Bradyrhizobium

Bradyrhizobium
Skær gennem en sojaknude ( Glycine max ). Billedet viser en plantecelle med bakterien Bradyrhizobium japonicum indeni.
videnskabelig klassifikation
Domæne:bakterieType:ProteobakterierKlasse:Alfa proteobakterierBestille:RhizobiumFamilie:BradyrhizobiaceaeSlægt:Bradyrhizobium
Internationalt videnskabeligt navn
Bradyrhizobium Jordan 1982
Synonymer
Agromonas Ohta og Hattori 1985
Arter [2]
B. arachidis Wang et al . 2013 B. betae Rivas et al . 2004 B. canariense Vinuesa et al . 2005 B. cytisi Chahbourne et al . 2011 B. daqingense Wang JY et al . 2012 B. denitrificans (Hirsch og Müller 1986) van Berkum et al . 2011 B. diazoefficiens Delamuta et al 2013 B. elkanii Kuykendall et al . 1993 B. ganzhouense Lu et al . 2014 B. huanghuaihaiense Zhang et al . 2012 B. icense Durán et al . 2014 B. ingae da Silva et al . 2014 B. iriomotense Islam et al . 2010 B. japonicum (Kirchner 1896) Jordan 1982 symbiovar genistearum [1] symbiovar glycinearum [1] B. jicamae Ramírez-Bahena et al . 2009 B. lablabi Chang et al . 2011 B. liaoningense Xu et al . 1995 B. lupini Peix et al . 2015 B. manausense Silva et al . 2014 B. neotropicale Zilli et al . 2014 B. oligotrophicum (Ohta og Hattori 1985) Ramírez-Bahena et al . 2013 B. Ottawaense Yu et al . 2014 B. pachyrhizi Ramírez-Bahena et al . 2009 B. paxllaeri Durán et al . 2014 B. retamae Guerrouj et al . 2013 B. rifense Chahboune et al . 2012 B. valentinum Durán et al . 2014 B. yuanmingense Yao et al . 2002
Systematik hos Wikispecies Billeder på Wikimedia Commons DET ER   956850 NCBI   374

Bradyrhizobium  (lat.)  er en slægt af gram-negative jordbakterier , hvoraf nogle arter er i stand til nitrogenfiksering .

Karakteristika

Arter af slægten Bradyrhizobium  er gram-negative baciller med en enkelt polær eller subpolær flagelum . De er almindelige jordorganismer og er i stand til at indgå i et symbiotisk forhold med bælgplanter . Ligesom andre knudebakterier er de i stand til at fiksere atmosfærisk nitrogen i en form, der er tilgængelig for andre organismer. I modsætning til Rhizobium- arter , som betragtes som hurtigtvoksende knudebakterier, er de langsomt voksende organismer. I flydende medier eller afkog tager Bradyrhizobium- arter 3 til 5 dage for at forårsage betydelig uklarhed af mediet og 6 til 8 timer for at fordoble deres population. De vokser bedst på et medium med pentoser som kulstofkilde [3] . Nogle stammer (f.eks. USDA 6 og CPP) er i stand til at oxidere kulilte aerobt [4] . Under de mikroaerobe forhold for planterødder, når iltindholdet er ekstremt lavt, skifter nogle arter, såsom B. japonicum , til nitrat-respiration , hvor NO 3 - er den terminale elektronacceptor , reduceret til NO 2 - [5] [ 6] .

Fotosyntese

For den type, der er repræsentativ for slægten, Bradyrhizobium japonicum , og den fotosyntetiske stamme Bradyrhizobium BTAi1, blev muligheden for at fiksere CO 2 i Calvin-cyklussen vist . Fotosyntetisk Bradyrhizobium er i stand til at indgå i symbiose med semi-vandplanter fra slægten Aeschynomene .

Det er mærkeligt, at sådanne bakterier ikke har standard nodABC- gener, hvilket betyder, at de danner en symbiose efter en helt ny, ukendt mekanisme uden brug af Nod-faktorer. Ifølge de seneste data kræver denne proces CbbL- proteiner , som tilhører Rubisco -gruppen . Tilpasning til vandmiljøet har fået disse bakterier til at udvikle en usædvanlig evne til at danne knuder ikke kun på rødderne, men også på stænglerne af Aeschynomene [7] .

En anden usædvanlig repræsentant for denne gruppe er Bradyrhizobium sp. ORS278, en tropisk fotosyntetisk bakterie, der er i stand til at fiksere atmosfærisk nitrogen, en symbiont af bælgfrugter og en endofyt af ris. Det menes, at fotosyntetiske repræsentanter for Bradyrhizobium kan[ afklare ] eller repræsentere nye arter af denne slægt. Fylogenetisk indtager disse organismer en mellemposition mellem den lilla bakterie Rhodopseudomonas palustris og typen, der er repræsentativ for slægten B. japonicum og har en række karakteristiske træk, såsom dannelsen af ​​knuder på stænglerne af Aeschynomene , evnen til at fotosyntese, en usædvanlig mekanisme til dannelse af symbiose, herunder Rubisco-underenheder, evnen til at kolonisere rodsystemet af vilde risarter (for eksempel Oryza breviligulata ), evnen hos nogle stammer, især ORS278, til at syntetisere canthaxanthin , som bruges i agro-fødevare-, farmaceutiske og kosmetiske industrier som farvestof og har fotobeskyttende egenskaber [8] .

