Rhizobium

Nodules de rhizobium dans les racines. Source: Wikimedia Commons

Quel est le Rhizobium?

Rhizobium C'est un genre de bactéries qui ont la capacité de réparer l'azote de l'atmosphère. En général, les bactéries ayant la capacité de réparer l'azote sont appelées rizobios. Ces relations entre les plantes et les micro-organismes ont été largement étudiées.

Ces procaryotes vivent dans des relations symbiotiques avec différentes plantes: légumineuses, telles que les haricots, la luzerne, les lentilles, le soja, entre autres. Ils sont spécifiquement associés à leurs racines et contribuent à la plante dont ils ont besoin.

La plante, quant à elle, offre aux bactéries un lieu de refuge. Cette relation symbiotique étroite provoque la sécrétion d'une molécule appelée leghemoglobine. Cette symbiose produit une proportion importante de n₂ Dans la biosphère.

Dans cette relation, les bactéries provoquent la formation de nodules dans les racines, qui diffèrent des "bactérides" si appelés.

Caractéristiques du Rhizobium

- Les bactéries du genre Rhizobium Ils sont principalement connus pour leur capacité à réparer l'azote et à établir des relations symbiotiques avec les plantes. En fait, il est considéré comme l'une des relations les plus dramatiques qui existent dans la nature.

- Ils sont hétérotrophiques, indiquant qu'ils doivent obtenir leur source d'énergie de matière organique.

- Rhizobium Il se développe normalement dans des conditions aérobies et les nodules se forment à une température de 25 à 30 ° C et un pH optimal de 6 ou 7.

- Le processus de fixation de l'azote nécessite de faibles concentrations d'oxygène pour protéger la nitrogénase (l'enzyme qui catalyse le processus).

- Pour faire face à de grandes quantités d'oxygène, il a une protéine similaire à l'hémoglobine qui est responsable de l'enlèvement de l'oxygène qui pourrait intervenir dans le processus.

- Les relations symbiotiques que ces procaryotes établissent avec des légumineuses ont un impact écologique et économique élevé.

- C'est une bactérie négative à Gram.

- C'est mobile.

- Il a deux couches de paroi cellulaire, les premiers glucides et les protéines, ainsi que les seconds lipides et glucides.

- Le processus d'infection n'est pas facile, il implique une série d'étapes où les bactéries et la plante influencent les activités de division cellulaire, l'expression des gènes, les fonctions métaboliques et la morphogenèse.

Processus d'infection

Les Rizobios se trouvent sur le sol, où ils colonisent les racines et parviennent à entrer dans la plante. Généralement, la colonisation commence sur les poils racinaires, bien qu'une infection soit également possible par de petites lissions dans l'épiderme.

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Lorsque les bactéries parviennent à pénétrer à l'intérieur de la plante, elle maintient généralement un temps dans les espaces intracellulaires du légume. Lorsque le développement des nodules se déroule, les Rhizobios entrent dans le cytoplasme de ces structures.

Développement et type de nodules

Le développement des nodules implique une série d'événements synchrones dans les deux organismes. Les nodules sont classés comme certains et indéterminés.

Les premiers proviennent des divisions cellulaires dans le cortex interne et ont un méristème apical persistant. Ils sont caractérisés par une forme cylindrique et deux zones différenciées.

D'un autre côté, les nodules spécifiques résultent de divisions cellulaires en deux ou dans la partie extérieure du cortex racine. Dans ces cas, il n'y a pas de méristème persistant et sa forme est plus sphérique. Le nodule mature peut être développé par croissance cellulaire.

Formation de bactériïdes

Dans le nodule, la différenciation des bactérioïdes se produit: la forme de fixation de n₂. Les bactérioïdes, ainsi que les membranes des plantes, forment le symbiosome.

Dans ces complexes de microbio-plantes, le légume est responsable de la fourniture de carbone et d'énergie, tandis que la bactérie produit de l'ammoniac.

Par rapport aux bactéries de la vie libre, la bactériode subit une série de changements dans son transcriptome, dans toute sa structure cellulaire et dans les activités métaboliques.

Tous ces changements ont lieu pour s'adapter à un environnement intracellulaire, où son seul objectif est la fixation de l'azote.

La plante peut prendre ce composé d'azote sécrété par les bactéries et l'utiliser pour la synthèse de molécules essentielles, telles que les acides aminés.

La plupart des espèces de Rhizobium Ils sont assez sélectifs en termes de nombre d'invités qui peuvent infecter. Certaines espèces n'ont qu'un invité.

En revanche, un petit nombre de bactéries se caractérisent par la promiscuité et ont un large éventail d'invités potentiels.

Attraction entre Rhizobios et racines

Les racines de légumineuses sécrètent des agents chimiques qui attirent les bactéries. Lorsque les bactéries et la racine sont proches, une série d'événements se produit au niveau moléculaire.

