- Taksonomia
- Ogólna charakterystyka i morfologia
- Siedlisko
- Metabolizm
- Interakcja z rośliną
- Aplikacje
- Bibliografia
Azospirillum to rodzaj wolno żyjących bakterii Gram-ujemnych zdolnych do wiązania azotu. Od wielu lat znany jest jako stymulator wzrostu roślin, gdyż jest organizmem pożytecznym dla upraw.
Dlatego należą do grupy ryzobakterii sprzyjających wzrostowi roślin i zostały wyizolowane z ryzosfery traw i zbóż. Z punktu widzenia rolnictwa Azospirillum jest gatunkiem szeroko badanym pod kątem swoich właściwości.

Autor: Frank Vincentz, źródło Wikimedia Commons
Bakteria ta ma zdolność wykorzystywania składników odżywczych wydalanych przez rośliny i jest odpowiedzialna za wiązanie azotu atmosferycznego. Dzięki tym wszystkim korzystnym właściwościom znajduje się w preparatach bionawozów do stosowania w alternatywnych systemach rolniczych.
Taksonomia
W 1925 r. Wyodrębniono pierwszy gatunek tego rodzaju i nazwano go Spirillum lipoferum. Dopiero w 1978 roku postulowano rodzaj Azospirillum.
Obecnie rozpoznaje się dwanaście gatunków należących do tego rodzaju bakterii: A. lipoferum i A. brasilense, A. amazonense, A. halopraeferens, A. irakense, A. largimobile, A. doebereinerae, A. oryzae, A. melinis, A. canadense , A. zeae i A. rugosum.
Te rodzaje należą do rzędu Rhodospirillales i do podklasy alfaproteobakterii. Ta grupa charakteryzuje się wierzeniem przy niewielkich stężeniach składników odżywczych i nawiązywaniem symbiotycznych relacji z roślinami, mikroorganizmami chorobotwórczymi dla roślin, a nawet z ludźmi.
Ogólna charakterystyka i morfologia
Rodzaj można łatwo zidentyfikować na podstawie jego wibroidalnego lub grubego kształtu pręta, pleomorfizmu i ruchliwości spiralnej. Mogą być proste lub lekko zakrzywione, ich średnica wynosi około 1 um, a długość 2,1 do 3,8. Końcówki są ogólnie ostre.
Bakterie z rodzaju Azospirillum wykazują wyraźną ruchliwość, przedstawiając wzór wici polarnej i bocznej. Pierwsza grupa wici służy przede wszystkim do pływania, druga natomiast do poruszania się po twardych powierzchniach. Niektóre gatunki mają tylko wici polarną.
Ta ruchliwość umożliwia bakteriom przemieszczanie się do obszarów, w których warunki sprzyjają ich rozwojowi. Ponadto przyciągają chemicznie kwasy organiczne, związki aromatyczne, cukry i aminokwasy. Są również zdolne do przemieszczania się w obszary z optymalnymi skurczami tlenu.
W obliczu niekorzystnych warunków - takich jak wysychanie lub niedobór składników odżywczych - bakterie mogą przybrać postać cyst i wytworzyć zewnętrzną powłokę złożoną z polisacharydów.
Genomy tych bakterii są duże i mają wiele replikonów, co świadczy o plastyczności organizmu. Wreszcie charakteryzują się obecnością ziaren poli-b-hydroksymaślanu.
Siedlisko
Azospirillum znajduje się w ryzosferze, niektóre szczepy przeważnie zamieszkują powierzchnię korzeni, chociaż istnieją typy zdolne do infekowania innych obszarów rośliny.
Został wyizolowany z różnych gatunków roślin na całym świecie, od środowisk o klimacie tropikalnym po regiony o umiarkowanych temperaturach.
Zostały wyizolowane ze zbóż, takich jak kukurydza, pszenica, ryż, sorgo, owies, z traw, takich jak Cynodon dactylon i Poa pratensis. Zostały również odnotowane w agawie i różnych kaktusach.
Nie występują one jednorodnie w korzeniu, niektóre szczepy wykazują specyficzne mechanizmy infekowania i kolonizacji wnętrza korzenia, a inne specjalizują się w kolonizacji śluzowatej części lub uszkodzonych komórek korzenia.
