Клубеньковые бактерии живут на корнях растений: Клубеньковые бактерии помогли доннику расти в модельном марсианском грунте

Клубеньковые бактерии помогли доннику расти в модельном марсианском грунте

Ученые проверили способность азотфиксирующих клубеньковых бактерий Sinorhizobium melioti формировать симбиоз с донником лекарственным (Melilotus officinalis) в имитации марсианского реголита. Растения успешно сформировали клубеньки с симбиотическими бактериями и продемонстрировали двукратный прирост в биомассе. Однако ожидаемого обогащения грунта азотом добиться не удалось. Статья опубликована в журнале PLoS One.

Корни бобовых растений (в том числе донника) образуют специфические клубеньки, где обитают бактерии-симбионты из семейства Rhizobiaceae. Эти бактерии фиксируют атмосферный азот, то есть превращают недоступный для растений газообразный азот (N₂) в легкоусвояемую аммонийную форму (NH₄). В результате бобовые растения растут лучше, а почва обогащается доступным для других растений азотом.

Выращивание бобовых могло бы помочь при колонизации Марса, так как марсианский реголит хоть и содержит азот, но в очень небольшом количестве. Но будет ли симбиоз бобовых растений и ризобиальных бактерий работать в таком грунте, пока неизвестно.

Франклин Харрис (Franklin Harris) и его коллеги из университета Колорадо решили это проверить и провели эксперимент по выращиванию донника в имитации марсианского реголита.

Использованный в эксперименте модельный грунт носит обозначение MMS (Mojave Mars Simulant), он разработан в 2007 году специалистами Лаборатории реактивного движения NASA с опорой на данные спектральных наблюдений поверхности Марса, и посадочных миссий, в частности, зондов «Викинг» и марсоходов «Спирит» и «Оппортьюнити». Основа искусственного реголита — базальтовый песок из американской пустыни Мохаве. На 50 процентов он состоит из диоксида кремния и на 10 процентов — из оксида железа. Ростки донника выращивались при оптимальных условиях — в теплице под фитолампами при температуре 25-30 градусов Цельсия и ежедневном увлажнении.

Спустя две недели после высадки десять ростков в имитации марсианского реголита обработали культурой бактерий Sinorhizobium melioti, которые образуют бобово-ризобиальный симбиоз с донником, а еще пять оставили необработанными. Для сравнения этот же опыт провели в обычном грунте для выращивания растений. Спустя три месяца после обработки авторы аккуратно вынули растения, определили их массу и количество клубеньков, а также проанализировали состав грунта.

На корнях донника в реголите успешно образовались клубеньки, хоть и значительно меньше, чем в земной почве (в среднем 14,5 клубеньков на растение в реголите, против 63 в земном грунте). Образование клубеньков в реголите могло ограничиваться высоким pH и низкой доступностью железа, которое входит в состав нитрогеназы — фермента, фиксирующего азот. Длина побегов, масса побегов и корней у растений с клубеньками были вдвое больше по сравнению с ростками, не обработанными культурой бактерий. То есть симбиоз в марсианской почве все-таки работает, и значительно улучшает жизнь бобовых растений.

Однако накопления азота в реголите с обработанными растениями не происходило. Несмотря на работу азотфиксирующих бактерий, содержание аммонийного азота в нем даже снизилось (c 5,5 до 3,7 миллиграмм на килограмм).

Авторы связывают это с тем, что в бедном грунте растения потребляли весь доступный азот, как образуемый бактериями, так и присутствующий в грунте. Но есть возможное решение этой проблемы. В земном сельском хозяйстве бобовые растения часто используют в качестве «зеленых удобрений» — их запахивают в землю, где растения разлагаются и высвобождают накопленный азот. По предположению авторов, длительное выращивание бобовых и их запашка в грунт все-таки смогут обогатить марсианский реголит доступным для растений азотом.

