• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Bakterie brodawkowe

    Przeczytaj także...
    Rzewniowate (Casuarinaceae R. Br.) – rodzina roślin z rzędu bukowców (Fagales). Zalicza się tutaj 4 rodzaje z 95 gatunkami. We florze Polski brak przedstawicieli tej rodziny. Zasięg ich obejmuje obszar od wysp Oceanii, poprzez Australię, południowo-wschodnią Azję i Madagaskar.Soczewica jadalna (Lens culinaris Medik.) – gatunek rośliny jednorocznej lub dwuletniej z rodziny bobowatych. Rodzime obszary jego występowania to Grecja, Azja Zachodnia, Azja Środkowa, Kaukaz, Pakistan. Jest uprawiany w wielu krajach świata. W Polsce jest uprawiany, czasami (rzadko) dziczejący (efemerofit).
    Brodawki korzeniowe – struktury wytwarzane na korzeniach niektórych gatunków roślin stanowiące organy symbiozy między tymi roślinami i bakteriami. Brodawki powstają na korzeniach większości motylkowych (bobowatych) – u niemal wszystkich mimozowych, bobowatych właściwych i u mniej niż połowy przedstawicieli bryzelkowych. Ich wnętrze zamieszkują bakterie brodawkowe (bakterie azotowe) z rodzaju Rhizobium, Bradyrhizobium i Azorhizobium. Z kolei brodawki określane też jako ryzotomnia, będące wynikiem symbiozy z promieniowcami występują na korzeniach roślin z rodzajów: garbownik, komptonia, oliwnik, olsza, prusznik, rokitnik, głożyna, rzewnia, szeferdia, woskownica. W odpowiednich warunkach panujących w brodawce korzenia bakterie wiążą azot cząsteczkowy (N2) do przyswajalnej przez rośliny formy. W symbiozie tej bakterie otrzymują wyprodukowane przez roślinę węglowodany.
    Bakterie brodawkowe uczestniczą w symbiozie z roślinami. Bradyrhizobium w brodawkach korzeniowych soi.

    Bakterie brodawkowe, bakterie korzeniowe – glebowe bakterie azotowe z rodzaju Rhizobium, Bradyrhizobium, Azorhizobium, Sinorhizobium i Mesorhizobium żyjące w symbiozie z roślinami motylkowatymi, które tworzą na swych korzeniach narośla, tzw. brodawki korzeniowe. Poza wymiennymi grupami należącymi do α-proteobakterii w symbiozę z roślinami wchodzą także Gram-dodatnie bakterie Frankia indukujące brodawki u roślin należących do Betulaceae, Casuarinaceae, Myricaceae, Elaeagnaceae, Rhamnaceae, Rosaceae, Coriariaceae i Datisticaceae. Na początku XXI wieku odkryto, że brodawki korzeniowe u roślin bobowatych mogą być również indukowane przez bakterie nie należące do Rhizobiaceae. Są to bakterie z grupy Methylobacterium i Burkholderia.

    Różowate (Rosaceae Juss.) – rodzina roślin należąca do rzędu różowców. Jest szeroko rozprzestrzeniona na kuli ziemskiej. Należy do niej 90 rodzajów liczących ponad 2,5 tys. gatunków, spośród których dziko w Polsce występuje ok. 150. Rodzina o dużym znaczeniu gospodarczym. Należy do niej wiele uprawnych drzew i krzewów owocowych oraz roślin ozdobnych i leczniczych.Wiązanie azotu cząsteczkowego — zjawisko włączania atomów azotu pochodzących z cząsteczek tego pierwiastka (N2) w związki chemiczne. Azot cząsteczkowy jest stosunkowo słabo reaktywną jego postacią i jako gaz stanowi większość ziemskiej atmosfery. Nawet w wodzie większość azotu to rozpuszczony azot cząsteczkowy. Z drugiej strony, ma istotne znaczenie biologiczne, gdyż jako makroelement wchodzi w skład aminokwasów i nukleozydów oraz ich pochodnych, takich jak polipeptydy, białka, kwasy nukleinowe, ATP, NAD i in., a także chityny i innych związków (oraz metabolitów tych związków). Wiązanie azotu jest niezbędnym etapem biogeochemicznego cyklu azotu, dzięki któremu może on przejść z atmosfery do hydrosfery i litosfery, a przede wszystkim biosfery.

