AZOSPIRILLUM: ĐẶC ĐIỂM, MÔI TRƯỜNG SỐNG, SỰ TRAO ĐỔI CHẤT - SINH HỌC - 2025

Azospirillum là một chi vi khuẩn gram âm sống tự do có khả năng cố định nitơ. Nó đã được biết đến trong nhiều năm như một chất thúc đẩy tăng trưởng thực vật, vì nó là một sinh vật có lợi cho cây trồng.

Do đó, chúng thuộc nhóm vi khuẩn rhizobacteria kích thích tăng trưởng thực vật và đã được phân lập từ thân rễ của cỏ và ngũ cốc. Từ quan điểm của ngành nông nghiệp, Azospirillum là một chi đã được nghiên cứu rộng rãi về các đặc tính của nó.

Tác giả Frank Vincentz, từ Wikimedia Commons

Vi khuẩn này có khả năng sử dụng các chất dinh dưỡng do thực vật bài tiết ra và có nhiệm vụ cố định nitơ trong khí quyển. Nhờ tất cả những đặc điểm thuận lợi này, nó được đưa vào công thức của phân bón sinh học để ứng dụng trong các hệ thống nông nghiệp thay thế.

Phân loại học

Năm 1925, loài đầu tiên của chi này đã được phân lập và nó được gọi là Spirillum lipoferum. Mãi đến năm 1978, chi Azospirillum mới được công nhận.

Mười hai loài thuộc giống vi khuẩn này hiện được công nhận: A. lipoferum và A. brasilense, A. amazonense, A. halopraeferens, A. irakense, A. opensimobile, A. doebereinerae, A. oryzae, A. melinis, A. canadense , A. zeae và A. rugosum.

Các chi này thuộc về Rhodospirillales và phân lớp của vi khuẩn alphaproteobacteria. Nhóm này được đặc trưng bởi tin tưởng với nồng độ nhỏ các chất dinh dưỡng và bằng cách thiết lập các mối quan hệ cộng sinh với thực vật, vi sinh vật gây bệnh thực vật và thậm chí với con người.

Đặc điểm chung và hình thái

Chi này dễ dàng được xác định bằng hình dạng rung hoặc hình que dày, tính đa hình và tính di động xoắn ốc. Chúng có thể thẳng hoặc hơi cong, đường kính khoảng 1 um và dài 2,1 đến 3,8. Các mẹo thường sắc nét.

Vi khuẩn thuộc giống Azospirillum có khả năng vận động rõ ràng, có dạng hình lông roi ở cực và bên. Nhóm đầu tiên của trùng roi được sử dụng chủ yếu để bơi lội, trong khi nhóm thứ hai liên quan đến chuyển động trên bề mặt rắn. Một số loài chỉ có trùng roi vùng cực.

Sự di chuyển này cho phép vi khuẩn di chuyển đến những nơi có điều kiện thích hợp cho sự phát triển của chúng. Ngoài ra, chúng có sức hút hóa học đối với axit hữu cơ, hợp chất thơm, đường và axit amin. Chúng cũng có khả năng di chuyển vào những vùng có sự co bóp oxy tối ưu.

Khi đối mặt với các điều kiện bất lợi - chẳng hạn như hút ẩm hoặc thiếu chất dinh dưỡng - vi khuẩn có thể ở dạng nang và phát triển một lớp bọc bên ngoài bao gồm polysaccharid.

Bộ gen của những vi khuẩn này lớn và có nhiều bản sao, đó là bằng chứng về tính dẻo của sinh vật. Cuối cùng, chúng được đặc trưng bởi sự hiện diện của các hạt poly-b-hydroxybutyrate.

Môi trường sống

Azospirillum được tìm thấy trong thân rễ, một số chủng chủ yếu cư trú trên bề mặt của rễ, mặc dù có một số loại có khả năng lây nhiễm sang các vùng khác của cây.

Nó đã được phân lập từ các loài thực vật khác nhau trên khắp thế giới, từ môi trường có khí hậu nhiệt đới đến các vùng có nhiệt độ ôn đới.

Chúng đã được phân lập từ ngũ cốc như ngô, lúa mì, gạo, lúa miến, yến mạch, từ các loại cỏ như Cynodon dactylon và Poa pratensis. Chúng cũng đã được báo cáo trên cây thùa và các loại xương rồng khác nhau.

Chúng không được tìm thấy đồng nhất ở rễ, một số chủng biểu hiện cơ chế đặc hiệu để lây nhiễm và xâm chiếm phần bên trong của rễ, và những chủng khác chuyên xâm nhập vào phần sụn hoặc tế bào bị tổn thương của rễ.

