Azospirillum هو جنس من البكتيريا سالبة الجرام تعيش بحرية قادرة على تثبيت النيتروجين. عُرف لسنوات عديدة كمحفز لنمو النبات ، حيث إنه كائن حي مفيد للمحاصيل.
لذلك ، فهي تنتمي إلى مجموعة البكتيريا الجذرية المعززة لنمو النبات وتم عزلها عن جذور الأعشاب والحبوب. من وجهة نظر الزراعة ، Azospirillum هو جنس تمت دراسته على نطاق واسع لخصائصه.
بقلم فرانك فينسينتز ، من ويكيميديا كومنز
هذه البكتيريا قادرة على استخدام العناصر الغذائية التي تفرزها النباتات وهي مسؤولة عن تثبيت النيتروجين في الغلاف الجوي. بفضل كل هذه الخصائص المفضلة ، يتم تضمينه في صياغة الأسمدة الحيوية ليتم تطبيقها في النظم الزراعية البديلة.
التصنيف
في عام 1925 تم عزل النوع الأول من هذا الجنس وكان يسمى Spirillum lipoferum. لم يكن حتى عام 1978 عندما تم افتراض جنس Azospirillum.
تم التعرف حاليًا على اثني عشر نوعًا تنتمي إلى هذا الجنس البكتيري: A. lipoferum و A. brasilense ، A. amazonense ، A. halopraeferens ، A. irakense ، A. largimobile ، A. doebereinerae ، A. oryzae ، A. melinis ، A. canadense و A. zeae و A. rugosum.
تنتمي هذه الأجناس إلى رتبة Rhodospirillales وإلى فئة فرعية من alphaproteobacteria. تتميز هذه المجموعة بالاعتقاد بتركيزات دقيقة من العناصر الغذائية وإقامة علاقات تكافلية مع النباتات والكائنات الحية الدقيقة المسببة للأمراض النباتية وحتى مع البشر.
الخصائص العامة والمورفولوجيا
يمكن التعرف على الجنس بسهولة من خلال شكله الليفي أو القضيب السميك ، وتعدد الأشكال ، والتنقل الحلزوني. يمكن أن تكون مستقيمة أو منحنية قليلاً ، يبلغ قطرها حوالي 1 ميكرون وطولها 2.1 إلى 3.8. النصائح بشكل عام حادة.
تظهر البكتيريا من جنس Azospirillum حركية واضحة ، وتقدم نمطًا من الأسواط القطبية والجانبية. تستخدم المجموعة الأولى من الأسواط بشكل أساسي للسباحة ، بينما تتعلق المجموعة الثانية بالحركة على الأسطح الصلبة. بعض الأنواع لديها فقط السوط القطبي.
تسمح هذه الحركة للبكتيريا بالانتقال إلى المناطق التي تكون فيها الظروف مناسبة لنموها. بالإضافة إلى ذلك ، لديهم جاذبية كيميائية تجاه الأحماض العضوية والمركبات العطرية والسكريات والأحماض الأمينية. كما أنها قادرة على الانتقال إلى مناطق بها تقلصات مثالية للأكسجين.
عند مواجهة ظروف معاكسة - مثل الجفاف أو نقص العناصر الغذائية - يمكن للبكتيريا أن تأخذ أشكال الأكياس وتطور غطاء خارجي يتكون من السكريات المتعددة.
إن جينومات هذه البكتيريا كبيرة ولها العديد من النسخ المتماثلة ، وهذا دليل على مرونة الكائن الحي. أخيرًا ، تتميز بوجود حبيبات بولي-ب-هيدروكسي بوتيرات.
الموطن
تم العثور على Azospirillum في منطقة الجذور ، تسكن بعض السلالات في الغالب على سطح الجذور ، على الرغم من وجود بعض الأنواع القادرة على إصابة مناطق أخرى من النبات.
تم عزله عن الأنواع النباتية المختلفة في جميع أنحاء العالم ، من البيئات ذات المناخ الاستوائي إلى المناطق ذات درجات الحرارة المعتدلة.
لقد تم عزلهم من الحبوب مثل الذرة والقمح والأرز والذرة الرفيعة والشوفان من الأعشاب مثل Cynodon dactylon و Poa pratensis. تم الإبلاغ عنها أيضًا في الأغاف وفي أنواع الصبار المختلفة.
لم يتم العثور عليها بشكل متجانس في الجذر ، تظهر سلالات معينة آليات محددة لإصابة واستعمار الجزء الداخلي من الجذر ، والبعض الآخر متخصص في استعمار الجزء المخاطي أو الخلايا التالفة من الجذر.
التمثيل الغذائي
يعرض Azospirillum استقلابًا متنوعًا للغاية ومتعدد الاستخدامات للكربون والنيتروجين ، مما يسمح لهذا الكائن الحي بالتكيف والتنافس مع الأنواع الأخرى في منطقة الجذور. يمكن أن تتكاثر في البيئات اللاهوائية والهوائية.