    Rośliny bobowate tworzą największą rodzinę na Ziemi liczącą około 18000 gatunków a ich sukces jest prawdopodobnie związany z symbiozą z bakteriami wiążącymi azot atmosferyczny.

    Bakterie te mają zdolność wiązania wolnego azotu (N2), dzięki czemu zaopatrują rośliny w azot (40-550 kg N/ha/rok). W wyniku tej symbiozy rośliny dają plony o dużej zawartości azotu.

    Każda roślina może współżyć tylko z określonym gatunkiem bakterii brodawkowych, np.:

    Azot (N, łac. nitrogenium) – pierwiastek chemiczny o liczbie atomowej 7, niemetal z grupy 15 (azotowców) układu okresowego. Stabilnymi izotopami azotu są N i N. Azot w stanie wolnym występuje w postaci dwuatomowej cząsteczki N2. W cząsteczce tej dwa atomy tego pierwiastka są połączone ze sobą wiązaniem potrójnym. Azot jest podstawowym składnikiem powietrza (78,09% objętości), a jego zawartość w litosferze Ziemi wynosi 50 ppm. Wchodzi w skład wielu związków, takich jak: amoniak, kwas azotowy, azotyny oraz wielu ważnych związków organicznych (kwasy nukleinowe, białka, alkaloidy i wiele innych). Azot w fazie stałej występuje w sześciu odmianach alotropowych nazwanych od kolejnych liter greckich (α, β, γ, δ, ε, ζ). Najnowsze badania wykazują prawdopodobne istnienie kolejnych dwóch odmian (η, θ).Torf – skała osadowa powstała w wyniku zachodzących w szczególnych warunkach przemian obumarłych szczątków roślinnych, najmłodszy węgiel kopalny. Zawiera mniej niż 60% węgla.
  • łubin współżyje z Bradyrhizobium sp.,
  • soja – Bradyrhizobium japonicum,
  • groch, bób i soczewica – Rhizobium leguminosarum bv. viceae,
  • fasola – R. leguminosarum bv. phaseoli,
  • koniczyna – R. leguminosarum bv. trifolii.
  • Rośliny tworzące brodawki korzeniowe są w stanie rozpoznać sygnał chemiczny od poszczególnych gatunków bakterii i ewolucyjnie dobierają optymalnego partnera. Relacje bakterii z rodzaju Burkholderia są mniej specyficzne. Mogą one wchodzić w symbiozę z wieloma gatunkami roślin.

    Pestycydy (łac. pestis – zaraza, pomór, caedo – zabijam) – substancje syntetyczne lub naturalne, stosowane do zwalczania organizmów szkodliwych lub niepożądanych, używane głównie do ochrony roślin uprawnych, lasów, zbiorników wodnych, ale również zwierząt, ludzi, produktów żywnościowych, a także do niszczenia żywych organizmów, uznanych za szkodliwe, w budynkach inwentarskich, mieszkalnych, szpitalnych i magazynach.Fasola (Phaseolus L.) – rodzaj roślin jednorocznych lub bylin należący do rodziny bobowatych. Pochodzi z Ameryki Południowej i do Europy dotarła po odkryciu Ameryki przez Krzysztofa Kolumba. Do rodzaju tego, liczącego ponad 30 gatunków, należą jedne z ważniejszych roślin uprawnych. W Polsce nie rosną dziko, wyłącznie jako rośliny uprawne. Gatunkiem typowym jest Phaseolus vulgaris.

    Dodatek małej ilości nawozu azotowego (nawożenie startowe) dostarcza roślinie we wczesnym okresie rozwoju pokarmu azotowego i zabezpiecza ją przed głodem azotowym w okresie między wyczerpaniem tego składnika z nasienia a początkiem symbiotycznego wiązania azotu z powietrza. Efektywność symbiozy między rośliną motylkowatą a bakteriami brodawkowymi zależy od: stosowanych pestycydów, zanieczyszczeń gleby metalami ciężkimi, jak również obecności bakteriofagów i niektórych szkodników glebowych (np. oprzędzika), które niszczą brodawki korzeniowe. Nadmierna chemizacja rolnictwa powoduje zubożenie gleb w bakterie brodawkowe, np. zaprawy nasienne opóźniają tempo wzrostu szczepów Rhizobium i Bradyrhizobium oraz zmniejszają liczebność i wielkość ich kolonii.

