Rhizobium 은 대기에서 질소를 고정하는 능력을 가진 박테리아의 속입니다. 일반적으로 질소를 고정 할 수있는 박테리아를 뿌리 줄기라고합니다. 식물과 미생물 간의 이러한 관계는 광범위하게 연구되었습니다.
이 원핵 생물은 콩, 알팔파, 렌즈 콩, 대두 등과 같은 콩과 식물과 같은 다른 식물과 공생 관계를 맺습니다.
출처 : Stdout, Wikimedia Commons를 통해
그들은 특히 뿌리와 관련이 있으며 식물에 필요한 질소를 제공합니다. 식물은 박테리아에게 피난처를 제공합니다. 이 긴밀한 공생 관계는 레그 헤모글로빈이라는 분자의 분비를 유발합니다. 이 공생은 N의 상당 부분 생산 이 생물권을.
이 관계에서 박테리아는 뿌리에 결절을 형성하는데, 이는 소위 "박 테로이드"로 구분됩니다.
이 박테리아 속에서 수행 된 대부분의 연구는 공생 상태와 식물과의 관계만을 고려했습니다. 이러한 이유로 박테리아의 개별 생활 방식과 토양 미생물 군집의 구성 요소로서의 기능과 관련된 정보는 거의 없습니다.
형질
Rhizobium 속의 박테리아는 주로 질소를 고정하고 식물과 공생 관계를 구축하는 능력으로 유명합니다. 사실, 그것은 자연에 존재하는 가장 극적인 관계 중 하나로 간주됩니다.
이들은 종속 영양 생물이며, 이는 유기물로부터 에너지 원을 얻어야 함을 나타냅니다. Rhizobium은 일반적으로 호기성 조건에서 자라며 25-30 ° C의 온도와 6 또는 7의 최적 pH에서 결절이 형성됩니다.
그러나 질소 고정 공정은 질소 화 효소 (공정을 촉매하는 효소)를 보호하기 위해 낮은 농도의 산소를 필요로합니다.
다량의 산소를 처리하기 위해 그 과정에 개입 할 수있는 산소를 격리하는 역할을하는 헤모글로빈과 유사한 단백질이 있습니다.
이 원핵 생물이 콩과 식물과 맺는 공생 관계는 생태 학적 및 경제적 영향이 높기 때문에이 특정 관계에 대한 광범위한 문헌이 있습니다.
감염 과정은 간단하지 않으며 박테리아와 식물이 세포 분열 활동, 유전자 발현, 대사 기능 및 형태 형성에 상호 영향을 미치는 일련의 단계를 포함합니다.
감염 과정
이 박테리아는 미생물과 식물 사이에서 발생하는 상호 작용을 이해하는 데 탁월한 생물학적 모델입니다.
Rhizobia는 토양에서 발견되며 뿌리를 식민지화하고 식물에 들어갑니다. 일반적으로 집락은 뿌리 털에서 시작되지만 감염은 표피의 작은 용해를 통해서도 가능합니다.
박테리아가 식물 내부로 침투하면 보통 식물의 세포 내 공간에 한동안 머무 릅니다. 결절이 발달함에 따라 뿌리 줄기는 이러한 구조의 세포질로 들어갑니다.
결절의 발달 및 유형
결절의 발달은 두 유기체 모두에서 일련의 동시 적 사건을 포함합니다. 결절은 확정 및 불확정으로 분류됩니다.
전자는 내부 피질의 세포 분열에서 시작되며 지속적인 정단 분열 조직을 가지고 있습니다. 원통형 모양과 두 개의 차별화 된 영역이 특징입니다.
반면에 결정된 결절은 뿌리 피질의 중간 또는 외부 부분의 세포 분열로 인해 발생합니다. 이 경우 지속적인 분열 조직이 없으며 모양이 더 구형입니다. 성숙한 결절은 세포 성장에 의해 발생할 수 있습니다.
박 테로이드 형성
결절에서 박 테로이드로의 분화가 발생합니다 : N 2- 고정 형태 . 박 테로이 데스는 식물 막과 함께 공생체를 형성합니다.
이 미생물-식물 복합체에서 식물은 탄소와 에너지를 제공하는 반면 박테리아는 암모니아를 생성합니다.
자유 생존 박테리아와 비교하여이 박테리아는 전 사체, 전체 세포 구조 및 대사 활동에서 일련의 변화를 겪습니다. 이러한 모든 변화는 세포 내 환경에 적응하기 위해 발생하며, 유일한 목표는 질소 고정입니다.
식물은 박테리아가 분비하는이 질소 화합물을 가져와 아미노산과 같은 필수 분자의 합성에 사용할 수 있습니다.
대부분의 Rhizobium 종은 감염 할 수있는 숙주의 수에있어 매우 선택적입니다. 일부 종에는 숙주가 하나만 있습니다. 대조적으로, 소수의 박테리아는 무차별적이고 광범위한 잠재적 숙주를 갖는 것이 특징입니다.