Artsdiversitet

Denne slægt af bakterier er i stand til både specifik og uspecifik symbiose [3] . Nogle arter af Bradyrhizobium danner knuder med kun én bestemt planteart, mens andre er i stand til at indgå i symbiose med flere arter på én gang. Traditionelt er Bradyrhizobium blevet betragtet som en vanskelig gruppe til fylogenetisk analyse. Denne gruppe af bakterier har et ekstremt konserveret ribosomalt RNA , hvilket gør det næsten umuligt at bruge det som artsmarkør. I stedet anvendes DNA-DNA-hybridisering, som har vist væsentlig større artsdiversitet. Der er dog meget få fænotypiske forskelle mellem arter, hvilket gør det ekstremt vanskeligt at identificere og beskrive nye arter [9] .

Betydning for videnskaben

Slægten Bradyrhizobium er af særlig betydning for molekylærbiologi, da dens repræsentanter er blevet fundet som en forurening i DNA- ekstraktionssæt og ultrarensningssystemer, hvilket kan føre til dets fejlagtige udseende blandt mikrobiotaen af ​​metagenomiske databaser [10] . Tilstedeværelsen af ​​nitrogenfikserende bakterier som forurenende stoffer kan forklares ved brugen af ​​gasformigt kvælstof i ultrarensende vandsystemer og lagertanke. Nitrogen bruges som erstatning for luft, det forhindrer kuldioxid og ilt i at opløses i vand [11] .

Ansøgning

Bradyrhizobium fikserer mere nitrogen, end planten kan bruge. Dens overskud forbliver i jorden og bliver tilgængelig for andre planter. Kompakterede afgrøder med bælgfrugter kan reducere behovet for planter i kvælstofgødning. Der findes kommercielle inokulum af Bradyrhizobium , der kan påføres som tørv eller væske i jorden, når frøene sås.

Repræsentanter

• Bradyrhizobium betae isoleret fra sukkerroerodtumorer; har en uklar symbiotisk status [9] .
• Bradyrhizobium elkanii , Bradyrhizobium diazoefficiens og Bradyrhizobium liaoningense har et symbiotisk forhold til soja [9] .
• Bradyrhizobium japonicum danner knuder med sojabønner , cowpea , mungbønner og Macroptilium atropurpureum [9] .
• Bradyrhizobium yuanmingense danner knuder med Lespedeza [9] .
• Bradyrhizobium canariense danner knuder med repræsentanter for Genistoid , endemisk på De Kanariske Øer . Findes også i lupin og seradella fra det vestlige Australien og det sydlige Afrika [9] .

Noter

1. ↑ 1 2 Kalita M., Malek W. Genista tinctoria mikrosymbionter fra Polen er nye medlemmer af Bradyrhizobium japonicum bv. Genistearum // Systematisk og anvendt mikrobiologi. - 2010. - Bd. 33, nr. 5 . - S. 252-259. - doi : 10.1016/j.syapm.2010.03.005 . — PMID 20452160 .
2. ↑ Liste over prokaryote navne med stående i nomenklaturen - Bradyrhizobium . Dato for adgang: 20. juli 2010. Arkiveret fra originalen den 4. maj 2010. (ubestemt)
3. ↑ 1 2 Somasegaran P. Handbook for Rhizobia: Methods in Legume- Rhizobium Technology. - New York: Springer-Verlag, 1994. - S. 1-6, 167. - ISBN 0-387-94134-7 .
4. ↑ King G. Molekylær- og kulturbaserede analyser af aerobe kulilteoxiderende mangfoldighed  // Anvendt og miljømikrobiologi. - 2003. - Bd. 69, nr. 12 . — S. 7257–7265. - doi : 10.1128/aem.69.12.7257-7265.2003 . — PMID 14660374 .
5. ↑ Bott M., Thöny-Meyer L., Loferer H., Rossbach S., Tully RE, Keister D., Appleby CA, Hennecke H. Bradyrhizobium japonicum cytochrome c550 er påkrævet til nitratrespiration, men ikke til symbiotisk nitrogenfiksering  // Journal af bakteriologi. - 1995. - Bd. 177, nr. 8 . - S. 2214-2217. — PMID 7721713 .
6. ↑ Polcyn W., Luciński R. Aerob og anaerob nitrat- og nitritreduktion i fritlevende celler af Bradyrhizobium sp. ( Lupinus ) // Mikrobiologibreve. - 2003. - doi : 10.1016/S0378-1097(03)00620-7 .
7. ↑ Gourion B., Delmotte N., Bonaldi K., Nouwen N., Vorholt JA, Giraud E. Bacterial RuBisCO er nødvendig for effektiv Bradyrhizobium / Aeschynomene symbiose. - 2011. - Bd. 6, nr. 7 . - P. e21900. - doi : 10.1371/journal.pone.0021900 .
8. ↑ En tropisk bakterie, som er fotosyntetisk, fikserer nitrogen og er både en symbiot af bælgfrugter og en endofyt af ris . Hentet 19. juni 2015. Arkiveret fra originalen 19. juni 2015. (ubestemt)
9. ↑ 1 2 3 4 5 6 Rivas R., Martens M., De Lajudie P., Willems A. Multilocus-sekvensanalyse af slægten Bradyrhizobium  // Systematic and Applied Microbiology. - 2009. - Bd. 32. - S. 101-10. - doi : 10.1016/j.syapm.2008.12.005 . — PMID 19201125 .
10. ↑ Salter S., Cox M., Turek E., Calus S., Cookson W., Moffatt M., Turner P., Parkhill J., Loman N., Walker A. Reagenskontamination kan kritisk påvirke sekvensbaserede mikrobiomanalyser // bioRxiv. - 2014. - doi : 10.1101/007187 .
11. ↑ Kulakov L., McAlister M., Ogden K., Larkin M., O'Hanlon J. Analyse af bakterier, der forurener ultrarent vand i industrielle systemer  // Applied and Environmental Microbiology. - 2002. - Bd. 68. - P. 1548-1555. - doi : 10.1128/AEM.68.4.1548-1555.2002 . — PMID 11916667 .