    Nitragina to preparat biologiczny (nawóz bakteryjny) zawierający specjalnie dopasowany szczep symbiotycznych bakterii brodawkowych przygotowany do zaprawienia nim nasion roślin motylkowych.Woskownicowce (Myricales) – monotypowy rząd wyróżniany w niektórych systemach klasyfikacyjnych roślin okrytonasiennych, zawierający jedną tylko rodzinę woskownicowatych (Myricaceae).

    Inokulacja rolnicza[]

    Chociaż bakterie brodawkowe znajdują się w glebie i zakażają korzenie samorzutnie, to w celu zwiększenia plonów roślin motylkowatych stosuje się szczepionki zawierające odpowiedni dla danego gatunku szczep lub mieszaninę szczepów bakterii. Najczęściej szczepienia dokonuje się poprzez zaprawianie nasion. Szczepionka powinna zawierać 10e7 -10e9 CFU/g; a na nasiono od 10e3 (np. koniczyny) do 10e5 (np. soi). Jednym z wielu komercyjnych produktów jest Nitragina. Bakterie muszą być żywe a giną w transporcie i podczas składowania preparatów. Szkodzi im także zamrażanie i temperatura powyżej 40 °C.

    PMID (ang. PubMed Identifier, PubMed Unique Identifier) – unikatowy identyfikator przypisany do każdego artykułu naukowego bazy PubMed.Gatunek (łac. species, skrót sp.) – termin stosowany w biologii w różnych znaczeniach, zależnie od kontekstu, w jakim występuje. Najczęściej pod pojęciem gatunku rozumie się:

    Szczepionki wytwarza się przez namnażanie na sterylnym podłożu bakterii do 10e9 - 10e10 CFU/ml. Produkt może być komercjalizowany jako pofermentacyjny płyn, koncentrat olejowy lub liofilizat. Również płyn pofermentacyjny lub jego zwirowany kondensat może być mieszany z suchym nośnikiem na przykład drobno zmielonym torfem. By pył ten był przylepny do nasion używany bywa lepik, na przykład bakteryjny ksantan.

    Bakterie azotowe, bakterie diazotroficzne – bakterie (a także archeany obecnie niezaliczane do właściwych bakterii) zdolne do diazotrofii, czyli przyswajania — przy użyciu enzymu nitrogenazy — azotu cząsteczkowego (N2) występującego w atmosferze. Bakterie azotowe mogą żyć wolno lub w symbiozie z roślinami i grzybami, która może przyjmować różne formy i stopień współzależności. Niektóre żyją w ryzosferze, na powierzchni korzeni, w przestworach międzykomórkowych. Jedne bezobjawowo kolonizują tkanki gospodarza, podczas gdy inne wywołują powstanie specjalnych narośli na korzeniach (bakterie brodawkowe). W zasadzie do bakterii azotowych należy zaliczać niektóre sinice, mimo że ze względu na to, że tradycyjnie były one w zakresie zainteresowania botaniki, a nie bakteriologii, czasem są ujmowane jako grupa odrębna. Diazotrofię stwierdzono u następujących sinic: Anabaena, Anabaenopsis, Chloroglea, Calothrix, Cylindrospermum, Gloeocapsa, Mastigocladus laminosus, Tolypothrix, Trichodesmium, Westiellopsis. Niewykluczone jest też, że zdolne do niej są niektórzy przedstawiciele Oscillatoriales. Część diazotroficznych sinic współtworzy porosty.Groch (Pisum L.) – rodzaj roślin jednorocznych z rodziny bobowatych. Obejmuje według różnych źródeł od 2 do 7 gatunków. W stanie dzikim rosną one w Azji południowo-zachodniej pomiędzy zachodnią Turcją, północnym Egiptem i północno-zachodnim Iranem. We florze Polski występuje tylko groch zwyczajny – zarówno jako dziko rosnący antropofit (podgatunek polny grochu zwyczajnego (P. sativum subsp. arvense), jak i roślina uprawna (groch zwyczajny typowy P. sativum L. subsp. sativum). Przedstawiciele rodzaju występują w naturze w miejscach skalistych, na przydrożach, w winnicach, na terenach ruderalnych. Nasiona grochu zwyczajnego są jadalne i znane są ze znalezisk w osadach ludzkich sprzed 9 tysięcy lat. Gatunek jest rozpowszechniony w uprawie na całym świecie w strefie umiarkowanej, wyhodowano jego liczne odmiany. Na grochu zwyczajnym prekursor genetyki – Grzegorz Mendel – prowadził fundamentalne badania nad dziedziczeniem. Ich efektem było odkrycie tzw. praw Mendla.