뿌리 줄기와 뿌리 사이의 매력
박테리아와 콩과 식물의 뿌리 사이의 인력은 뿌리에 의해 분비되는 화학 물질에 의해 매개됩니다. 박테리아와 뿌리가 가까워지면 분자 수준에서 일련의 사건이 발생합니다.
뿌리 플라보노이드는 박테리아에서 끄덕임 유전자를 유도합니다. 이것은 LCO 또는 nod factor로 알려진 올리고당의 생산으로 이어집니다. LCO는 뿌리털에서 라이신 모티프에 의해 형성된 수용체에 결합하여 신호 발생을 시작합니다.
exo, nif 및 fix와 같은 공생 과정에 관련된 다른 유전자가 있습니다.
레그 헤모글로빈
레그 헤모글로빈은 뿌리 줄기와 콩과 식물 사이의 공생 관계의 전형적인 단백질 분자입니다. 이름에서 알 수 있듯이, 그것은 더 잘 알려진 단백질 인 헤모글로빈과 매우 유사합니다.
혈액 유사체와 마찬가지로 레그 헤모글로빈은 산소에 대한 친화력이 높다는 특징이 있습니다. 결절에서 발생하는 결합 과정은 고농도의 산소에 의해 악영향을 받기 때문에 단백질은 시스템이 제대로 작동하도록 유지하는 역할을합니다.
분류
약 30 종의 Rhizobium이 알려져 있으며, 가장 잘 알려진 것은 Rhizobium cellulosilyticum과 Rhizobium leguminosarum입니다. 이들은 Rhizobiaceae 계통에 속하며 Agrobacterium, Allorhizobium, Pararhizobium, Neorhizobium, Shinella 및 Sinorhizobium과 같은 다른 속의 고향이기도합니다.
순서는 Rhizobiales, 클래스는 Alphaproteobacteria, Phylum Proteobacteria 및 왕국 Bacteria입니다.
형태
Rhizobia는 콩과 식물의 뿌리를 선택적으로 감염시키는 박테리아입니다. 그들은 그램 음성이 특징이며, 움직일 수 있으며 모양이 지팡이를 연상시킵니다. 치수는 폭이 0.5 ~ 0.9 마이크로 미터이고 길이는 1.2 ~ 3.0 마이크로 미터입니다.
토양에서 발견되는 자유 형태와 식물 숙주 내 공생 형태의 두 가지 형태를 제시함으로써 토양에 서식하는 나머지 박테리아와 다릅니다.
콜로니 형태 및 그람 염색 외에도 Rhizobium 속 박테리아를 식별 할 수있는 다른 방법이 있습니다. 여기에는 catalase, oxidase, 그리고 탄소와 질소의 사용.
유사하게, 분자 마커의 적용과 같은 식별을 위해 분자 테스트가 사용되었습니다.
서식지
일반적으로 Rhizobiaceae 계통에 속하는 rhizobia는 주로 Fabaceae 계통의 식물과 관련되는 특이성을 나타냅니다.
Fabaceae 계통은 곡물, 렌즈 콩, 알팔파와 같은 콩과 식물로 구성되며 미식가로 알려진 몇 가지 종을 언급합니다. 이 가족은 Angiosperms에 속하며 세 번째로 많은 가족입니다. 열대 지방에서 북극 지역에 이르기까지 전 세계에 널리 분포되어 있습니다.
단 하나의 콩과 식물이 아닌 식물 종만이 Cannabaceae 계통의 식물 속인 Rhizobium : Parasponea와 공생 관계를 구축하는 것으로 알려져 있습니다.
또한 미생물과 식물 사이에 확립 될 수있는 연관의 수는 여러 요인에 따라 달라집니다. 때때로 연관성은 박테리아의 성질과 종에 의해 제한되는 반면 다른 경우에는 식물에 따라 다릅니다.
다른 한편으로, 박테리아는 자유 형태로 고개를 끄는 과정이 발생할 때까지 토양의 자연 식물상의 일부입니다. 콩과 식물과 뿌리 줄기가 토양에 존재하더라도 공생 구성원의 균주와 종이 호환되어야하기 때문에 결절의 형성이 보장되지 않습니다.
이점 및 응용
질소 고정은 중요한 생물학적 과정입니다. 또한 N의 형태로, 대기 중에서 질소 흡수를 수반 2 그것은 NH로 감소 4 + . 따라서 질소가 생태계에 들어가서 사용될 수 있습니다. 이 과정은 육지, 담수, 해양 또는 북극과 같은 다양한 유형의 환경에서 매우 중요합니다.
질소는 대부분의 경우 작물의 성장을 제한하고 제한 요소로 작용하는 요소 인 것 같습니다.
상업적인 관점에서 볼 때, 뿌리 줄기는 질소를 고정하는 능력 덕분에 농업에서 향상 제로 사용될 수 있습니다. 이러한 이유로 이러한 박테리아의 접종 과정과 관련된 거래가 있습니다.
rhizobium의 접종은 식물의 성장, 무게 및 생산하는 종자의 수에 매우 긍정적 인 영향을 미칩니다. 이러한 이점은 콩과 식물에 대한 수십 건의 연구에 의해 실험적으로 입증되었습니다.
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