Ранее было показано, что в имитации марсианского грунта и разреженной атмосфере могут расти цианобактерии, которые, как и клубеньковые бактерии, способны фиксировать газообразный азот. Также в имитации реголита успешно вырастили десять видов овощных культур.

Тимофей Чернов

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.

Клубеньковые бактерии — подземные фабрики плодородия

Клубеньковые бактерии были первой по времени группой азотфиксирующих микробов, о которых узнало человечество.

Около 2000 лет назад земледельцы заметили, что возделывание бобовых культур возвращает плодородие истощенной почве. Это особое свойство бобовых эмпирически связывали с наличием на корнях у них своеобразных узелков, или клубеньков, но объяснить причины этого явления долгое время не могли.

Потребовалось провести еще очень много исследований, чтобы доказать роль бобовых культур и живущих на их корнях бактерий в фиксации газообразного азота атмосферы. Но постепенно работами ученых разных стран была раскрыта природа и детально изучены свойства этих замечательных существ.

Клубеньковые бактерии живут с бобовыми растениями в симбиозе, т. е. приносят друг другу взаимную пользу: бактерии усваивают азот из атмосферы и переводят его в соединения, которые могут быть использованы растениями, а они, в свою очередь, снабжают бактерии веществами, содержащими углерод, который ранения усваивают из воздуха в виде углекислого газа.

Вне клубеньков на искусственных питательных средах клубеньковые бактерии могут развиваться при температурах от 0 до 35°, а наиболее благоприятными (оптимальными) для них являются температуры порядка 20—31°. Наилучшее развитие микроорганизмов наблюдается обычно в нейтральной среде (при pH равном 6,5—7,2).

В большинстве случаев кислая реакция почвы отрицательно сказывается на жизнедеятельности клубеньковых бактерий, в таких почвах образуются неактивные или неэффективные (не фиксирующие азот воздуха) их расы.

Первые исследователи клубеньковых бактерий предполагали, что эти микробы могут поселяться на корнях у большинства видов бобовых культур. Но затем было установлено, что они обладают определенной специфичностью, имеют свои «вкусы» и «снимают» будущее «жилье» в строгом соответствии со своими потребностями. Та или иная раса клубеньковых бактерий может вступать в симбиоз с бобовыми растениями только определенного вида.

В настоящее время клубеньковые бактерии подразделяют на следующие группы (по растениям-хозяевам, на которых они поселяются):

клубеньковые бактерии люцерны и донника;
клубеньковые бактерии клевера;
клубеньковые бактерии гороха, вики, чины и кормовых бобов;

клубеньковые бактерии сои;
клубеньковые бактерии люпина и сераделлы;
клубеньковые бактерии фасоли;
клубеньковые бактерии арахиса, вигны, коровьего гороха и др.

Надо сказать, что специфичность клубеньковых бактерий в различных группах бывает неодинаковой. Разборчивые «квартиросъемщики» иногда теряют свою щепетильность. Если клубеньковые бактерии клевера отличаются очень строгой специфичностью, то о клубеньковых бактериях гороха этого сказать нельзя.

Способность к образованию клубеньков свойственна далеко не всем бобовым, хотя в общем широко распространена у представителей этого огромного семейства. Из 12 тыс. видов бобовых было специально изучено 1063. Оказалось, что 133 из них не способны образовывать клубеньки.

Способность к симбиозу с азотфиксаторами, по-видимому, свойственна не только бобовым растениям, хотя в сельском хозяйстве они являются единственными важными азотфиксирующими культурами. Как установлено, атмосферный азот связывают бактерии, живущие в клубеньках на корнях лоха, облепихи, шефердии, сосны лучистой, ногоплодника, ежи сборной, субтропических растений рода казуарина. Способны к фиксации азота и бактерии, живущие в узлах листьев некоторых тропических кустарников.

Фиксацию азота осуществляют также актиномицеты, живущие в клубеньках корней ольхи, и, возможно, грибы, живущие в корнях райграса и некоторых вересковых растений.

