AZOSPIRILLUM: KENMERKEN, HABITAT, METABOLISME - BIOLOGIE - 2026

Azospirillum is een geslacht van vrijlevende gramnegatieve bacteriën die stikstof kunnen binden. Het staat al vele jaren bekend als een plantengroeibevorderaar, omdat het een gunstig organisme is voor gewassen.

Daarom behoren ze tot de groep van plantengroeibevorderende rhizobacteriën en zijn ze geïsoleerd uit de rhizosfeer van grassen en granen. Vanuit het oogpunt van landbouw is Azospirillum een ​​geslacht dat op grote schaal is bestudeerd vanwege zijn eigenschappen.

Door Frank Vincentz, van Wikimedia Commons

Deze bacterie kan de door planten uitgescheiden voedingsstoffen gebruiken en is verantwoordelijk voor het binden van stikstof uit de lucht. Dankzij al deze gunstige eigenschappen wordt het meegenomen in de formulering van biofertilizers voor toepassing in alternatieve landbouwsystemen.

Taxonomie

In 1925 werd de eerste soort van dit geslacht geïsoleerd en heette het Spirillum lipoferum. Pas in 1978 werd het geslacht Azospirillum gepostuleerd.

Twaalf soorten die tot dit bacteriële geslacht behoren, worden momenteel erkend: A. lipoferum en A. brasilense, A. amazonense, A. halopraeferens, A. irakense, A. Largimobile, A. doebereinerae, A. oryzae, A. melinis, A. canadense , A. zeae en A. rugosum.

Deze geslachten behoren tot de orde van Rhodospirillales en tot de subklasse van alphaproteobacteria. Deze groep kenmerkt zich door te geloven in minieme concentraties voedingsstoffen en door symbiotische relaties aan te gaan met planten, plantpathogene micro-organismen en zelfs met de mens.

Algemene kenmerken en morfologie

Het geslacht is gemakkelijk te herkennen aan zijn vibroid of dikke staafvorm, pleomorfisme en spiraalvormige mobiliteit. Ze kunnen recht of licht gebogen zijn, hun diameter is ongeveer 1 um en 2,1 tot 3,8 lang. De tips zijn over het algemeen scherp.

Bacteriën van het geslacht Azospirillum vertonen duidelijke beweeglijkheid en vertonen een patroon van polaire en laterale flagellen. De eerste groep flagellen wordt voornamelijk gebruikt om te zwemmen, terwijl de tweede betrekking heeft op beweging op vaste oppervlakken. Sommige soorten hebben alleen het polaire flagellum.

Door deze beweeglijkheid kunnen de bacteriën zich verplaatsen naar gebieden waar de omstandigheden geschikt zijn voor hun groei. Bovendien hebben ze een chemische aantrekkingskracht op organische zuren, aromatische verbindingen, suikers en aminozuren. Ze zijn ook in staat om naar gebieden met optimale zuurstofcontracties te gaan.

Bij ongunstige omstandigheden - zoals uitdroging of een tekort aan voedingsstoffen - kunnen de bacteriën de vorm van cysten aannemen en een buitenste laag ontwikkelen die is samengesteld uit polysacchariden.

De genomen van deze bacteriën zijn groot en hebben meerdere replicons, wat een bewijs is van de plasticiteit van het organisme. Ten slotte worden ze gekenmerkt door de aanwezigheid van poly-b-hydroxybutyraatkorrels.

Habitat

Azospirillum wordt aangetroffen in de rhizosfeer, sommige soorten bewonen voornamelijk het oppervlak van de wortels, hoewel er sommige soorten zijn die andere delen van de plant kunnen infecteren.

Het is geïsoleerd van verschillende plantensoorten over de hele wereld, van omgevingen met tropische klimaten tot regio's met gematigde temperaturen.

Ze zijn geïsoleerd uit granen zoals maïs, tarwe, rijst, sorghum, haver, uit grassen zoals Cynodon dactylon en Poa pratensis. Ze zijn ook gemeld in de agave en in verschillende cactussen.

Ze worden niet homogeen in de wortel aangetroffen, bepaalde stammen vertonen specifieke mechanismen om het inwendige van de wortel te infecteren en te koloniseren, en andere zijn gespecialiseerd in de kolonisatie van het slijmvliesgedeelte of beschadigde cellen van de wortel.