Metabolizm
Azospirillum wykazuje bardzo zróżnicowany i wszechstronny metabolizm węgla i azotu, co pozwala temu organizmowi na adaptację i konkurowanie z innymi gatunkami w ryzosferze. Mogą rozmnażać się w środowiskach beztlenowych i tlenowych.
Bakterie wiążą azot i jako źródło tego pierwiastka mogą wykorzystywać amon, azotyny, azotany, aminokwasy i azot cząsteczkowy.
Konwersja azotu atmosferycznego do amoniaku odbywa się za pośrednictwem kompleksu enzymatycznego składającego się z dinitrogenazy białkowej, która zawiera molibden i żelazo jako kofaktor oraz inną część białka zwaną reduktazą dinitrogenaz, która przenosi elektrony od dawcy do białka.
Podobnie enzymy syntetaza glutaminy i syntetaza glutaminianu biorą udział w asymilacji amonu.
Interakcja z rośliną
Skojarzenie między bakterią a rośliną może wystąpić z powodzeniem tylko wtedy, gdy bakteria jest w stanie przetrwać w glebie i znaleźć znaczną populację korzeni.
W ryzosferze malejący gradient składników odżywczych od korzenia do otoczenia jest generowany przez wydzieliny rośliny.
Ze względu na wspomniane powyżej mechanizmy chemotaksji i ruchliwości bakterie są zdolne do przemieszczania się do rośliny i wykorzystywania wysięków jako źródła węgla.
Specyficzne mechanizmy wykorzystywane przez bakterie do interakcji z rośliną nie zostały jeszcze w pełni opisane. Jednak wiadomo, że w tym procesie biorą udział pewne geny bakterii, w tym pelA, sala, salB, mot 1, 2 i 3, laf 1 itd.
Aplikacje
Ryzobakterie sprzyjające wzrostowi roślin, w skrócie PGPR od akronimu w języku angielskim, obejmują grupę bakterii stymulujących wzrost roślin.
Stwierdzono, że połączenie bakterii z roślinami jest korzystne dla wzrostu roślin. Zjawisko to zachodzi dzięki różnym mechanizmom, które powodują wiązanie azotu i produkcję hormonów roślinnych, takich jak auksyny, gibryliny, cytokininy i kwas absyzynowy, które przyczyniają się do rozwoju rośliny.
Ilościowo najważniejszym hormonem jest auksyna - kwas indolooctowy (IAA), pochodzący z aminokwasu tryptofanu - syntetyzowany przez co najmniej dwa szlaki metaboliczne w obrębie bakterii. Jednak nie ma bezpośrednich dowodów na udział auksyny w zwiększaniu wzrostu roślin.
Gibryliny oprócz udziału we wzroście stymulują podział komórek i kiełkowanie nasion.
Cechy charakterystyczne roślin zaszczepionych tą bakterią obejmują wzrost długości i liczby bocznie położonych korzeni, wzrost liczby włośników oraz wzrost suchej masy korzenia. Zwiększają także procesy oddychania komórkowego.
Bibliografia
- Caballero-Mellado, J. (2002). Rodzaj Azospirillum. Meksyk, D F. UNAM.
- Cecagno, R., Fritsch, TE i Schrank, IS (2015). Bakterie stymulujące wzrost roślin Azospirillum amazonense: wszechstronność genomowa i ścieżka fitohormonów. BioMed Research International, 2015, 898592.
- Gómez, MM, Mercado, EC i Pineda, EG (2015). Azospirillum a rhizobacterium o potencjalnym zastosowaniu w rolnictwie. Biological Journal of DES Agricultural Biological Sciences Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo, 16 (1), 11–18.
- Kannaiyan, S. (red.). (2002). Biotechnologia bionawozów. Alpha Science Int'l Ltd.
- Steenhoudt, O., & Vanderleyden, J. (2000). Azospirillum, wolno żyjąca bakteria wiążąca azot ściśle związana z trawami: aspekty genetyczne, biochemiczne i ekologiczne. Recenzje mikrobiologiczne FEMS, 24 (4), 487–506.
- Tortora, GJ, Funke, BR i Case, CL (2007). Wprowadzenie do mikrobiologii. Panamerican Medical Ed.