Sự trao đổi chất

Azospirillum thể hiện quá trình chuyển hóa cacbon và nitơ rất đa dạng và linh hoạt, cho phép sinh vật này thích nghi và cạnh tranh với các loài khác trong sinh quyển. Chúng có thể sinh sôi nảy nở trong môi trường kỵ khí và hiếu khí.

Vi khuẩn là những chất cố định nitơ và có thể sử dụng amoni, nitrit, nitrat, axit amin và nitơ phân tử làm nguồn cung cấp nguyên tố này.

Sự chuyển đổi nitơ trong khí quyển thành amoniac được thực hiện qua trung gian của một phức hợp enzyme bao gồm protein dinitrogenase, chứa molypden và sắt làm đồng yếu tố, và một phần protein khác được gọi là dinitrogenase reductase, chuyển điện tử từ chất cho đến protein.

Tương tự, các enzym glutamine synthetase và glutamate synthetase tham gia vào quá trình đồng hóa amoni.

Tương tác với thực vật

Sự liên kết giữa vi khuẩn và thực vật chỉ có thể xảy ra thành công nếu vi khuẩn có thể tồn tại trong đất và tìm thấy một quần thể rễ đáng kể.

Trong tầng sinh quyển, độ dốc giảm dần của các chất dinh dưỡng từ rễ đến môi trường xung quanh được tạo ra bởi các chất tiết ra của cây.

Do cơ chế điều hòa hóa học và cơ chế vận động được đề cập ở trên, vi khuẩn có thể di chuyển đến thực vật và sử dụng dịch tiết ra làm nguồn cacbon.

Các cơ chế cụ thể mà vi khuẩn sử dụng để tương tác với thực vật vẫn chưa được mô tả đầy đủ. Tuy nhiên, một số gen nhất định trong vi khuẩn được biết là có liên quan đến quá trình này, bao gồm pelA, sala, salB, mot 1, 2 và 3, laf 1, v.v.

Các ứng dụng

Vi khuẩn rhizobacteria thúc đẩy tăng trưởng thực vật, viết tắt là PGPR cho từ viết tắt của nó bằng tiếng Anh, bao gồm một nhóm vi khuẩn thúc đẩy sự phát triển của thực vật.

Sự liên kết của vi khuẩn với thực vật đã được báo cáo là có lợi cho sự phát triển của thực vật. Hiện tượng này xảy ra nhờ các cơ chế khác nhau, tạo ra sự cố định nitơ và sản xuất các hormone thực vật như auxin, giberillin, cytokinin và axit absisic, góp phần vào sự phát triển của cây.

Về mặt định lượng, hormone quan trọng nhất là auxin - axit indoleacetic (IAA), có nguồn gốc từ axit amin tryptophan - và nó được tổng hợp bằng ít nhất hai con đường trao đổi chất trong vi khuẩn. Tuy nhiên, không có bằng chứng trực tiếp nào về sự tham gia của auxin trong việc tăng sự phát triển của cây.

Ngoài việc tham gia vào quá trình tăng trưởng, giberillin còn kích thích sự phân chia tế bào và nảy mầm của hạt.

Các đặc điểm của thực vật được cấy bởi vi khuẩn này bao gồm tăng chiều dài và số lượng rễ nằm bên, tăng số lượng lông hút ở rễ và tăng trọng lượng khô của rễ. Chúng cũng làm tăng quá trình hô hấp tế bào.

Người giới thiệu

1. Caballero-Mellado, J. (2002). Chi Azospirillum. Mexico, D F. UNAM.
2. Cecagno, R., Fritsch, TE và Schrank, IS (2015). Vi khuẩn thúc đẩy tăng trưởng thực vật Azospirillum amazonense: Tính đa năng của bộ gen và con đường Phytohormone. BioMed Research International, 2015, 898592.
3. Gómez, MM, Mercado, EC và Pineda, EG (2015). Azospirillum một vi khuẩn rhizobacterium có tiềm năng sử dụng trong nông nghiệp. Tạp chí Sinh học của Khoa học Sinh học Nông nghiệp DES Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo, 16 (1), 11–18.
4. Kannaiyan, S. (Ed.). (Năm 2002). Công nghệ sinh học phân bón sinh học. Alpha Science Int'l Ltd.
5. Steenhoudt, O., & Vanderleyden, J. (2000). Azospirillum, một loại vi khuẩn cố định đạm sống tự do liên kết chặt chẽ với cỏ: các khía cạnh di truyền, sinh hóa và sinh thái. Các đánh giá về vi sinh của FEMS, 24 (4), 487–506.
6. Tortora, GJ, Funke, BR, & Case, CL (2007). Giới thiệu về vi sinh vật học. Panamerican Medical Ed.