Metabolisme

Azospirillum vertoont een zeer divers en veelzijdig koolstof- en stikstofmetabolisme, waardoor dit organisme zich kan aanpassen en kan concurreren met de andere soorten in de rhizosfeer. Ze kunnen zich vermenigvuldigen in anaërobe en aërobe omgevingen.

Bacteriën zijn stikstofbindende middelen en kunnen ammonium, nitrieten, nitraten, aminozuren en moleculaire stikstof gebruiken als bron van dit element.

De omzetting van atmosferische stikstof in ammoniak wordt gemedieerd door een enzymcomplex dat bestaat uit het eiwit dinitrogenase, dat molybdeen en ijzer als cofactor bevat, en een ander eiwitgedeelte genaamd dinitrogenase-reductase, dat elektronen van de donor naar het eiwit overbrengt.

Evenzo zijn de enzymen glutaminesynthetase en glutamaatsynthetase betrokken bij de assimilatie van ammonium.

Interactie met de plant

De associatie tussen de bacterie en de plant kan alleen succesvol plaatsvinden als de bacterie in staat is om in de bodem te overleven en een aanzienlijke populatie wortels te vinden.

In de rhizosfeer wordt de afnemende gradiënt van voedingsstoffen van de wortel naar zijn omgeving gegenereerd door het exsudaat van de plant.

Door de hierboven genoemde chemotaxis en motiliteitsmechanismen kunnen de bacteriën naar de plant reizen en het exsudaat als koolstofbron gebruiken.

De specifieke mechanismen die de bacteriën gebruiken om met de plant om te gaan, zijn nog niet volledig beschreven. Het is echter bekend dat bepaalde genen in de bacterie bij dit proces betrokken zijn, waaronder pelA, sala, salB, mot 1, 2 en 3, laf 1, enz.

Toepassingen

Plantengroei bevorderende rhizobacteriën, afgekort PGPR voor het Engelse acroniem, vormen een bacteriegroep die de plantengroei bevordert.

Er is gerapporteerd dat de associatie van bacteriën met planten gunstig is voor de plantengroei. Dit fenomeen doet zich voor dankzij verschillende mechanismen die zorgen voor stikstoffixatie en de productie van plantenhormonen zoals auxines, giberillines, cytokinines en absisinezuur, die bijdragen aan de ontwikkeling van de plant.

Kwantitatief gezien is het belangrijkste hormoon auxine - indolazijnzuur (IAA), afgeleid van het aminozuur tryptofaan - en het wordt gesynthetiseerd door ten minste twee metabole routes in de bacteriën. Er is echter geen direct bewijs van de deelname van auxine aan het verhogen van de plantengroei.

De giberillines stimuleren, naast deelname aan de groei, de celdeling en kieming van het zaad.

De kenmerken van de planten die door deze bacterie worden geïnoculeerd, zijn onder meer een toename van de lengte en het aantal lateraal gelegen wortels, een toename van het aantal wortelharen en een toename van het drooggewicht van de wortel. Ze verhogen ook de cellulaire ademhalingsprocessen.

Referenties

1. Caballero-Mellado, J. (2002). Het geslacht Azospirillum. Mexico, D F. UNAM.
2. Cecagno, R., Fritsch, TE, & Schrank, IS (2015). De plantengroei-bevorderende bacteriën Azospirillum amazonense: genomische veelzijdigheid en fytohormoonpad. BioMed Research International, 2015, 898592.
3. Gómez, MM, Mercado, EC en Pineda, EG (2015). Azospirillum a rhizobacterium met mogelijk gebruik in de landbouw. Biological Journal of DES Agricultural Biological Sciences Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo, 16 (1), 11–18.
4. Kannaiyan, S. (Ed.). (2002). Biotechnologie van biomeststoffen. Alpha Science Int'l Ltd.
5. Steenhoudt, O., en Vanderleyden, J. (2000). Azospirillum, een vrijlevende stikstofbindende bacterie die nauw verbonden is met grassen: genetische, biochemische en ecologische aspecten. FEMS microbiology reviews, 24 (4), 487-506.
6. Tortora, GJ, Funke, BR, & Case, CL (2007). Inleiding tot microbiologie. Panamerican Medical Ed.