Но для сельского хозяйства наибольший практический интерес представляют, конечно, бобовые. Большинство отмеченных небобовых растений сельскохозяйственного значения не имеет.

Очень важен для практики вопрос: как живут клубеньковые бактерии в почве до заражения ими корней?

Оказывается, клубеньковые бактерии могут очень долго сохраняться в почве при отсутствии «хозяев» — бобовых растений. Приведем такой пример. В Московской сельскохозяйственной академии имени К. А. Тимирязева имеются поля, заложенные еще Д. Н. Прянишниковым. На них из года в гол возделываются одни и те же сельскохозяйственные культуры и сохраняется бессменный пар, на котором в течение почти 50 лет не выращивались никакие растения. Анализ почв этого пара и поля бессменной ржи показал, что в них в значительных количествах обнаруживаются клубеньковые бактерии.

Под бессменной рожью их несколько больше, чем в пару.

Следовательно, клубеньковые бактерии сравнительно благополучно переживают отсутствие бобовых растений и могут очень долго ожидать встречи с ними. Но в этих условиях они теряют свое замечательное свойство фиксировать дзот. Однако бактерии с «удовольствием» прекращают «свободный образ жизни», как только на их пути попадается подходящее бобовое растение, они тотчас же проникают в корни и создают свои домики-клубеньки.

В сложном процессе образования клубеньков принимают участие три фактора: два живых организма — бактерии и растения, между которыми устанавливаются тесные симбиотические взаимоотношения, и условия внешней среды. Каждый из этих факторов — активный участник процесса образования клубеньков.

Одна из важных особенностей клубеньковых бактерий состоит в их способности выделять так называемые стимулирующие вещества; эти вещества вызывают бурное разрастание тканей корня.

Другая их существенная особенность способность проникать в корни определенных растений и вызывать образование клубеньков, иначе говоря их инфекционная способность, которая, как уже говорилось, различна у разных рас клубеньковых бактерий.

Роль бобового растения в образовании клубеньков определяется способностью растений выделять вещества, стимулирующие или угнетающие развитие бактерий.

Большое влияние на восприимчивость бобового растения к заражению клубеньковыми бактериями оказывает содержание в его тканях углеводов и азотистых веществ. Обилие углеводов в тканях бобового растения стимулирует образование клубеньков, а повышение содержания азота, напротив, угнетает этот процесс. Таким образом, чем выше в растении соотношение C/N, тем лучше идет развитие клубеньков.

Интересно, что азот, содержащийся в тканях растения, как бы мешает внедрению азота-«пришельца».

Третий фактор — внешние условия (освещение, элементы питания и т. д.) также оказывает значительное влияние на процесс образования клубеньков.

Но возвратимся к характеристике отдельных видов клубеньковых бактерий.

Инфекционная способность, или способность к образованию клубеньков, не всегда еще говорит о том, насколько активно клубеньковые бактерии фиксируют азот атмосферы.

«Работоспособность» клубеньковых бактерий в связывании азота называют чаще их эффективностью. Чем выше эффективность, тем больше коэффициент полезного действия этик бактерий, тем более ценны они для растения, а значит и для сельского хозяйства вообще.

В почве обнаруживаются расы клубеньковых бактерий эффективные, неэффективные и переходные между этими двумя группами. Заражение бобовых растений эффективной расой клубеньковых бактерий способствует активной фиксации азота. Неэффективная раса вызывает образование клубеньков, но азотфиксации в них не происходит, следовательно, напрасно расходуется строительный материал, растение «даром» кормит Своих «постояльцев».

