Симбиотические азотфиксирующие бактерии

Бактерии рода Rhizobium - это мелкие грамотрицательные бесспоровые аэробные подвижные палочки.

Характерная особенность клубеньковых бактерий – проникать в корневые волоски бобовых растений (фасоль, горох, соя, люцерна, люпин, вика и др.), вызывая образование КОРНЕВЫХ КЛУБЕНЬКОВ, внутри которых бактерии присутствуют как ВНУТРИКЛЕТОЧНЫЕ СИМБИОНТЫ (бактерии питаются органическими соединениями, синтезированными растениями, а растения получают из клубеньков связанные соединения азота).

В корневых волосках бактерии образуют БАКТЕРОИДЫ – специфические формы бактерий рода Rhizobium, окруженные мембранами растительного происхождения – это неподвижные, утолщённые, разветвленные, грушевидные или почти сферические крупные образования.

Симбиотические азотфиксирующие бактерии рода Rhizobium, живущие в почве,прикрепляются к корневым волоскам растения-хозяина, вызывают их деформацию, скручивание и формирование инфекционной нити - слизистый тяж с размножающимися клетками ризобий. Нить передвигается по корневому волоску к клеткам эпидермиса растения.

Заражение клубеньковыми бактериями цитоплазмы растительной клетки вызывает её активное деление, а также деление соседних незараженных клеток, что приводит к образованию вздутия – клубенька.

В цитоплазме растительных кл еток клетки клубеньковых растений превращаются в бактероиды. Увеличиваясь в объеме, бактероиды занимают большую часть растительной клетки, которая, в свою очередь, также увеличивается.

Клубеньковые бактерии в форме бактероидов образуют НИТРОГЕНАЗНЫЙ ФЕРМЕНТАТИВНЫЙ КОМПЛЕКС, который восстанавливает молекулярный азот до аммиака. Аммиак вовлекается в ряд ферментативных реакций, приводящих к образованию аминокислот, идущих на биосинтез белка.

Различают АКТИВНЫЕ КУЛЬТУРЫ клубеньковых бактер ий – способны в симбиозе с бобовыми растениями фиксировать молекулярный азот атмосферы. Такие клубеньки окрашены в розовый цвет благодаря наличию в них пигмента ЛЕГГЕМОГЛОБИНА – гемоглобина бобовых растений. Благодаря леггемоглобину бактероиды получают кислород в количестве, достаточном для их роста и получения энергии.

При образовании небольшого количества крупных розовых клубеньков растения получают больше азота, повышается урожай.

Бобовые растения в симбиозе с клубеньковыми бактериями способны фиксировать в среднем до 200 кг азота на 1 га почвы, причем 2/3 азота бурт из воздуха.

НЕАКТИВНЫЕ КУЛЬТУРЫ клубеньковых бактерий не способны фиксировать молекулярный атмосферный азот и такие клубеньки мелкие, имеют зеленоватую окраску. Образование большого количества клубеньков не способствует усвоению азота, такие бактерии сами используют азот, который растения получают из почвы, то есть ведут паразитический образ жизни, при этом рост растений угнетается.

Азотфиксирующие клубеньки обнаружены у большого числа небобовых растений – ольхи, облепихи, злаковых, осоковых и др.

В практике сельского хозяйства для повышения урожайности растений используют препарат нитрагин, который приготавливают из культур клубеньковых бактерий (различают две формы нитрагина: ризотрин – смесь клубеньковых бактерий со стерильным торфом; и ризобин – высушенная культура клубеньковых бактерий с наполнителем, бентонит).