    Do izolacji lokalnych szczepów można użyć selektywnego bezazotowego podłoża z 0.05% agaru (soft agar). Bakterie będą się namnażać w mikroaorofilnej strefie parę mm pod powierzchnią. Szczepy lokalne mogą być lepsze niż wprowadzane. Na YMB/A (typowe podłoża) kwasogenne Rhizobium, Sinorhizobium dzielą się co 2-4 h, Bradyrhizobium alkalizujące podłoże co 6-8 h, więc na powstanie 1mm koloni potrzeba tygodnia. Przy masowej produkcji bakterie dobrze rosną z dodatkiem serwatki do 10e10/ml w 297 K.

    Bobowate, motylkowate (Fabaceae Lindl., Papilionaceae Giseke) – rodzina roślin należąca do rzędu bobowców (Fabales Bromhead). Należy do niej około 9,4% spośród wszystkich gatunków roślin dwuliściennych. Obejmuje w tropikach często rośliny drzewiaste, w klimacie umiarkowanym – głównie rośliny zielne. Symbioza z bakteriami brodawkowymi umożliwia wykorzystanie azotu atmosferycznego.Metale ciężkie – nieprecyzyjne pojęcie określające różnie definiowany zbiór metali i półmetali charakteryzujących się dużą gęstością, często także właściwościami toksycznymi. W rozmaitych publikacjach spotkać można znacząco różniące się wartości graniczne gęstości, powyżej których dany pierwiastek uznawany jest za metal ciężki: 3,5, 4, 4,5, 5, 6 i 7 g/cm³. Istnieje również szereg definicji opartych na liczbie atomowej – np. metale i półmetale o liczbie atomowej większej od 11 (sód) lub 20 (wapń) lub liczbie masowej. Istnieją również definicje oparte na wybranych własnościach chemicznych, np. liczbie akceptorowej (kwasowość Lewisa) oraz definicje zbudowane na podstawie zakresu zastosowań, obejmujące np. przydatność do wyrobu amunicji strzeleckiej lub osłon zatrzymujących promieniowanie jonizujące.

    Bibliografia[]

    1. Gabryś Halina: Gospodarka azotowa W: Fizjologia roślin (red. Kopcewicz Jan, Lewak Stanisław). Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 2002, s. 246-259. ISBN 8301137533.
    2. DJ. Gage. Infection and invasion of roots by symbiotic, nitrogen-fixing rhizobia during nodulation of temperate legumes. „Microbiol Mol Biol Rev”. 68 (2), s. 280-300, 2004. DOI: 10.1128/MMBR.68.2.280-300.2004. PMID: 15187185. 
    3. A. Sy, E. Giraud, P. Jourand, N. Garcia i inni. Methylotrophic Methylobacterium bacteria nodulate and fix nitrogen in symbiosis with legumes. „J Bacteriol”. 183 (1), s. 214-220, 2001. DOI: 10.1128/JB.183.1.214-220.2001. PMID: 11114919. 
    4. L. Moulin, A. Munive, B. Dreyfus, C. Boivin-Masson. Nodulation of legumes by members of the beta-subclass of Proteobacteria. „Nature”. 411 (6840), s. 948-950, 2001. DOI: 10.1038/35082070. PMID: 11418858. 
    5. KD. Heath, P. Tiffin. Stabilizing mechanisms in a legume-rhizobium mutualism. „Evolution”. 63 (3), s. 652-662, 2009. DOI: 10.1111/j.1558-5646.2008.00582.x. PMID: 19087187. 
    6. P. Gyaneshwar, AM. Hirsch, L. Moulin, WM. Chen i inni. Legume-nodulating betaproteobacteria: diversity, host range, and future prospects. „Mol Plant Microbe Interact”. 24 (11), s. 1276-1288, 2011. DOI: 10.1094/MPMI-06-11-0172. PMID: 21830951. 
    7. van Rensburg HJ, Strijdom BW. Effectiveness of Rhizobium strains used in inoculants after their introduction into soil. „Appl. Environ. Microbiol.”. 49 (1), s. 127–131, January 1985. PMID: 16346692 (ang.). 
    Chemizacja rolnictwa - metoda intensyfikacji produkcji rolnej, głównie roślinnej, przez zwiększenie zużycia agrochemikaliów. Stosowane środki, obok skutków oczekiwanych w postaci efektów produkcyjnych, powodują również skutki o charakterze negatywnym. Ich uboczne działanie polega m.in. na zaleganiu w glebie przez określony czas oraz oddziaływaniu na procesy biochemiczne mikroorganizmów glebowych, co prowadzi do załamania równowagi biologicznej środowiska glebowego, pogorszenia warunków fizycznych i chemicznych gleby. Wskutek nadmiernego stosowania agrochemikaliów i nieuwzględniania przyrodniczych zasad płodozmianu, w wielu krajach doprowadzono m.in. do zmęczenia gleb, które stało się problemem gospodarczym, zagrażającym w istotny sposób perspektywicznym planom zaopatrzenia ludności tych krajów w żywność. Ekologiczne skutki chemizacji gleby wykraczają daleko poza to środowisko. Przemieszczanie się środków chemicznych z gleby do innych ekosystemów powoduje: eutrofizację wód, zanieczyszczenie powietrza i przenoszenie skażeń na duże odległości, kumulację substancji chemicznych w roślinach, czego efektem jest skażenie wszystkich ogniw łańcucha pokarmowego.Bób (Vicia faba L.) – gatunek jednorocznej rośliny z rodziny bobowatych (Fabaceae Lindl.). Jest uprawiany jako warzywo. Dziko rośnie w północnej Afryce i w Iranie, jest uprawiany w wielu krajach świata.