Имеются ли различия между эффективными и неэффективными расами клубеньковых бактерий? До сих пор таких отличий в форме или в поведении на искусственных питательных средах не удалось найти. Но у клубеньков, образованных эффективными и неэффективными расами, обнаруживаются некоторые отличия. Существует, например, мнение, что эффективность связана с объемом зараженных бактериями тканей корня (у эффективных рас она в 4—6 раз больше, чем у неэффективных) и длительностью функционирования этих тканей. В инфицированных эффективными бактериями тканях всегда обнаруживаются бактероиды и красный пигмент, вполне тождественный гемоглобину крови. Его называют леггемоглобнном. Неэффективные клубеньки имеют меньший объем инфицированной ткани, в них отсутствует леггемоглобин, бактероиды обнаруживаются не всегда и выглядят они иначе, чем в эффективных клубеньках.

Эти морфолого-биохимические отличия используют для выделения эффективных рас клубеньковых бактерий. Обычно бактерии, выделенные из крупных, хорошо развитых клубеньков, имеющих розоватую окраску, бывают весьма эффективными.

Выше уже говорилось, что «работа» клубеньковых бактерий и ее «коэффициент полезного действия» зависит от ряда внешних условий: температуры, кислотности среды (pH), освещения, снабжения кислородом, содержания в почве питательных элементов и т. д.

Влияние внешних условий на фиксацию клубеньковыми бактериями атмосферного азота можно показать на нескольких примерах. Так, значительную роль в эффективности азотфиксации играет содержание в почве азотнокислых и аммиачных солей. В начальных фазах развития бобового растения и образования клубеньков присутствие в почве небольших количеств этих солей оказывает благоприятное влияние на симбиотическое сообщество; а позже это же количество азота (особенно нитратной его формы) угнетает азотфиксацию.

Следовательно, чем богаче почва доступным для растения азотом, тем слабее протекает фиксация азота. Азот, содержащийся в почве, так же как и находящийся в теле растения, как бы препятствует привлечению новых его порций из атмосферы. Среди других элементов питания заметное влияние на азотфиксацию оказывает молибден. При добавлении в почву этого элемента азота накапливается больше. Объясняется это, по-видимому, тем, что молибден входит в состав ферментов, осуществляющих фиксацию атмосферного азота.

В настоящее время достоверно установлено, что бобовые, выращиваемые в почвах, содержащих недостаточное количество молибдена, развиваются удовлетворительно и образуют клубеньки, но совершенно не усваивают атмосферный азот. Оптимальное количество молибдена для эффективной азотфиксации составляет около 100 г молибдата натрия на 1 га.

Итак, бобовые культуры имеют очень большое значение для повышения плодородия почвы. Накапливая азот в почве, они препятствуют истощению его запасов. Особенно велика роль бобовых в тех случаях, когда они используются на зеленые удобрения.

Но практиков сельского хозяйства, естественно, интересует и количественная сторона. Какое количество азота может быть накоплено в почве при культивировании тех или иных бобовых растений? Сколько азота остается в почве, если урожай полностью убирается с поля или если бобовые запахивают как зеленое удобрение?

Известно, что в случае заражения бобовых эффективными расами клубеньковых бактерий они могут связывать от 50 до 200 кг азота на гектар посева (в зависимости от почвы, климата, вида растения и т. д.).

По данным известных французских ученых Пошона и Де Бержака, в обычных полевых условиях бобовые культуры фиксируют приблизительно следующие количества азота (в кг /га):

Люцерна	217	Бобы	100
Клевер (разные сорта)	105—200	Вика	89
Люпин	169	Фасоль	44
Соя	65	Чечевица	115
Горох	80	Пастбища и бобовые	118

Корневые остатки однолетних и многолетних бобовых растений в разных условиях культуры и на разных почвах содержат различные количества азота. В среднем люцерна ежегодно оставляет в почве около 100 кг азота на гектар. Клевер и люпин могут накопить в почве приблизительно по 80 кг связанного азота, однолетние бобовые оставляют в почве до 10—20 кг азота на гектар. Учитывая площади, занятые в СССР бобовыми, советский микробиолог Е. Н. Мишустин подсчитал, что они возвращают полям нашей страны ежегодно около 3,5 млн. т азота. Для сравнения укажем, что вся наша промышленность в 1961 году выработала 0,8 млн. т азотных удобрений, а в 1965 году даст 2,1 млн. т. Таким образом, азот, добываемый из воздуха бобовыми в симбиозе с бактериями, занимает ведущее место в азотном балансе земледелия нашей страны.

