窒素含有化合物を摂取して、アミノ酸などの必須分子の合成にそれを使用することができます。.

のほとんどの種 リゾビウム 彼らは彼らが感染する可能性があるゲストの数に関してはかなり選択的です。ホストが1つしかない種もあります。対照的に、少数の細菌は、無差別であり、広範囲の潜在的宿主を有することを特徴とする。.

根粒菌と根の関係

細菌とマメ科植物の根との間の誘引力は、根から滲出する化学物質によって媒介される。バクテリアと根が接近すると、分子レベルで一連の出来事が起こります.

根フラボノイドは細菌に遺伝子を誘導する うなずく. これは、ＬＣＯまたはｎｏｄ因子として知られるオリゴ糖の産生をもたらす。 LCOは、根毛のリジンモチーフによって形成された受容体に結合し、シグナル伝達イベントを開始します。.

他の遺伝子があります - 他にも うなずく - 共生過程に関わる エキソ、ニフ そして 直す.

レグヘモグロビン

レグヘモグロビンは、根粒菌とマメ科植物との間の共生関係に典型的な、タンパク質性の分子である。その名前が示すように、それはより身近なタンパク質であるヘモグロビンに非常に似ています.

その血液類似体と同様に、レグヘモグロビンは酸素に対して高い親和性を有するという区別を有する。小結節で起こる固定プロセスは、高酸素濃度によって悪影響を受けるので、タンパク質は、システムを適切に機能させ続けるためにそれを保持する責任があります。.

分類法

約30種 リゾビウム, 最もよく知られている Rhizobium cellulosilyticum そして Rhizobium leguminosarum. これらはRhizobiaceae科に属し、他の属も含みます。 アグロバクテリウム、Allorhizobium、Pararhizobium、Neorhizobium、Shinella, そして シノリゾビウム.

次数はRhizobiales、クラスはAlphaproteobacteria、Phylum Proteobacteria、そして細菌界です。.

形態学

根粒菌は、マメ科植物の根に選択的に感染する細菌です。それらはグラム陰性であることにより特徴付けられ、置換能力を有しそしてそれらの形状は杖を思い出させる。その寸法は、幅0.5〜0.9マイクロメートル、長さ1.2〜3.0マイクロメートルです。.

それらは2つの形態を示すことで土壌に生息する残りのバクテリアと異なります：土壌に見られる遊離形態と彼らの植物宿主内の共生形態.

コロニーの形態やグラム染色以外にも、この属の細菌を特定するための方法が他にもあります。 リゾビウム, これらには、カタラーゼテスト、オキシダーゼ、炭素と窒素の使用などの栄養素利用テストが含まれます。.

同様に、分子マーカーの適用などの分子試験が同定に使用されてきた。.

生息地

一般に、根粒菌科に属する根粒菌は、主に、マメ科の植物と関連するという特異性を示す。.

マメ科にはマメ科植物が含まれます - 穀物、レンズ豆、アルファルファ、それらの美食的価値で知られている数種類を挙げるためだけに。家族は被子植物に属し、3番目に大きい家族です。それらは熱帯地域から北極圏地域に至るまで世界中に広く分布しています.

との共生関係を確立する唯一の非マメ科植物種が知られている 根粒菌：Parasponea, Cannabáceasファミリーの植物の属.

さらに、微生物と植物との間に確立され得る関連の数は、多くの要因に左右される。他の場合にはそれは植物に依存しながら、時には関連付けは、細菌の性質と種によって制限されます.

一方、その遊離型では、根粒形成プロセスが起こるまで、細菌は土壌の自然の植物相の一部です。土壌にマメ科植物と根粒菌があるが、共生のメンバーの株と種が互換性がなければならないので、結節の形成は保証されないことに注意してください.

利点とアプリケーション

窒素固定は重要な生物学的プロセスです。 Nの形で大気中の窒素の摂取量を含む2 そしてそれはNHに還元されます4+. このように、窒素は生態系に入り込んで使用される可能性があります。このプロセスは、陸上、淡水、海洋、北極圏など、さまざまな種類の環境で非常に重要です。.

窒素は、ほとんどの場合、作物の成長を制限し、制限要素として作用する元素のようです.

商業的観点から、根粒菌は、窒素を固定するその能力のおかげで農業における促進剤として使用することができる。したがって、前記細菌の接種の過程に関連した取引がある。.

根粒菌の接種は、植物の成長、それが生産する種子の重さおよび数に関して非常に良い効果をもたらします。これらの利点はマメ科植物との何十もの研究によって実験的に証明されました.

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