Nitrogénmegkötő baktériumok: mik ezek és főbb osztályai, jelentősége a gazdaságban
A nitrogén az egyik legfontosabb kémiai elem, amely befolyásolja a mezőgazdasági növények fejlődését. Ez az anyag befolyásolja a fotoszintézis folyamatát és a tenyészetekben a klorofill mennyiségét. Ugyanakkor a nitrogén megkötése fontos mezőgazdasági folyamat. A nitrogén műtrágya formájában történő kijuttatását azonban nem tekintik az egyetlen megoldásnak. Nagyon hatékony lehetőség a nitrogénmegkötő baktériumok használata.
Mik azok a baktériumok
Ez a kifejezés a vadon élő állatok birodalmának képviselőire vonatkozik, amelyek a prokarióták egy kategóriája.Ezek olyan organizmusok, amelyek sejtjei nem tartalmaznak magot. Ez azonban nem jelenti azt, hogy az ilyen szervezetek teljesen mentesek az örökletes információktól. A DNS-molekulák szabadon helyezkednek el a sejt citoplazmájában. Ezenkívül egy héj veszi körül őket.
A baktériumok mikroszkopikus méretűek, ezért a mikrobiológia vizsgálja őket. A kutatók megállapították, hogy a prokarióták egysejtűek, vagy kolóniákba egyesülnek. Nagyon primitív szerkezet jellemzi őket. A sejtmagon kívül a baktériumokból hiányzik mindenféle plasztid, mitokondrium és lizoszóma. Mindenesetre sejtjeik különféle létfontosságú folyamatok végrehajtására képesek. Jellemzőjük az oxigén használata nélküli anaerob légzés, az ivartalan szaporodás, a ciszták kialakulása kedvezőtlen körülmények között.
Fő osztályok
Az osztályozás különböző jellemzőken alapul, amelyek közül az egyik a cellák alakja. A coccusok kerekek, a vibriók vessző alakúak, a spirilliek spirál alakúak, a bacilusok pedig rúd alakúak.
Emellett a baktériumok osztályozása a sejtszerkezet sajátosságainak figyelembevételével történik. Az igazi fajok nyálkás tokot képezhetnek sejtjük körül. Ezen kívül van zászlójuk. A cianobaktériumok fotoszintézis folyamattal rendelkeznek, és a zuzmók közé tartoznak.
A bakteriális mikroorganizmusok számos fajtája hajlamos a szimbiózisra, ami kölcsönösen előnyös együttélés. A nitrogénmegkötő baktériumok megtelepednek a hüvelyesek gyökerén, és csomókat képeznek. Ezek a mikroorganizmusok átalakítják a légköri nitrogént, ami fontos a növények teljes fejlődéséhez.
Étkezési módok
A prokarióták olyan organizmusok, amelyek bármilyen módon képesek enni. Például a lila és zöld baktériumokat autotróf táplálkozás jellemzi - a napenergia felhasználásának köszönhetően. A plasztidok jelenléte miatt különböző árnyalatokban különböznek, de szükségszerűen tartalmazzák a klorofillt.
Fontos figyelembe venni, hogy a baktériumok és növények fotoszintézisének folyamata jelentősen eltér. Az első esetben a víz nem kötelező reagens. A hidrogén vagy a hidrogén-szulfid működhet elektronszállítóként. Ezért egy ilyen folyamat során nem szabadul fel oxigén.
A bakteriális mikroorganizmusok jelentős kategóriáját a heterotróf táplálkozás különbözteti meg. Ez azt jelenti, hogy kész szerves elemeket használnak. A szükséges anyagok telítéséhez a baktériumok az elh alt szervezetek maradványait használják fel. Ugyanakkor a rothadó mikroorganizmusok bármilyen szerves anyag lebomlásához vezethetnek. Szaprotrófoknak is nevezik őket.
Az egyes növényi baktériumok képesek szimbiózisba lépni más élőlényekkel. Tehát a gombákkal együtt a zuzmók részei. Ugyanakkor a nitrogénmegkötő gócbaktériumok kölcsönösen előnyös együttélésre képesek a hüvelyesek gyökérrendszerével.
Kik a kemotrófok
Egy fontos kategória, amely kiemelkedik a tápanyagok felszívódásának típusa alapján, a kemotrófok. Ezek olyan mikroorganizmusok, amelyeket az autotrófok egyik típusának tekintenek. Ugyanakkor ezek a baktériumok a napenergia helyett a különféle elemek kémiai kapcsolatának energiáját használják fel. A kemotrófok közé tartoznak a nitrogénmegkötő baktériumok. Számos szervetlen vegyület oxidációját idézik elő, ugyanakkor biztosítják maguknak a szükséges mennyiségű energiát.
Nitrogénmegkötő baktériumok élőhelye
Általában a baktériumok mindenütt jelen vannak. Ugyanakkor a talajban, pontosabban a hüvelyesek gyökerein nitrogénmegkötő fajták élnek.
Testfelépítés
A csomóbaktériumok funkciói a szerkezetükhöz kapcsolódnak. Ezek a mikroorganizmusok szabad szemmel láthatók. Megtelepednek a hüvelyesek és a gabonafélék gyökérrendszerében, és behatolnak a növényekbe. Ilyenkor megvastagodások képződnek, amelyekben anyagcsere folyamatok figyelhetők meg.