Что представляют собой маленькие комочки, которые я вижу на корнях некоторых растений? · Frontiers for Young Minds

Abstract

Микроорганизмы, такие как бактерии и грибы, могут жить вместе с растениями в тесной взаимосвязи, помогая друг другу в обеспечении питательными веществами. Некоторые группы бактерий могут превращать азот, важный элемент, из газа в атмосфере в форму, которую могут использовать растения. В свою очередь, растения предоставляют бактериям углерод. Эти особые отношения называются симбиозом. Исследователи пытаются понять, почему одни растения взаимодействуют с этими полезными бактериями, а другие нет. Они делают это, глядя на то, как формировались симбиотические отношения и как они развивались в течение длительного периода времени в несколько миллионов лет. Если бы мы могли использовать симбиотические микроорганизмы для обеспечения растений питательными веществами вместо использования удобрений, мы могли бы уменьшить негативные последствия, вызванные парниковыми газами, связанными с их производством.

Все дело в азоте

Если вам когда-либо приходилось выкапывать растение клевера, вы могли видеть маленькие розовые или желтые комочки на корнях растения (рис. 1). Это структуры — мы называем их узелками — которые сделаны заводом. Клубеньки необходимы для того, чтобы помочь растению получать азот из атмосферы, когда азота в почве недостаточно. Да, структуры растения, найденные в почве, важны для получения питательных веществ из атмосферы! Как людям и животным, растениям для роста необходимы вода и питательные вещества. Как и углерод, азот является важным строительным блоком любого организма. Это самый распространенный компонент атмосферы. Газообразный азот составляет около 78% атмосферы. Для сравнения, кислород, которым мы дышим, составляет всего 21% атмосферы. В то время как люди и животные дышат газообразным азотом, мы не можем напрямую использовать азот в воздухе. Таким образом, мы полагаемся на источники пищи для получения азота. Получение достаточного количества азота обычно не является проблемой для людей или животных, но может быть проблемой для растений, которые не питаются другими организмами.

Рисунок 1 – Разнообразие клубеньков на разных растениях.
Слева показаны растения, а справа их клубеньки. (A) Coriaria sp. (пачка). (B) Discaria trinervis (чакай). (C) Pisum sativum (горох садовый). Фото предоставлено: Ф. Беркс.

Откуда же растения получают азот? Ну, они используют свои корни, чтобы брать азот из почвы. В современном сельском хозяйстве азот и другие питательные вещества в основном поступают за счет искусственных удобрений. Азотсодержащие удобрения были изобретены примерно 100 лет назад двумя людьми: Фрицем Габером и Карлом Бошем. Оба получили Нобелевскую премию за свою работу. К сожалению, сейчас мы узнаем о негативном воздействии на окружающую среду при использовании этого удобрения. Например, во время производства много CO ₂ выбрасывается в атмосферу. Удобрения также могут загрязнять водные экосистемы, такие как озера, когда поступает слишком много азота. Растения выращивались как сельскохозяйственные культуры гораздо дольше, чем использовались удобрения. Не все растения выращиваются фермерами. Так как же эти растения получают азот? И можем ли мы чему-нибудь научиться у этих растений, чтобы сделать сельское хозяйство более экологичным?

