Una dintre cele mai importante sarcini ale biochimisti interesate în creșterea productivității agriculturii este de a crește eficiența fixării azotului precum și creșterea plantelor adesea limitată de furnizarea necorespunzătoare a azotului fix. Azotul sub formă de molecule N2 stabil este de 80% din atmosferă. Înainte de fixare (reducerea azotului la amoniac) această moleculă trebuie să fie într-un fel destabilizată și divizat. Amoniacul format în timpul fixării (HN3-) poate fi absorbită de către rădăcinile plantelor ca atare sau după oxidarea acestuia de către microorganismele din sol în nitrat (N03-). Majoritatea formării NO3- sol NH3 are loc atât de repede încât cea mai mare parte azotul este absorbit de către rădăcinile în formă de NO3-.
Fixarea azotului este realizată în principal de unele bacterii care trăiesc liber, care consumă materia organică a solului. Acestea includ, de exemplu, forma de aerobic Azotobacter și anaerobe - Clostridium. Bacteriile din genul Rhizobium, care participă de asemenea la fixarea azotului, trăiesc în tumori rădăcină sau noduli anumitor specii de plante (Fig. 7.3). plantă gazdă aparține familiei leguminoaselor, de obicei, care cuprinde mazăre, fasole, soia, lucernă, trifoi și măzăriche. Studii recente au aratat ca bacteriile fixatoare de azot din genul Spirillum înconjoară rădăcinile de iarbă tropical Digitaria. Această asociere slabă de rădăcini de iarbă și rizosferă bacterii pot reprezenta evolutiv pas intermediar între trăiesc liber și Azotobacter rizobiumom localizate in noduli. Plant „atrage“ bacteriile cu exudate rădăcină organice. microorganisme rizosferă, la rândul lor, furnizează plante pentru a fixa azotul. Unele alge albastre-verzi (cum ar fi Anabaena și Nostoc) și bacteriile fotosintetice (Rhodospirillum) poate fixa azotul atmosferic, procesul de potrivire a energiei cu fotosinteză. Aceste organisme sunt cele mai pronunțate autotrophs lumea biologică, cu toate că unele tulpini de Anabaena trăiesc și să stabilească în mod eficient azot numai în asociere cu „buzunare“ speciale de feriga de apă Azolla. Motivele acestui fenomen nu sunt clare.
Reciproc asociație benefică a două organisme se numește simbioză. Din moment ce nu Rhizobium, sau a plantelor gazdă singur va fi capabil de a stabili și de a restabili azotul atmosferic, un complex biologic în nodulului ar trebui să fie considerată ca asociație simbiotică de bacterii și planta gazdă. Fiecare tip de plantă gazdă are propria „recunoaștere sim-biotic Rhizobium. Reciprocă a plantei gazdă și bacteriile se realizează prin atașarea unei proteine particulare (lectina) conținute pe suprafața celulelor par rădăcină la o bacterie. Odată atașat la gazdă invadatoare organism pătrunde în celule firele de păr neobișnuit curbate rădăcină, care, în mod evident, sunt deformate sub influența alocate cu grup de crestere bacterii hormon de auxin. in interiorul celulei gazdă bacteriile se divid, iar potoms rezultate își schimbă în timpul formei sale, devenind Bacteroides, conținute într-un fir de infecțios care se extinde din partea superioară a pereților celulelor părului rădăcină prin centrul celulei. Rezultatul final al pătrunderii bacteriilor este o creștere extrem de puternică a celulelor rădăcină, ceea ce duce la formarea de convexes Warty numite noduli. Rizobium poate în mod eficient fixa azotul în nodulii fiind doar acest tip.
Asocierea dintre Spirillum și planta gazdă sale, de asemenea, se referă la simbiotice, dar este limitat la suprafața rădăcinii. Este de tip mai puțin durabil de asociere ca Spirillum pot fi cultivate separat de gazda, în prezența unei cantități suficiente de nutrienți. Prin urmare, oamenii de stiinta studiaza posibilitatea de cultivare pe scară largă a acestor bacterii ca surse de azot fix. De asemenea, sa demonstrat că, uneori, aceste bacterii trăiesc în asociere cu porumb. Aceasta deschide posibilitatea de a elimina tulpini capabile fixarea azotului asupra speciilor de plante care nu au, în general bacteriile fixatoare de azot.
Afișați pagina completă