    w oparciu o Wikipedię (licencja GFDL, CC-BY-SA 3.0, autorzy, historia, edycja)

    Warto wiedzieć że... beta

    Garbownikowate (Coriariaceae) – monotypowa rodzina klasyfikowana do rzędu dyniowców. Obejmuje jeden rodzaj garbownik (Coriaria) liczący w zależności od ujęcia od 12 do 16 gatunków. Rośliny te występują w obszarze śródziemnomorskim (tylko C. myrtifolia), w rejonie Himalajów i Chin (cztery gatunki), Japonii (tylko C. japonica), Nowej Zelandii (osiem gatunków). Na wyspach Pacyfiku oraz w Andach od Meksyku po Argentynę rośnie C. ruscifolia. Niektóre gatunki są silnie trujące, bywają też sadzone jako rośliny ozdobne.
    Koniczyna (Trifolium L.) – rodzaj roślin z rodziny bobowatych. Około 300 gatunków. Występuje w klimacie umiarkowanym wilgotnym Europy, Ameryki Północnej i Azji. W Polsce rośnie dziko ponad 20 gatunków, kilka jest uprawianych. Gatunkiem typowym jest Trifolium pratense L..
    Bradyrhizobium – grupa bakterii współżyjących z roślinami motylkowymi, zdolne do wiązania azotu atmosferycznego. Powodują wytwarzanie na korzeniach charakterystycznych brodawek.
    Łubin (Lupinus L.) – rodzaj roślin należących do rodziny bobowatych. Liczy około 150–200 gatunków, szeroko rozprzestrzenionych w obszarze śródziemnomorskim (podrodzaj Lupinus) i obu Amerykach (podrodzaj Platycarpos (Wats.) Kurl.). Gatunkiem typowym jest Lupinus albus L.
    Nawozy azotowe – nawozy, które zawierają główny składnik pokarmowy roślin – azot – niezbędny do syntezy m.in. białek, często w formie bezpośrednio przyswajalnej przez rośliny, rzadziej w formie przyswajalnej po przemianach zachodzących w glebie.
    Szakłakowate (Rhamnaceae L.) – rodzina roślin należąca do rzędu szakłakowców. Rosną głównie w klimacie zwrotnikowym i międzyzwrotnikowym, nieliczne tylko gatunki w klimacie umiarkowanym. We florze Polski występują dwa rodzaje tej rodziny – kruszyna (Frangula) i szakłak (Rhamnus).
    Brzozowate (Betulaceae A. Gray) – rodzina zaliczana w zależności od ujęcia systematycznego do rzędu bukowców lub leszczynowców. Obejmuje drzewa i krzewy strefy umiarkowanej głównie półkuli północnej. W wąskim ujęciu (np. system Reveala) obejmuje 2 rodzaje (olsza i brzoza), w ujęciu szerszym (np według systemu APG II i Angiosperm Phylogeny Website) zalicza się tu 6 rodzajów.

    Reklama

    Czas generowania strony: 0.045 sek.