Szakértői véleményZarecsnij Maxim ValerievichAgronómus 12 éves gyakorlattal. Legjobb kertészeti szakértőnk.Tegyen fel egy kérdéstMeg kell jegyezni, hogy a nitrogénmegkötő baktériumok a kölcsönösség kategóriájába tartoznak. Ez azt jelenti, hogy más mikroorganizmusokkal való együttélésüket kölcsönösen előnyösnek tekintik. A fotoszintézis során a növény glükózt termel, amely az életfolyamatokhoz szükséges. A bakteriális mikroorganizmusok erre nem képesek, mert a hüvelyesekből kész formában kapják a cukrot.A növényeknek nitrogénre van szükségük a normális élethez. A természet elegendő mennyiséget tartalmaz ebből az elemből. Például a levegőben mennyisége eléri a 78%-ot. A kultúrák azonban nem tudják felszívni ezt az anyagot ebben a formában. A nitrogénmegkötő mikroorganizmusok képesek felvenni a nitrogént a légkörből. Ezután ezt az anyagot olyan formává alakítják, amely elérhető a növények számára.
Teljesítmény
A nitrogénmegkötő mikroorganizmusok működésének jobb megértéséhez nézzük meg az azospirillum nevű kemotróf baktérium példáját.Ez a szervezet a gabonanövények - búza vagy árpa - gyökérrendszerén él. Joggal foglal el vezető szerepet a nitrogéntermelők között. 1 hektár vetésterületre ez a szervezet akár 60 kilogrammot is ad ebből az anyagból.
A hüvelyesekben található nitrogénmegkötő baktériumok közé tartoznak a rhizobitumok, a synorhysobiumok és mások. Nagy teljesítményűek is. Az ilyen növények 1 hektáronként akár 390 kilogramm nitrogént is képesek termelni. Az évelő hüvelyeseken baktériumok képződnek, amelyeket a maximális termelékenység jellemez. Ez a paraméter 1 hektár vetésterületenként eléri az 560 kilogrammot.
Az élet jellemzői
Az életfolyamatok jellemzőitől függően minden nitrogénmegkötő mikroorganizmus két kategóriába sorolható. Az első csoportot nitrifikálónak tekintik. Ebben az esetben az anyagcsere folyamatok kémiai átalakulások láncolatából állnak.Ebben az esetben az ammónium nitritté alakul, amelyek a salétromsav sói. A nitritek viszont nitrátokká alakulnak. Ezek szintén ennek a vegyületnek a sói. Ebben a formában a nitrogént jobban felszívják a növények gyökerei.
A második csoportot denitrifikátoroknak nevezzük. Fordított folyamatot csinálnak. Ugyanakkor a talajban lévő nitrátok gáznemű nitrogénné alakulnak. Ennek eredményeként megfigyelhető ennek az anyagnak a körforgása a természetben.
Az életfolyamatok közül a szaporodást is érdemes kiemelni. Sejtosztódással történik két részre. Sokkal ritkábban ez bimbózással történik. Ezenkívül a bakteriális mikroorganizmusok szexuális úton szaporodhatnak. Ezt a módszert konjugációnak nevezik, amely során genetikai információcsere történik.
Mivel a tenyészet gyökerei nagyszámú értékes elemet választanak ki, sok baktérium telepszik meg rajtuk. A növényi maradványokat olyan anyagokká alakítják át, amelyeket a növények fel tudnak venni.Ennek eredményeként a körülötte lévő talajréteg különleges tulajdonságokkal rendelkezik. Rizoszférának hívják.
Hogyan jutnak el a baktériumok a gyökerekhez
Több lehetőség van a baktériumsejtek gyökérszövetekbe való bejuttatására. Ez az integumentáris szövetek károsodása vagy a fiatal gyökérsejtek felhalmozódási területein következik be. Ezenkívül a kemotrófok behatolhatnak a tenyészetekbe a gyökérszőrök zónájában. Aztán megfertőződnek.
A baktériumsejtek aktív osztódása következtében csomók képződnek. Ezt követően fertőző szálak jelennek meg, amelyek továbbra is behatolnak a növényi szövetekbe. Idővel itt képződik egy speciális anyag, amelyet legoglobinnak neveznek. Az optimális aktivitás megjelenésének szakaszában a csomók rózsaszínűvé válnak. Ennek oka a pigment jelenléte.
Érték a háztartásban
Az emberek régóta meg tudják állapítani, hogy ha a hüvelyeseket földdel ásod, a növények termése javul.A lényeg azonban nem a szántás folyamatában van. Az ilyen talaj jobban telített nitrogénnel, ami fontos a növények fejlődéséhez. Ezért nevezik a nitrogénmegkötő baktériumokat nitrátgyárnak.
A nitrogénmegkötő baktériumok fontos mikroorganizmusok, amelyeket aktívan használnak a mezőgazdaságban. Ez annak köszönhető, hogy képesek nitrogént nyerni a levegőből, és a növények számára elérhető formává alakítani.
