Клубеньковые бактерии на корнях бобовых и других растений, значение в природе

Первый вид Rhizobia (Rhizobium leguminosarum) был идентифицирован в 1889 году, а все последующие виды были отнесены к роду Rhizobium. Однако более поздние методы анализа заставили пересмотреть эту классификацию, и теперь многие из этих бактерий отнесены к другим родам. Термин «Rhizobium» до сих пор иногда используется как единственный термин от термина «клубеньки бактерий» (rhizobia).

Большинство исследований проводилось на симбиотических видах с культурными представителями семейства бобовых (например, клевер, фасоль и соя). Однако в последнее время некоторые данные были получены и по диким видам бобовых.

Что делать в такой ситуации? Для начала рекомендуем. В этой статье подробно описаны методы борьбы с паразитами. Также рекомендуем обратиться к специалисту.

Клубеньковые бактерии не могут фиксировать азот самостоятельно и требуют для этого растения-хозяина.

Что такое клубеньковые бактерии

Более 2000 лет назад фермеры заметили, что бедная истощенная почва дает урожай после выращивания на ней бобовых. Следующие попытки раскрыть тайну были в 1838 году: Ж.-Б. Буссенго решил, что листья бобовых растений фиксируют азот, но эксперименты с неблагоприятной водной средой этого не подтвердили. Azotobacter chroococcum (6 видов рода Azotobacter) был открыт в 1901 году. Первый препарат на основе «наземных» бактерий — нитрагин — был создан в 1897 году.

Ризобиум (от греч. Riza — корень и bios — жизнь) — гетерогенная группа азотфиксирующих бактерий, обитающих в почве, в корневых клубеньках бобовых в симбиозе с ними.

Все клубеньковые бактерии микроаэрофильные. Для них характерна палочко-овальная форма. Rhizobium (Rhizobiales) относится к тем, кто способен преобразовывать газообразную форму азота в растворимую форму, которая может усваиваться растениями. Факты:

  1. По степени воздействия микроорганизмов на посевы они делятся на активные (эффективно обогащают почву), неактивные и неактивные (малоэффективные).
  2. При отсутствии влаги они не размножаются, поэтому в засушливом климате специально зараженные растения внедряют глубже в почву.
  3. Оптимальная температура размножения для всех азотфиксирующих видов составляет 20-30 ° C, но рост продолжается при 0-35 ° C. Лучшая почва (pH) — нейтральная, около 6,5-7,1, но кислота вызывает гибель колоний.
  4. Благодаря опытам Московской сельскохозяйственной академии выяснилось, что даже при отсутствии «доноров» бактериальный материал не покидает почву до 50 лет.
  5. Микроорганизмы способны выжить даже в условиях после атомного взрыва, противостоять гамма-излучению и ультрафиолетовому свету, солнечной радиации, но они не могут жить при высоких температурах.
  6. Микроорганизмы имеют огромное значение для развития корней.
Читайте также:  Токсоплазмоз: кто возбудитель, микробиологические свойства и характеристика

Благоприятные условия и жизнь бактерий внутри клубенька

Клубеньковые бактерии демонстрируют различную эффективность азотфиксации в зависимости от условий, в которых они живут и размножаются. Это кислотность почвы, ее влажность, а также наличие органических веществ (углеводов), калия, фосфора. Совсем недавно было обнаружено положительное влияние на клубеньковые бактерии молибдена. Его препараты вместе с известкованием приводят к значительному увеличению количества белка в зернах бобовых. Действие бора и молибдена обусловлено тем, что они принимают участие в работе ферментов дегидрогеназ.

Встречаются клубеньковые бактерии с разной степенью азотфиксации. Чувствительность к условиям среды обитания во многом зависит от растений-хозяев и их требований к качеству почвы. Следовательно, клубеньковые микроорганизмы корней клевера более устойчивы к повышенной кислотности почвы, чем их родственные им сородичи с люцерной.

Оптимальная температура для этих микроорганизмов составляет 24-26 ° C. Их препараты могут храниться в неактивном состоянии при температурах от –2 до –4 ° C.

Их появление в клетках корня начинается с их проникновения через корневые волоски. Сначала внутри волос образуется прядь, затем бактерии проникают в корни растений, стимулируя их рост и образование узелков. По современным данным, клубеньковые бактерии могут жить только в корневых клетках полиплоидных растений (несущих большее количество хромосомных наборов.

Роль клубеньковых бактерий в природе

Помимо фиксации атмосферного азота, в природе очень велика роль клубеньковых бактерий. В процессе размножения они «занимаются» синтезом витаминов, природных антибиотиков, способствуют развитию сначала корня, а затем почек. Преимущество в том, что почвенные бактерии, фиксирующие азот благодаря симбиозу с растениями:

  • может использоваться как метод самоочистки почв, загрязненных тяжелыми металлами с минерализующими факторами (природными / промышленными);
  • разлагают некоторые соединения, содержащие хлор.
  • синтезируют фитогормоны, стимулирующие рост растений;
  • они являются частью круговорота вещества — азота;

Функции клубеньковых бактерий

Ученые установили целый перечень функций, выполняемых этими микроорганизмами:

  • выделение веществ, способствующих активации роста корневой системы;
  • повысить урожайность зернобобовых культур;
  • повышение плодородия почвы.
  • усвоение различных углеводных соединений;
  • ассимиляция поливалентных спиртов;
  • усвоение молекулярного азота в симбиозе с растениями;
  • усвоение органических кислот;
Читайте также:  Как лечить возвратный тиф

Это видео о клубеньковых бактериях.