Бактерии в конкрециях могут помочь растениям получить азот

Почва содержит некоторое количество азота, доступного растениям. Часть этого азота поступает, например, от распада организмов. В почве также содержится много микроорганизмы , которые представляют собой очень маленькие организмы, такие как грибы, бактерии или крошечные животные, такие как водяные медведи. Некоторые бактерии в почве, называемые диазотрофами, могут превращать газообразный азот из атмосферы в аммиак, форму азота, которую могут использовать растения (рис. 2). Этот процесс называется азотфиксацией, а бактерии, которые могут это делать, называются азотфиксирующими бактериями . Некоторые диазотрофы образуют тесные отношения с растениями посредством процесса, называемого симбиозом корневых клубеньков. Симбиоз означает, что два или более организмов живут и взаимодействуют друг с другом в тесных отношениях, от которых выигрывают оба организма. Растение образует на корнях клубеньки различной формы, цвета и размера (рис. 1). Если подумать обо всех существующих растениях, только небольшая группа способна образовывать клубеньки. Бактерии живут внутри корневых клубеньков, где они обмениваются питательными веществами с растениями. Бактерии обеспечивают азотом, а растения — сахарами в результате фотосинтеза. Не все растения могут образовывать клубеньки, поэтому этот тип симбиоза ограничен только определенными растениями. Например, клевер, горох, фасоль и арахис являются частью одного и того же семейства растений, которое мы называем 9.0009 бобовые [1]. Но есть и некоторые небобовые растения, которые могут образовывать корневые клубеньки [2].

Рисунок 2. После извержения вулкана вулканический пепел, покрывающий почву, содержит мало азота (N).
Клубенькообразующие растения могут поселиться в этой суровой среде и с помощью своих друзей-бактерий получать азот из атмосферы. По мере того, как почва становится богаче аммиаком (NH ₃), в этом районе может начать расти больше растений.

У каждого растения, способного образовывать клубеньки, есть общий прапрапрапрадедушка, живший 100 миллионов лет назад. Это означает, что все они связаны друг с другом и что их предок мог образовывать узелки [3]. Но с того времени многие растения утратили способность образовывать клубеньки. Как эти растения получают азот? Они должны полагаться на азот, доступный в почве. Растения, образующие конкреции, часто встречаются в более суровых условиях, например, на окраинах пляжей, или они первыми вырастают в пепле после извержения вулкана. Благодаря своим бактериальным друзьям они могут расти в этих суровых условиях и со временем обогащать почву азотом. Обогащение почвы азотом приносит пользу растениям без клубеньков, которые обычно образуются позже (рис. 2).

Симбиоз кажется большим преимуществом, так почему же многие растения утратили эту способность? Это вызывает недоумение у исследователей. Некоторые думают, что, возможно, это произошло из-за «мошенников» в почве: бактерий, которые могли притворяться полезными, но не давали растениям достаточного количества азота. Кроме того, поскольку симбиоз требует энергии, если почва уже достаточно богата азотом, возможно, растениям , а не , лучше инвестировать в симбиотические отношения.

Растения и бактерии используют химические вещества, чтобы найти друг друга

Как растения-хозяева и бактерии находят друг друга? Чтобы общаться с другими организмами, растения выделяют химические вещества в почву. Эти химические вещества сообщают бактериям, какие растения растут поблизости. Если растения подобраны правильно, бактерии также будут выделять химические вещества, сообщая растениям, что поблизости находятся дружественные азотфиксирующие бактерии. В некоторых случаях с определенными растениями будут взаимодействовать только определенные типы бактерий, а детали связи между растениями и бактериями для некоторых растений еще недостаточно изучены. Ученые do знают, что то, как растения общаются с дружественными им бактериями, очень похоже на то, как растения общаются с некоторыми видами грибов, которые также помогают растениям получать питательные вещества, такие как азот и фосфор [4]. Симбиозы с этими грибами встречаются гораздо чаще, чем симбиоз клубеньков. По оценкам исследователей, симбиотические отношения с грибами возникли 500 миллионов лет назад, когда на суше начали расти растения. Это было задолго до того, как начался бактериальный симбиоз. Первые динозавры появились около 240 миллионов лет назад. Около 100 миллионов лет назад древнее предковое растение, которое впервые вступило в симбиоз с бактериями, вероятно, позаимствовало гены, участвующие в общении с грибами, и использовало их для общения с азотфиксирующими бактериями. Со временем многие потомки этого растения-предка утратили способность общаться с бактериями, но сохранили способность общаться с грибами.

