Bradyrhizobium - Bradyrhizobium
| Bradyrhizobium | |
|---|---|
 | |
| Průřez sójou (Glycin max 'Essex') kořenový uzlík.Bradyrhizobium japonicum infikuje kořeny a vytváří symbiózu fixující dusík. Tento obrázek s velkým zvětšením ukazuje část buňky s jednotlivými bakteroidy v jejich symbiosomech | |
| Vědecká klasifikace | |
| Království: | |
| Kmen: | |
| Třída: | |
| Objednat: | |
| Rodina: | |
| Rod: | Bradyrhizobium Jordan 1982 |
| Zadejte druh | |
| Bradyrhizobium japonicum | |
| Druh[4] | |
| |
| Synonyma | |
Bradyrhizobium je rod Gramnegativní půdní bakterie, z nichž mnohé fixují dusík. Fixace dusíku je důležitou součástí dusíkový cyklus. Rostliny nemohou používat atmosférický dusík (N2); musí používat sloučeniny dusíku jako např dusičnany.
Vlastnosti
Bradyrhizobium druhy jsou gramnegativní bacily (ve tvaru tyčinky) s jedním subpolárním nebo polárním bičík. Jsou to běžné mikroorganismy žijící v půdě, s nimiž mohou vytvářet symbiotické vztahy luštěniny druhy rostlin, kde fixují dusík výměnou za sacharidy z rostliny. Jako ostatní rhizobia Mnoho členů tohoto rodu má schopnost fixovat atmosférický dusík do forem snadno dostupných pro použití jinými organismy. Bradyrhizobie jsou také hlavními složkami mikrobiálních společenstev lesních půd, kde kmeny izolované z těchto půd nejsou obvykle schopné fixace nebo nodulace dusíku.[6] Na rozdíl od nich rostou pomalu Rhizobium druhy, které jsou považovány za rychle rostoucí rhizobia. V kapalném médiu Bradyrhizobium druhům trvá mírný zákal 3–5 dní a zdvojnásobení velikosti populace 6–8 hodin. Mají tendenci růst nejlépe pentózy jako zdroje uhlíku.[7] Některé kmeny (například USDA 6 a CPP) jsou schopné aerobně oxidovat oxid uhelnatý.[8]
Nodulace
Tvorba uzlin
Uzlíky jsou výrůstky na kořenech luštěnin, kde bakterie sídlí. Kořeny rostlin vylučují aminokyseliny a cukry do rhizosféra. Rhizobia se pohybuje směrem ke kořenům a připevňuje se k kořenové chloupky. Rostlina se poté uvolní flavanoidy, které vyvolávají výraz kývnutí geny v bakteriích. Exprese těchto genů vede k produkci tzv. Enzymů faktory kývnutí které zasvěcují zvlnění kořenových vlasů. Během tohoto procesu se rhizobie stočí do kořenových vlasů. Rhizobia pronikne do kořenových vlasových buněk infekčním vláknem, které roste přes kořenové vlasy do hlavního kořene. To způsobí, že se infikované buňky rozdělí a vytvoří uzlík. Rhizobia nyní může začít s fixací dusíku.