Активность выполнения перечисленных функций зависит от ряда причин, в том числе:

  • наличие достаточного количества кислорода;
  • кислотно-щелочной баланс почвы;
  • наличие в земле большого количества микроэлементов.
  • показатели температуры окружающей среды — при повышенных температурах прекращают активную жизнь;
  • осветительные приборы;

Фиксация атмосферного азота прокариотами зависит от воздействия внешних условий. Например, при высоком содержании в почве азотной кислоты и солей аммония скорость азотфиксации снижается, а при их недостатке — наоборот, увеличивается. Это связано с тем, что соединения азота в растении и почве блокируют притяжение своих новых «порций» из атмосферы. На эту способность также влияет молибден: при добавлении в почву активируется процесс притяжения азота. Это связано с тем, что молибден входит в состав ферментов, фиксирующих атмосферный азот.

Бобовые растения и клубеньковые бактерии

Как взаимодействуют бобовые и клубеньковые бактерии? После заражения растения-продуценты усваивают азот из воздуха, превращая его в соединение, пригодное для питания не только паразита, но и «хозяина». Существует несколько теорий относительно того, как отдельные элементы образуют бактериальные узелки. Растения заражены:

  • проникновение сквозь молодые верхушки корня;
  • благодаря бактериям-компаньонам.
  • проникновение сквозь корневые волоски;
  • через повреждение тканей;

Бактерии-симбионты рода Rhizobium, проникая в корень, проникают в его ткани, легко проходя межклеточное пространство группами или одиночными клетками (как у люпина). Чаще при размножении клетка образует инфекционные нити (нити, колонии). Их количество варьируется в зависимости от вида растений. Обычны обычные инфекционные нити, которые образуют единую шишку.

Фиксация азота бактериями

Ценность фиксации азота бактериями огромна: она не только восстанавливает почву, но и позволяет выращивать более богатые урожаи, чем гумус или химические удобрения. Вещество взаимодействует с азотфиксатором:

  • в Rhizobium (клубеньковые бактерии) — только в присутствии магния, серы, железа.
  • у Azotobacter («автономный», не требующий присутствия растения) — от ферментов, за счет кислорода в клетке;

Азотфиксирующие растения

Для растений сгруппированы виды, на которые делятся азотфиксирующие бактерии. В сельском хозяйстве принимают во внимание, что бобовые — не единственные «хозяева» природных удобрений, способствующих усвоению атмосферного азота. Есть несколько растений, корневища которых являются благоприятной средой обитания для таких микроорганизмов. Это включает:

  • арахис;
  • виноградник;
  • ольха;
  • представители семейства бобовых;
  • люпин;
  • соя;
  • люцерна;
  • донник;
  • сераделла;
  • фасоль;
  • клевер;
  • чаща леса.
  • горох;
  • бобы;
  • рейтинг;
  • горох коровий;
Читайте также:  Лямблии в печени: как определить и вывести таблетками и народными средствами

интересно, что эти микроорганизмы полиморфны, то есть форма их может быть абсолютно разной: от овальной до нитчатой. Также они могут быть мобильными или потерять эту способность. В основном для молодых представителей характерна форма палки, которая со временем деформируется. Такие изменения вызваны накоплением большого количества питательных веществ.

Клубеньковые бактерии: примеры пользы

Этот вид бактерий способен накапливать азот, что очень важно не только для самого растения, но и для сельского хозяйства в целом. Симбиоз между плантацией и прокариотами значительно увеличивает урожайность. Кроме того, многие фермеры и дачники дополнительно подкармливают плантации, производя удобрения из бактериальных форм, образующих клубеньки. Применяется для обработки семян бобовых. Такая обработка позволяет активировать процесс дальнейшего заражения корневищ.

Еще один пример преимуществ таких прокариот — участие в круговороте азотистых соединений в природе. Такой вывод обусловлен тем, что, по статистике, на 1 га посаженных бобовых, достигших периода плодоношения и вступивших в симбиоз с прокариотами этого типа, связывается в среднем 100-400 килограммов азота.

В процессе своего размножения они синтезируют витамины, антибиотические вещества природного происхождения, способствующие ускоренному развитию корневой системы. Они также ускоряют рост растений, синтезируя фитогормоны.

Питание клубеньковых бактерий

Эти бактериальные формы питаются соединениями, которые вырабатываются флорой, в обмен на захват азота из воздуха и придание ему формы, пригодной для поглощения растениями. Затем из корневой системы извлекают углеводные соединения. Помимо углеводов, они могут поглощать сахар, аминокислоты и другие вещества, выделяемые корневой системой.

Благодаря такому сосуществованию вокруг корневой системы образуется ризосфера — слой почвы, насыщенный полезными веществами и питательными веществами, переработанный мертвой флорой. Такие полезные вещества доступны для питания растений и самих бактериальных клеток, что подтверждает факт взаимовыгодного бактериально-растительного симбиоза.

Победить паразитов можно!

— Надежное и безопасное избавление от паразитов за 21 день!

  • Он выводит из организма продукты жизнедеятельности паразитов.
  • Защищает печень, сердце, легкие, желудок, кожу от паразитов;
  • Эффективно уничтожает большинство видов гельминтов за 21 день.
  • В состав входят только натуральные компоненты;
  • Абсолютно безопасно;
  • Не вызывает побочных эффектов;

Теперь действует программа льготной бесплатной упаковки. Читать .

Ссылка на основную публикацию