Свободноживущие аэробные азотфиксаторы

Семейство Azotbacteriaceae

Клетки крупные, большей частью от палочковидных с тупыми концами до овальных, но их морфология резко меняется со временем или при изменении условий роста. Клетки часто образуют пары. Подвижные перетрихи или лофотрихи, встречаются неподвижные формы. Грамотрицательные, могут быть грамвариабельными. Спор не образуют, но некоторые виды образуют покоящиеся формы - цисты. Гетеротрофы. Способны фиксировать молекулярный азот в безазотистой среде с органическим источником углерода. Образуют слизистые капсулы. Некоторые штаммы образуют флуоресцирующие пигменты. Аэробы, но способны расти и фиксировать азот и при пониженном давлении кислорода. Каталазоположительные за исключением р. Derxia. Мезофильные обитатели почвы, воды и поверхности листьев.

Род Azotobacter

Крупные овальные клетки 2 мкм и более в поперечнике, длина варьирует вплоть до кокковидной формы. Встречаются поодиночке, парами, неправильными группами, редко образуют цепочки более чем из четырех клеток. Отмечается выраженный полиморфизм. Образуют толстостенные цисты. Могут вырабатывать большое количество капсульной слизи. Перетрихи или неподвижны. Грамотрицательны или грамвариабельны. Некоторые штаммы синтезируют водорастворимый пигмент, дающий в ультрафиолетовых лучах зелёную флуоресценцию. Фиксируют молекулярный азот в присутствии органического источника углерода. Для фиксации азота требуется молибден, который может быть заменен ванадием. Желатин не разжижают. Каталазоположительные. Оптимальная температура роста 20-30°С. Диапазон рН 4,8-8,5 при оптимуме 7,0-7,5.

Встречаются в почве и в воде.

Содержание Г+Ц в ДНК от 63 до 66 мол. %.

Род Beijerinckia

Прямые, слегка изогнутые или грушевидные палочки с явно закругленными концами, иногда клетки могут раздваиваться или ветвиться. На каждом конце клетки имеются характерные крупные, сильно преломляющие свет липоидные (поли-b-оксибутират) тельца. Перетрихи или неподвижны. Некоторые виды образуют цисты и капсулы. Грамотрицательные. В жидких средах не образуют поверхностной пленки, но вся среда превращается в гомогенную, очень вязкую, полупрозрачную массу. При выращивании некоторых видов среда становится опалесцирующей и мутной, но клейкая слизь не образуется. На агаровой среде вырастают огромные колонии с гладкой, складчатой или ребристой поверхностью. Слизь очень плотная, клейкая или эластичная, она затрудняет удаление части колонии петлей.

Аэробы, но могут расти и фиксировать азот при пониженной концентрации кислорода. Каталазоположительные. Температурный предел роста 10-35°С, при оптимуме 20-30°С. Клетки толерантны к кислоте, растут в пределах рН от 3 до 10. В нейтральных и щелочных средах образуется кислота, в сильнокислых средах образуются щелочные вещества, которые повышают рН среды. Используют глюкозу, фруктозу и сахарозу с образованием СО₂ и небольших количеств уксусной кислоты, поэтому при росте рН среды снижается. На пептонном агаре или бульоне не растут. При старении колонии принимают рыжевато-розовый-светлокоричневый цвет.

Содержание Г + Ц в ДНК от 554,7 до 60,7 мол. %.

Встречаются в почвах, особенно часто - в тропических.

Палочковидные бактерии азотфиксаторы, симбионты бобовых растений.

Семейство Rhizobiaceae

Палочковидные клетки, спор не образуют, грамотрицательные, подвижные монотрихи или перетрихи. Аэробы. Используют углеводы с образованием кислоты без образования газа. Во время роста на углеводных средах образуют много внеклеточной слизи.

Род I. Rhizobium

Бактерии имеют форму палочек, в неблагоприятных условиях полиморфны, подвижны, перетрихи или монотрихи, грамотрицательны. Спор не образуют, при росте на углеводных средах образуют много слизи. Гетеротрофы, аэробы, желатин не разжижают или разжижают очень медленно в течение 2-х месяцев. Казеин и агар не гидролизуют. Не образуют или почти не образуют сероводорода. Целлюлозу и крахмал не гидролизуют. Моно- и дисахариды и спирты усваивают с образованием кислоты без газа. Источники азота - соли аммония, нитраты и большинство аминокислот. Температурный оптимум 25-30°С, оптимум рН 5,0-8,5.

Для представителей рода характерна способность инфицировать корневые волоски бобовых растений и вызывать образование корневых клубеньков, в которых бактерии растут как внутриклеточные симбионты. Все штаммы обнаруживают специфичность в отношении растений-хозяев. Бактерии обычно находятся в клубеньках в виде полиморфных форм - бактероидов, заключенных по одной или небольшими группами в образованные растением пленчатые мешки. Для бактероидов характерна фиксация молекулярного азота и включение его в соединения, пригодные для использования растением-хозяином. Содержание Г + Ц в ДНК от 59,1 до 65,5 мол. %.

Представители этого рода - обычные обитатели почвы.

Род II. Agrobacterium

Палочки, подвижны, передвигаются при помощи 1-4 жгутиков. Спор не образуют. Грамотрицательны. Гетеротрофы. Аэробы. Углеводы усваивают с образованием кислоты и иногда газа. Целлюлозу, крахмал, агар, хитин и казеин не гидролизуют. Желатин не разжижают или разжижают медленно за несколько недель. На висмут-сульфитном агаре обычно образуют сероводород. Рост на средах с углеводами обычно сопровождается образование обильной внеклеточной полисахаридной слизи. Колонии не пигментированы. Источник азота - соли аммония, нитраты, некоторые аминокислоты. Температурный оптимум 25-30°С, рН 6,0-9,0.

Каталазо- и оксидазоположительные, расщепляют уреазу.

Представители этого рода вызывают разрастание стебля у различных растений, в которых они обитают как внутриклеточные паразиты. Бактерии внедряются в ткань хозяина через существующие повреждения, способность проникать непосредственно в ткани хозяина отсутствует. Предпочтение хозяина выражено нерезко. Вызываемые бактериями заболевания растений известны как галл корончатый (бактериальный), корень волосяной и рак стеблей бактериальный. Опухоли саморазмножаются и способны трансплантироваться. Индукция опухолей коррелирует с присутствием в клетках бактерий Т - плазмиды. Агробактерии обитают в почве, онкогенные штаммы встречаются в тех почвах, куда ранее попадал пораженный растительный материал.