Kývnutí geny
Je známo, že s nodulací je spojeno více než 55 genů.[9] NodD je zásadní pro vyjádření toho druhého kývnutí geny.[10] Dva různé kývnout geny jsou: kývnout1 a kývnout2. Pouze kývnout1 je potřeba pro úspěšnou nodulaci.[9]
Fixace dusíku
Bradyrhizobium a další rhizobia berou atmosférický dusík a fixují ho na amoniak (NH3) nebo amonný (NH4+). Rostliny nemohou používat atmosférický dusík; musí použít kombinovanou nebo pevnou formu prvku. Po fotosyntéza, fixace dusíkem (nebo příjem) je nejdůležitější proces pro růst a vývoj rostlin.[11] Úrovně ureidového dusíku v rostlině korelují s množstvím fixního dusíku, který rostlina přijímá.[12]
Geny
Nif a opravit jsou důležité geny podílející se na fixaci dusíku mezi Bradyrhizobium druh. Nif geny jsou velmi podobné genům nalezeným v Klebsiella pneumoniae, svobodný život diazotrof. Geny nalezené v bradyrhizobii mají podobnou funkci a strukturu jako geny nalezené v K. pneumoniae. Opravit geny jsou důležité pro fixaci symbiotického dusíku a byly poprvé objeveny u druhů rhizobia. The nif a opravit geny se nacházejí v nejméně dvou různých shlucích na internetu chromozóm. Klastr I obsahuje většinu genů fixujících dusík. Cluster II obsahuje tři opravit geny lokalizované blízko kývnutí geny.[13]
Rozmanitost
Tento rod bakterií může tvořit buď specifické, nebo obecné symbiózy;[7] jeden druh Bradyrhizobium může být schopen nodulovat pouze jeden druh luštěnin, zatímco jiný Bradyrhizobium druhy mohou být schopné nodulovat několik druhů luštěnin. Ribozomální RNA je v této skupině mikrobů vysoce konzervovaný Bradyrhizobium extrémně obtížné použít jako indikátor druhové rozmanitosti. Hybridizace DNA – DNA místo toho byly použity a vykazují větší rozmanitost. Nicméně málo fenotypový rozdíly jsou vidět, takže mnoho druhů nebylo jmenováno.[14]
Význam
Obilné luštěniny se pěstují asi na 1,5 milionu km2 půdy za rok.[11] Množství fixovaného dusíku ročně je celosvětově přibližně 44–66 milionů tun, což představuje téměř polovinu veškerého dusíku používaného v zemědělství.[15]
Bradyrhizobium byl také identifikován jako kontaminant činidel soupravy pro extrakci DNA a ultračistá voda systémy, což může vést k jeho chybnému vzhledu v mikrobiotech nebo metagenomických souborech dat.[16] Přítomnost bakterií fixujících dusík jako kontaminujících látek může být způsobena použitím plynného dusíku při výrobě ultračisté vody k inhibici mikrobiálního růstu ve skladovacích nádržích.[17]
aplikace
Bradyrhizobia fixuje více dusíku, než může rostlina použít. Přebytek dusíku je ponechán v půdě a je k dispozici pro jiné rostliny nebo pozdější plodiny. Intercropping u luštěnin má potenciál snížit potřebu aplikovaného hnojiva. Obchodní očkovací látky z Bradyrhizobium jsou dostupné. Ty mohou být aplikovány jako rašelina nebo tekutina přímo na semeno před výsadbou.
Druh
- Bradyrhizobium betae byl izolován z nádorových kořenových deformací na cukrové řepě; mají neznámý symbiotický stav.[14]
- Bradyrhizobium elkanii, Bradyrhizobium diazoefficiens, a Bradyrhizobium liaoningense nastolit symbiózu se sójovými boby.[14]
- Bradyrhizobium japonicum noduláty sójové boby, cowpeas, mungo fazole, a siratro.[14]
- Bradyrhizobium yuanmingense noduláty Lespedeza.[14]
- Bradyrhizobium canariense nodulates genistoidní luštěniny endemické pro Kanárské ostrovy. Bylo také nalezeno v lupina a serradella uzlíky v západní Austrálii a jižní Africe.[14]
Reference
- ^ A b C d E F Parte, A.C. "Bradyrhizobium". LPSN.
- ^ A b Kalita, M; Małek, W (2010). „Mikrosymbionty Genista tinctoria z Polska jsou novými členy Bradyrhizobium japonicum bv. Genistearum“. Systematická a aplikovaná mikrobiologie. 33 (5): 252–9. doi:10.1016 / j.syapm.2010.03.005. PMID 20452160.
- ^ A b Eaglesham AR, Ellis JM, Evans WR, Fleishman DE, Hungria M, Hardy KW (1990). „První fotosyntetický N2-fixování Rhizobium: Characteristics ". In Gresshoff PM, Koth LE, Stacey G, Newton WE (eds.). Fixace dusíku: úspěchy a cíle. Boston, MA: Springer. str. 805–811. doi:10.1007/978-1-4684-6432-0_69. ISBN 978-1-4684-6434-4.
- ^ "Seznam prokaryotických jmen se Stálým v nomenklatuře -Bradyrhizobium". Citováno 20. července 2010.
