Rhizobium

Nódulos Rhizobium em raízes. Fonte: Wikimedia Commons

Que é o Rhizobium?

Rhizobium É um gênero de bactérias que têm a capacidade de consertar o nitrogênio da atmosfera. Em geral, as bactérias com a capacidade de consertar o nitrogênio são conhecidas como Rizobios. Essas relações entre plantas e microorganismos têm sido amplamente estudadas.

Esses procariontes vivem em relacionamentos simbióticos com diferentes plantas: legumes, como feijão, alfafa, lentilhas, soja, entre outros. Eles estão especificamente associados às suas raízes e contribuem para a planta o nitrogênio de que precisam.

A planta, enquanto isso, oferece às bactérias um lugar de refúgio. Esta estreita relação simbiótica causa a secreção de uma molécula chamada Leghemoglobin. Esta simbiose produz uma proporção importante de n₂ Na biosfera.

Nesse relacionamento, as bactérias causam a formação de nódulos nas raízes, que diferem dos "bacteróides" chamados.

Características do Rhizobium

- As bactérias do gênero Rhizobium Eles são conhecidos principalmente por sua capacidade de consertar nitrogênio e estabelecer relações simbióticas com as plantas. De fato, é considerado um dos relacionamentos mais dramáticos que existem na natureza.

- Eles são heterotróficos, indicando que devem obter sua fonte de energia de matéria orgânica.

- Rhizobium Normalmente cresce sob condições aeróbicas e os nódulos são formados a uma temperatura de 25 a 30 ° C e um pH ideal de 6 ou 7.

- O processo de fixação de nitrogênio requer baixas concentrações de oxigênio para proteger a nitrogenase (a enzima que catalisa o processo).

- Para lidar com altas quantidades de oxigênio, possui uma proteína semelhante à hemoglobina responsável pelo seqüestro de oxigênio que pode intervir no processo.

- As relações simbióticas que esses procariontes estabelecem com leguminosas têm um alto impacto ecológico e econômico.

- É uma bactéria grama negativa.

- É móvel.

- Possui duas camadas de parede celular, os primeiros carboidratos e proteínas e os segundos lipídios e carboidratos.

- O processo de infecção não é fácil, envolve uma série de etapas em que as bactérias e a planta influenciam as atividades de divisão celular, expressão gênica, funções metabólicas e morfogênese.

Processo de infecção

Os Rizobios são encontrados no chão, onde colonizam as raízes e conseguem entrar na planta. Geralmente, a colonização começa nos pêlos das raízes, embora uma infecção também seja possível através de pequenas lissões na epiderme.

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Quando a bactéria consegue penetrar no interior da planta, geralmente mantém um tempo nos espaços intracelulares do vegetal. Quando o desenvolvimento dos nódulos prosseguem, os Rhizobios entram no citoplasma dessas estruturas.

Desenvolvimento e tipo de nódulos

O desenvolvimento dos nódulos envolve uma série de eventos síncronos em ambos os organismos. Os nódulos são classificados como certos e indeterminados.

Os primeiros originam das divisões celulares no córtex interno e têm um meristema apical persistente. Eles são caracterizados por ter uma forma cilíndrica e duas áreas diferenciadas.

Por outro lado, os nódulos específicos resultam de divisões celulares pela metade ou na parte externa do córtex da raiz. Nesses casos, não há meristema persistente e sua forma é mais esférica. O nódulo maduro pode ser desenvolvido pelo crescimento celular.

Formação de bacteróides

No nódulo, ocorre a diferenciação em bacteróides: a forma de fixação de n₂. Os bacteróides, juntamente com as membranas das plantas, formam o simbiossoma.

Nesses complexos de microbio-planta, o vegetal é responsável por fornecer carbono e energia, enquanto a bactéria produz amônia.

Comparado às bactérias da vida livre, o bacteriodo experimenta uma série de mudanças em seu transcriptoma, em toda a sua estrutura celular e em atividades metabólicas.

Todas essas mudanças ocorrem para se adaptar a um ambiente intracelular, onde seu único objetivo é a fixação de nitrogênio.

A planta pode tomar esse composto de nitrogênio secretado pelas bactérias e usá -lo para a síntese de moléculas essenciais, como aminoácidos.

A maioria das espécies de Rhizobium Eles são bastante seletivos em termos do número de convidados que podem infectar. Algumas espécies têm apenas um convidado.

Por outro lado, um pequeno número de bactérias é caracterizado por ser promíscuo e ter um amplo espectro de convidados em potencial.

Atração entre rizobios e raízes

As raízes de leguminosas secretam agentes químicos que atraem bactérias. Quando as bactérias e a raiz estão próximas, uma série de eventos ocorre no nível molecular.