Как мы можем использовать эти знания для защиты планеты?

Хотя современное сельское хозяйство обеспечивает нас большей частью необходимого нам продовольствия, исследователи обнаружили, что сельское хозяйство оказывает негативное влияние на нашу планету. Производство удобрений приводит к выбросу парниковых газов, которые усиливают глобальное потепление. Но в то же время удобрения помогают нам выращивать достаточно растений, чтобы удовлетворить глобальный спрос на продукты питания, поэтому мы должны сбалансировать выбросы парниковых газов с преимуществами, которые удобрения приносят сельскохозяйственным культурам. Азотфиксирующие бактерии в клубеньках растений могут помочь нам, потому что они обеспечивают растения азотом и снижают потребность в удобрениях. Один из способов, которым фермеры уже пользуются этим симбиозом, — это выращивание бобовых на своих полях в чередовании с другими культурами. Бобовые естественным образом увеличивают количество доступного в почве азота. Некоторые исследователи пытаются модифицировать гены сельскохозяйственных растений, чтобы у них были собственные инструменты для фиксации азота без необходимости в бактериях. Другие исследователи пытаются понять, почему многие растения утратили способность вступать в симбиотические отношения с бактериями и можно ли вновь привить эту способность некоторым культурным растениям. Мы надеемся, что, используя или улучшая естественные способности сельскохозяйственных культур получать собственные питательные вещества, мы сможем уменьшить негативное воздействие сельского хозяйства на окружающую среду и многие дикие виды, в то же время выращивая достаточно пищи, чтобы прокормить человечество.

Глоссарий

Клубеньки : ↑ Особый орган, образующийся на корнях растений, в котором могут жить определенные бактерии и обмениваться с растением питательными веществами.

Азот : ↑ Самый распространенный химический элемент в атмосфере.

Микроорганизмы : ↑ Крошечные организмы, такие как бактерии, археи и грибы, а также очень мелкие животные или водоросли, которые можно увидеть только под микроскопом.

Азотфиксирующие бактерии : ↑ Тип бактерий, которые могут поглощать азот из атмосферы и преобразовывать его в форму, удобную для растений, например аммиак. Некоторые археи также способны фиксировать азот.

Симбиоз : ↑ Взаимоотношения между двумя организмами разных видов живут вместе, и оба извлекают выгоду из этих отношений.

Бобовые : ↑ Растения, принадлежащие к семейству гороховых, которое также включает фасоль и клевер. Большинство из них являются симбиотическими.

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Каталожные номера

[1] ↑ Спрент, Дж. И., Ардли, Дж., и Джеймс, Э. К. 2017. Биогеография клубеньковых бобовых и их азотфиксирующих симбионтов. Новый Фитол. 215:40–56. doi: 10.1111/nph.14474

[2] ↑ Павловский К., Демченко К. Н. 2012. Разнообразие актиноризных симбиозов. Протоплазма . 249: 967–79. doi: 10.1007/s00709-012-0388-4

[3] ↑ Griesmann, M., Chang, Y., Liu, X., Song, Y., Haberer, G., Crook, M.B., и Roswanjaya, Y.P. 2018. Филогеномика выявляет множественные потери азотфиксирующих симбиоз корневых клубеньков. Наука . 361:eaat1743. doi: 10.1126/science.aat1743

[4] ↑ Парниске, М. 2008. Арбускулярная микориза: мать корневых эндосимбиозов растений. Nat Rev Microbiol. 6: 763–75. дои: 10.1038/nrmicro1987

Бобовые растения: изобретатели корневых клубеньков для размещения симбиотических бактерий

Обзор

. 2015;316:111-58.

doi: 10.1016/bs.ircmb.2015.01.004. Epub 2015 20 февраля.