- ^ Ramirez-Bahena, M.-H .; Chahboune, R .; Peix, A .; Velazquez, E. (2012). "Reklasifikace Agromonas oligotrophica do rodu Bradyrhizobium tak jako Bradyrhizobium oligotrophicum Hřeben. listopad". International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. 63 (Pt 3): 1013–6. doi:10.1099 / ijs.0.041897-0. PMID 22685107.
- ^ VanInsberghe, David; Maas, Kendra; Cardenas, Erick; Strachan, Cameron; Hallam, Steven; Mohn, William (2015). „Nesymbiotický Bradyrhizobium ekotypy dominují severoamerickým lesním půdám “. Časopis ISME. 9 (11): 2435–2441. doi:10.1038 / ismej.2015.54. PMC 4611507. PMID 25909973.
- ^ A b P. Somasegaran (1994). Příručka pro rhizobii: metody v technologii luštěnin a rhizobia. New York: Springer-Verlag. s. 1–6, 167. ISBN 978-0-387-94134-9.
- ^ Gary, král (2003). „Molekulární a kulturní analýzy diverzity aerobního oxidu uhelnatého okysličovadla“. Aplikovaná a environmentální mikrobiologie. 69 (12): 7257–7265. doi:10.1128 / aem. 69.12.7257-7265.2003. PMC 309980. PMID 14660374.
- ^ A b Stacey, Gary (1995). "Bradyrhizobium japonicum nodulační genetika ". Mikrobiologické dopisy FEMS. 127 (1–2): 1–9. doi:10.1111 / j.1574-6968.1995.tb07441.x. PMID 7737469.
- ^ Stacey, G; Sanjuan, J .; Luka, S .; Dockendorff, T .; Carlson, R.W. (1995). "Výměna signálu v Bradyrhizobium–Symbióza sóji “. Půdní biologie a biochemie. 27 (4–5): 473–483. doi:10.1016 / 0038-0717 (95) 98622-U.
- ^ A b Caetanoanolles, G (1997). "Molekulární disekce a zlepšení nodulární symbiózy u luštěnin". Výzkum polních plodin. 53 (1–3): 47–68. doi:10.1016 / S0378-4290 (97) 00022-1.
- ^ van Berkum, P .; Sloger, C .; Weber, D.F .; Cregan, P. B .; Keyser, H. H. (1985). "Vztah mezi Ureide N a N2 Fixace, akumulace N nad zemí, redukce acetylenu a hmota uzlů ve skleníkových a polních studiích s Glycin max (L.) Merr ". Plant Physiol. 77 (1): 53–58. doi:10,1104 / str. 77,1,53. PMC 1064455. PMID 16664027.
- ^ Hennecke, H (1990). "Geny pro fixaci dusíku zapojené do Bradyrhizobium japonicum–Symbióza sóji “. FEBS Dopisy. 268 (2): 422–6. doi:10.1016/0014-5793(90)81297-2. PMID 2200721.
- ^ A b C d E F Rivas, Raul; Martens, Miet; De Lajudie, Philippe; Willems, Anne (2009). "Multilokusová sekvenční analýza rodu Bradyrhizobium". Systematická a aplikovaná mikrobiologie. 32 (2): 101–10. doi:10.1016 / j.syapm.2008.12.005. PMID 19201125.
- ^ Alberton, O; Kaschuk, G; Hungria, M (2006). "Účinky odběru vzorků při hodnocení genetické rozmanitosti rhizobie spojené se sójou a fazolí". Půdní biologie a biochemie. 38 (6): 1298–1307. doi:10.1016 / j.soilbio.2005.08.018.
- ^ Salter, S; Cox, M; Turek, E; Calus, S; Cookson, W; Moffatt, M; Turner, P; Parkhill, J; Loman, N; Walker, A (2014). „Znečištění reagencií může kriticky ovlivnit sekvenční mikrobiální analýzy“. bioRxiv 10.1101/007187.
- ^ Kulakov, L; McAlister, M; Ogden, K; Larkin, M; O'Hanlon, J (2002). „Analýza bakterií kontaminujících ultračistou vodu v průmyslových systémech“. Aplikovaná a environmentální mikrobiologie. 68 (4): 1548–1555. doi:10.1128 / AEM.68.4.1548-1555.2002. PMC 123900. PMID 11916667.