Flavonóides radiculares induzem genes em bactérias Acenar. Isso leva à produção de oligossacarídeos conhecidos como LCO ou fatores de NOD. Os LCOs se juntam aos receptores, formados por razões de lisina, nos pêlos da raiz, iniciando assim os eventos de sinalização.

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Existem outros genes -adição a Acenar- envolvido no processo de simbiose, como EXO, NIF e Consertar.

Leghemoglobin

A leghemoglobina é uma molécula de natureza proteica, típica da relação simbiótica entre Rhizobio e leguminosas. Como o nome indica, é bastante semelhante a uma proteína mais conhecida: hemoglobina.

Como seu análogo no sangue, a Leghemoglobin tem a peculiaridade de apresentar uma grande afinidade por oxigênio.

Como o processo de fixação que ocorre nos nódulos é afetado negativamente por altas concentrações de oxigênio, a proteína é responsável por mantê -la para manter o sistema funcionando corretamente.

Taxonomia

Aproximadamente 30 espécies de Rhizobium, sendo o mais conhecido Rhizobium Cellulosilyticum e Rhizobium Legosarum.

Eles pertencem à família Rhizobiaceae, que também abriga outros gêneros: Agrobacterium, Allorhizobium, Parhizobium, Neorhizobium, Shinella e Sinorhizobium.

A ordem é rizobiana, a classe é alphaproteobacteria, o filo proteobactérias e as bactérias do reino.

Morfologia

- Rizobios são bactérias que infectam seletivamente as raízes das leguminosas.

- Eles são caracterizados por serem grama -negativos, têm capacidade de deslocamento e sua forma lembra uma bengala.

- Suas dimensões estão entre 0,5 e 0,9 micrômetros de largura e 1,2 e 3,0 micrômetros de comprimento.

- Difere do restante das bactérias em que vivem no solo, apresentando duas formas: morfologia livre encontrada nos solos e a forma simbiótica dentro de sua planta convidada.

- Além da morfologia da colônia e da coloração de grama, existem outros métodos pelos quais as bactérias do gênero podem ser identificadas Rhizobium, que incluem testes de uso de nutrientes, como teste de catalase, oxidase, carbono e usos de nitrogênio. Da mesma forma, testes moleculares para identificação foram usados, como a aplicação de marcadores moleculares.

Habitat

Em geral, os Rizobios pertencentes à família Rhizobiaceae exibem a peculiaridade de se associar principalmente a plantas da família Fabaceae.

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A família Fabaceae inclui legumes -granos, lentilhas, alfafa, apenas para mencionar algumas espécies conhecidas por seu valor gastronômico-.

A família pertence a angiospermas, sendo a terceira família mais numerosa. Eles são amplamente distribuídos no mundo, cobrindo de regiões tropicais para áreas do Ártico.

Sabe -se apenas uma espécie de planta não leguminosa que estabelece relações simbióticas com Rhizobium: Parastonea, Um gênero de plantas da família de cannabáceas.

Além disso, o número de associações que podem ser estabelecidas entre o microorganismo e a planta depende de muitos fatores. Às vezes, a associação é restrita pela natureza e pela espécie das bactérias, enquanto em outros casos depende da planta.

Por outro lado, em sua forma livre, as bactérias fazem parte da flora natural do solo -até o processo de nodulação ocorre-.

Embora existam leguminosas e rizobios no solo, a formação de nódulos não é garantida, uma vez que as cepas e espécies dos membros da simbiose devem ser compatíveis.

Benefícios e aplicações

A fixação de nitrogênio é um processo biológico crucial. Envolve a tomada de nitrogênio na atmosfera, na forma de n₂ E é reduzido a NH₄⁺.

Assim, o nitrogênio pode entrar e ser usado no ecossistema. O processo é de grande importância em diferentes tipos de ambientes, sejam água terrestre, fresca, marinha ou ártica.

Aparentemente, o nitrogênio é um elemento que limita, na maioria dos casos, o crescimento da colheita e atua como um componente limitante.

Do ponto de vista comercial, a rizobia pode ser usada como potenciática na agricultura, graças à sua capacidade de consertar o nitrogênio. Portanto, há um comércio relacionado ao processo de inoculação dessas bactérias.

A inoculação de Rizobio tem efeitos muito positivos no crescimento da planta, o peso e o número de sementes que ela produz. Esses benefícios foram experimentalmente comprovados por dezenas de estudos com leguminosas.

Referências

1. Allen, e. K., & Allen, ou. N. Propriedades bioquímicas e simbióticas da rizobia. Revisões bacteriológicas.
2. Poole, p., Ramachandran, v., & Terpolilli, j. Rizobia: de saprófitos a endossimbions. A natureza revisa a microbiologia.
3. Somasegaran, p., & Hoben, H. J. Manual para Rhizobia: Métodos na Tecnologia Legume-Rhizobium. Springer Science & Business Media.