Такуя Судзаки ¹ , Эмико Йоро ¹ , Масаёси Кавагути ¹

принадлежность

¹ Национальный институт фундаментальной биологии, Окадзаки, Япония; Школа наук о жизни Высшего университета перспективных исследований, Окадзаки, Япония.

PMID: 25805123
DOI: 10. 1016/bs.ircmb.2015.01.004

Обзор

Takuya Suzaki et al. Int Rev Cell Mol Biol. 2015.

. 2015;316:111-58.

doi: 10.1016/bs.ircmb.2015.01.004. Epub 2015 20 февраля.

Авторы

Такуя Судзаки ¹, Эмико Йоро ¹ , Масаёси Кавагути ¹

принадлежность

¹ Национальный институт фундаментальной биологии, Окадзаки, Япония; Школа наук о жизни Высшего университета перспективных исследований, Окадзаки, Япония.

PMID: 25805123
DOI: 10. 1016/bs.ircmb.2015.01.004

Абстрактный

Бобовые и некоторые другие виды растений могут вступать в симбиотические отношения с азотфиксирующими ризобиями, что позволяет им выживать в среде с дефицитом азота. В ходе нодуляции заражение ризобиями вызывает дедифференцировку клеток-хозяев с образованием зачатков симбиотического органа, клубенька, который подготавливает растения к размещению ризобий в клетках-хозяевах. Хотя известно, что эти процессы образования клубеньков генетически контролируются как растениями, так и ризобиями, недавние успехи в исследованиях двух модельных бобовых, Lotus japonicus и Medicago truncatula, позволили лучше понять лежащий в основе молекулярный механизм на стороне растений. В этой главе мы делаем обзор таких знаний, уделяя особое внимание двум ключевым процессам образования клубеньков, развитию клубеньков и инвазии ризобий.

Ключевые слова: Ауторегуляция узловатости; Инфекционная нить; лотос японский; Медикаго укороченный; Нод-фактор; Развитие узелков; корневые волосы; Симбиоз корневых клубеньков.

Цитируется

Протеомный анализ корней люцерны ( Medicago sativa L.) в ответ на Rhizobium Клубеньки и солевой стресс.
Ван И, Чжан П, Ли Л, Ли Д, Лян З, Цао И, Ху Т, Ян П. Ван Ю и др. Гены (Базель). 2022 2 ноября; 13 (11): 2004. doi: 10.3390/genes13112004. Гены (Базель). 2022. PMID: 36360241 Бесплатная статья ЧВК.
Развитие системной устойчивости растений полезными ризобактериями: распознавание, инициация, выявление и регулирование.
Чжу Л., Хуан Дж., Лу С., Чжоу С. Чжу Л. и др. Фронт завод науч. 2022 9 августа; 13:952397. doi: 10.3389/fpls.2022. 952397. Электронная коллекция 2022. Фронт завод науч. 2022. PMID: 36017257 Бесплатная статья ЧВК. Обзор.
Расшифровка роли SPL12 и AGL6 из генетического модуля, который участвует в образовании клубеньков и регенерации корней у Medicago sativa.
Насроллахи В., Юань З.К., Лу К.СМ., Макдауэлл Т., Кохалми С.Е., Ханнуфа А. Насроллахи В. и др. Завод Мол Биол. 2022 декабрь; 110 (6): 511-529. doi: 10.1007/s11103-022-01303-7. Epub 2022 17 августа. Завод Мол Биол. 2022. PMID: 35976552 Бесплатная статья ЧВК.
Регуляция подвижности поверхности Sinorhizobium fredii Hh203 растительными флавоноидами и симбиотическими бактериальными регуляторами NodD1, TtsI, NolR и MucR1.
Алиас-Вильегас К., Фуэнтес-Ромеро Ф.

Клубеньковые бактерии помогли доннику расти в модельном марсианском грунте

Клубеньковые бактерии — подземные фабрики плодородия