Rhizobium
Die Rhizobien oder Rhizobia (Gattung Rhizobium), sind aerobe Bodenbakterien, die zur Familie der Rhizobiaceae gehören. Diese Bakterien haben die Fähigkeit, eine Symbiose mit Pflanzen der Familie der Rhizoctonia einzugehen Fabaceae sie bilden Knöllchen, die insbesondere bei Hülsenfrüchten wie Erbsen, Bohnen, soja, Erdnüssen, Klee, Luzerne usw. zu finden sind.
Diese Symbiose verleiht den Fabaceae die einzigartige Fähigkeit unter den Feldfrüchten, Luftstickstoff zu binden und sich davon zu ernähren. Nur eine Nicht-Leguminose wurde identifiziert, die in der Lage ist, sich mit Rhizobien zu verbinden, umstickstofffixierende Knöllchen zu bilden: Parasponia.
Unter Bedingungen, in denen der kombinierte Stickstoff begrenzt ist, induzieren die Rhizobien die Bildung von Knöllchen an den Wurzeln oder Stängeln der Leguminosen. Diese Nodien stellen echte Stoffwechselorgane zwischen den Bakterien und den Pflanzen dar.
Diese Symbiose zum gegenseitigen Nutzen ermöglicht es den Bakterien, von einem außergewöhnlich günstigen Mikrohabitat zu profitieren, da die Fabaceae sie mit kohlenstoffhaltigen Substraten aus der Photosynthese versorgen. Im Gegenzug fixieren und reduzieren die Bakterien den atmosphärischen Stickstoff zu Ammonium, das direkt von den Wirtspflanzen aufgenommen werden kann.
Es gibt verschiedene Stämme von Rhizobium für jede Art von Leguminosen. Wenn diese Stämme in der Natur nicht vorkommen oder wenig wirksam sind, können bessere Inokulum-Stämme künstlich eingeführt werden.
Einige Rhizobium-Varianten können Knöllchen bilden und dabei nur geringe oder gar keine Stickstoffmengen binden, während andere bis zu 600 kg Stickstoff pro Hektar binden können.
Die Piliferen-Zellen der Wurzeln von Fabaceae (Fabaceae) geben chemische Erkennungsstoffe (Typ Flavonoide/Isoflavonoide) ab. Diese Exsudate locken die Bakterien an, die im Gegenzug Nodulationsfaktoren (Nodulationsfaktoren) synthetisieren und absondern. Diese "Nodulationsfaktoren" unterscheiden sich je nach Rhizobienspezies und haben eine spezifische antigene Struktur, die von der Pflanze erkannt wird.
Das Bakterium wird von der Angiosperme spezifisch erkannt, die durch Invagination der Plasmamembran einen infektiösen Strang bildet. Der Strang bildet sich immer zuerst an der Spitze eines Saughaares und wächst dann bis zu den Zellen der Wurzelrinde. Wenn die Bakterien diesen Bereich erreichen, infizieren sie die Zellen. Ihre intrazelluläre Präsenz induziert die Expression von Genen für Noduline, Proteine, die die Dedifferenzierung der Rindenzellen auslösen. Letztere vermehren sich und bilden eine Ausstülpung, die als Knötchen bezeichnet wird und mit den Leitgefäßen der Pflanze verbunden ist, die die Energieversorgung des Systems sicherstellen.
Die Bakterien bleiben durch die Plasmamembran des Wirts vom Zytoplasma isoliert. Sie werden nach und nach in Vesikeln, den sogenannten Symbiosomen, zusammengefasst. Gleichzeitig synthetisieren die Zellen des Knötchens unter der Einwirkung eines Nodulins Leghämoglobin, das den Knötchen Sauerstoff entzieht, indem es ihn einfängt. Sauerstoff denaturiert das Enzym (Nitrogenase), so dass das Milieu anaerob sein muss. Schließlich sondert die Pflanze Peptide ab, die in die Bakterienzelle eindringen und deren Teilung am Ende der Mitose blockieren, so dass das Rhizobium allmählich weiter wächst.()