Les flavonoïdes racinaires induisent des gènes dans les bactéries Hocher la tête. Cela conduit à la production d'oligosaccharides connus sous le nom de LCO ou de facteurs NOD. Les LCO rejoignent les récepteurs, formés pour des raisons de lysine, sur les poils racinaires, initiant ainsi les événements de signalisation.

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Il existe d'autres gènes - en plus Hocher la tête- impliqué dans le processus de symbiose, comme Exo, nif et Réparer.

Leghémoglobine

Leghemoglobin est une molécule de nature protéique, typique de la relation symbiotique entre le rhizobio et les légumineuses. Comme son nom l'indique, il est assez similaire à une protéine plus connue: l'hémoglobine.

Comme son analogue sanguin, le leghémoglobine a la particularité de présenter une grande affinité pour l'oxygène.

Comme le processus de fixation qui se produit dans les nodules est affecté négativement par des concentrations élevées d'oxygène, la protéine est responsable de la conserver pour que le système fonctionne correctement.

Taxonomie

Environ 30 espèces de Rhizobium, Être le plus connu Rhizobium cellulosilytique et Rhizobium legosarum.

Ceux-ci appartiennent à la famille des Rhizobiaceae, qui abrite également d'autres genres: Agrobacterium, allorhizobium, parhizobium, neorhizobium, shinella et Sinorhizobium.

L'ordre est rhizobial, la classe est l'alphaproteobactérie, la phylum protéobactérie et les bactéries du royaume.

Morphologie

- Les rizobios sont des bactéries qui infectent sélectivement les racines des légumineuses.

- Ils sont caractérisés par le gramme négatif, ils ont une capacité de déplacement et leur forme rappelle une canne.

- Ses dimensions sont comprises entre 0,5 et 0,9 micromètre de large et 1,2 et 3,0 micromètres de longueur.

- Il diffère du reste des bactéries dans lesquelles ils vivent dans le sol en présentant deux formes: la morphologie libre trouvée dans les sols et la forme symbiotique au sein de son invité de plante.

- Au-delà de la morphologie de la colonie et de la coloration du gramme, il existe d'autres méthodes par lesquelles les bactéries du genre peuvent être identifiées Rhizobium, qui incluent des tests d'utilisation des nutriments, tels que le test de catalase, l'oxydase, le carbone et les utilisations d'azote. De la même manière, des tests moléculaires d'identification ont été utilisés, comme l'application de marqueurs moléculaires.

Habitat

En général, les Rizobios appartenant à la famille Rhizobiaceae présentent la particularité de l'association principalement avec les plantes de la famille Fabaceae.

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La famille Fabaceae comprend des légumineuses -granos, des lentilles, de la luzerne, juste pour mentionner certaines espèces connues pour leur valeur gastronomique-.

La famille appartient à des angiospermes, étant la troisième famille la plus nombreux. Ils sont largement distribués dans le monde, couvrant des régions tropicales aux zones arctiques.

Une seule espèce de plante non légère est connue qui établit des relations symbiotiques avec Rhizobium: Parasponea, Un genre de plantes de la famille du cannabáceas.

De plus, le nombre d'associations qui peuvent être établies entre le micro-organisme et la plante dépend de nombreux facteurs. Parfois, l'association est limitée par la nature et les espèces des bactéries, tandis que dans d'autres cas, elle dépend de la plante.

D'un autre côté, sous leur forme libre, les bactéries font partie de la flore naturelle du sol - jusqu'à ce que le processus de nodulation se produit-.

Bien qu'il y ait des légumineuses et des rhizobios sur le sol, la formation des nodules n'est pas assurée, car les souches et les espèces des membres de la symbiose doivent être compatibles.

Avantages et applications

La fixation de l'azote est un processus biologique crucial. Il s'agit de prendre de l'azote dans l'atmosphère, sous la forme de n₂ Et il est réduit à NH₄⁺.

Ainsi, l'azote peut entrer et être utilisés dans l'écosystème. Le processus est d'une grande importance dans différents types d'environnements, qu'il s'agisse d'une eau terrestre, fraîche, marine ou arctique.

Apparemment, l'azote est un élément qui limite, dans la plupart des cas, la croissance des cultures et agit comme un composant limitant.

Du point de vue commercial, Rhizobia peut être utilisée comme potentes en agriculture grâce à leur capacité à réparer l'azote. Par conséquent, il existe un commerce lié au processus d'inoculation de ces bactéries.

L'inoculation de Rizobio a des effets très positifs sur la croissance de la plante, le poids et le nombre de graines qu'elle produit. Ces avantages ont été éprouvés expérimentalement par des dizaines d'études avec des légumineuses.

Les références

1. Allen, E. K., & Allen, ou. N. Propriétés biochimiques et symbiotiques de la rhizobie. Revues bactériologiques.
2. Poole, P., Ramachandran, V., & Terpolilli, J. Rhizobia: des saprophytes aux endosymbiontes. La nature revue microbiologie.
3. Somasegaran, P., & Hoben, h. J. Handbook for rhizobia: méthodes en technologie de légumineuse-rhizobium. Springer Science & Business Media.