البكتيريا هي مثبتات نيتروجين ويمكن أن تستخدم الأمونيا والنتريت والنترات والأحماض الأمينية والنيتروجين الجزيئي كمصدر لهذا العنصر.
يتم التوسط في تحويل النيتروجين في الغلاف الجوي إلى أمونيا بواسطة مركب إنزيمي يتكون من بروتين دينتروجيناز ، والذي يحتوي على الموليبدينوم والحديد كعامل مساعد ، وجزء بروتين آخر يسمى اختزال ثنائي النيتروجين ، والذي ينقل الإلكترونات من المتبرع إلى البروتين.
وبالمثل ، فإن إنزيمات الجلوتامين synthetase و glutamate synthetase تشارك في استيعاب الأمونيوم.
التفاعل مع النبات
يمكن أن يحدث الارتباط بين البكتيريا والنبات بنجاح فقط إذا كانت البكتيريا قادرة على البقاء على قيد الحياة في التربة والعثور على مجموعة كبيرة من الجذور.
في منطقة الجذور ، يتم إنشاء التدرج المتناقص للمغذيات من الجذر إلى المناطق المحيطة بها عن طريق إفرازات النبات.
نظرًا لآليات الانجذاب الكيميائي والحركة المذكورة أعلاه ، فإن البكتيريا قادرة على السفر إلى النبات واستخدام الإفرازات كمصدر للكربون.
لم يتم وصف الآليات المحددة التي تستخدمها البكتيريا للتفاعل مع النبات بشكل كامل. ومع ذلك ، من المعروف أن بعض الجينات في البكتيريا تشارك في هذه العملية ، بما في ذلك pelA و sala و salB و mot 1 و 2 و 3 و laf 1 وما إلى ذلك.
التطبيقات
تتكون البكتيريا الجذرية المعززة لنمو النبات ، والمختصرة PGPR لاختصارها باللغة الإنجليزية ، من مجموعة من البكتيريا التي تعزز نمو النبات.
تم الإبلاغ عن أن ارتباط البكتيريا بالنباتات مفيد لنمو النبات. تحدث هذه الظاهرة بفضل الآليات المختلفة التي تنتج تثبيت النيتروجين وإنتاج الهرمونات النباتية مثل الأكسينات والجيبيريلين والسيتوكينين وحمض الأبسيس ، والتي تساهم في نمو النبات.
من الناحية الكمية ، يعد الهرمون الأكثر أهمية هو الأوكسين - حمض الإندوليسيتيك (IAA) ، المشتق من الحمض الأميني التربتوفان - ويتم تصنيعه عن طريق مسارين أيضيين على الأقل داخل البكتيريا. ومع ذلك ، لا يوجد دليل مباشر على مشاركة الأوكسين في زيادة نمو النبات.
بالإضافة إلى المشاركة في النمو ، فإن giberillins تحفز انقسام الخلايا وإنبات البذور.
تشمل خصائص النباتات الملقحة بهذه البكتيريا زيادة في طول وعدد الجذور الموجودة بشكل جانبي ، وزيادة في عدد شعيرات الجذر ، وزيادة الوزن الجاف للجذر. كما أنها تزيد من عمليات التنفس الخلوي.
المراجع
- كاباليرو ميلادو ، ج. (2002). جنس Azospirillum. المكسيك ، D F. UNAM.
- Cecagno ، R. ، Fritsch ، TE ، & Schrank ، IS (2015). البكتيريا المعززة لنمو النبات Azospirillum amazonense: التنوع الجيني ومسار الهرمونات النباتية. BioMed Research International، 2015، 898592.
- Gómez، MM، Mercado، EC، & Pineda، EG (2015). Azospirillum جذمور مع احتمال استخدامها في الزراعة. المجلة البيولوجية لـ DES للعلوم البيولوجية الزراعية ، جامعة ميتشواكانا دي سان نيكولاس دي هيدالغو ، 16 (1) ، 11-18.
- كانيان ، س. (محرر). (2002). التكنولوجيا الحيوية للأسمدة الحيوية. Alpha Science Int'l Ltd.
- Steenhoudt، O.، & Vanderleyden، J. (2000). Azospirillum ، وهي بكتيريا تعيش بحرية تحدد النيتروجين وترتبط ارتباطًا وثيقًا بالأعشاب: الجوانب الوراثية والكيميائية الحيوية والبيئية. مراجعات علم الأحياء الدقيقة FEMS، 24 (4) ، 487-506.
- Tortora، GJ، Funke، BR، & Case، CL (2007). مقدمة في علم الأحياء الدقيقة. عموم أمريكا الطبية Ed.