AZOSPIRILLUM: EIGENSCHAFTEN, LEBENSRAUM, STOFFWECHSEL - BIOLOGIE - 2025

Azospirillum ist eine Gattung frei lebender gramnegativer Bakterien, die Stickstoff binden können. Es ist seit vielen Jahren als Pflanzenwachstumsförderer bekannt, da es ein nützlicher Organismus für Pflanzen ist.

Daher gehören sie zur Gruppe der das Pflanzenwachstum fördernden Rhizobakterien und wurden aus der Rhizosphäre von Gräsern und Getreide isoliert. Aus landwirtschaftlicher Sicht ist Azospirillum eine Gattung, deren Eigenschaften umfassend untersucht wurden.

Von Frank Vincentz aus Wikimedia Commons

Dieses Bakterium kann die von Pflanzen ausgeschiedenen Nährstoffe nutzen und ist für die Bindung von Luftstickstoff verantwortlich. Dank all dieser günstigen Eigenschaften ist es in der Formulierung von Biofertilisatoren enthalten, die in alternativen landwirtschaftlichen Systemen angewendet werden sollen.

Taxonomie

1925 wurde die erste Art dieser Gattung isoliert und Spirillum lipoferum genannt. Erst 1978 wurde die Gattung Azospirillum postuliert.

Derzeit werden zwölf Arten dieser Bakteriengattung erkannt: A. lipoferum und A. brasilense, A. amazonense, A. halopraeferens, A. irakense, A. largimobile, A. doebereinerae, A. oryzae, A. melinis, A. canadense A. zeae und A. rugosum.

Diese Gattungen gehören zur Ordnung der Rhodospirillales und zur Unterklasse der Alphaproteobakterien. Diese Gruppe zeichnet sich dadurch aus, dass sie mit winzigen Nährstoffkonzentrationen glaubt und symbiotische Beziehungen zu Pflanzen, pflanzenpathogenen Mikroorganismen und sogar zu Menschen aufbaut.

Allgemeine Eigenschaften und Morphologie

Die Gattung ist leicht an ihrer Vibroid- oder Dickstabform, ihrem Pleomorphismus und ihrer Spiralbeweglichkeit zu erkennen. Sie können gerade oder leicht gebogen sein, haben einen Durchmesser von ca. 1 um und eine Länge von 2,1 bis 3,8. Die Spitzen sind im Allgemeinen scharf.

Bakterien der Gattung Azospirillum zeigen eine offensichtliche Motilität und zeigen ein Muster von polaren und lateralen Flagellen. Die erste Gruppe von Flagellen wird hauptsächlich zum Schwimmen verwendet, während die zweite Gruppe sich auf Bewegungen auf festen Oberflächen bezieht. Einige Arten haben nur das polare Flagellum.

Diese Beweglichkeit ermöglicht es den Bakterien, sich in Bereiche zu bewegen, in denen die Bedingungen für ihr Wachstum angemessen sind. Darüber hinaus haben sie eine chemische Anziehungskraft auf organische Säuren, aromatische Verbindungen, Zucker und Aminosäuren. Sie können sich auch in Regionen mit optimalen Sauerstoffkontraktionen bewegen.

Bei widrigen Bedingungen wie Austrocknung oder Nährstoffmangel können die Bakterien die Form von Zysten annehmen und eine äußere Hülle aus Polysacchariden entwickeln.

Die Genome dieser Bakterien sind groß und haben mehrere Replikons, was ein Beweis für die Plastizität des Organismus ist. Schließlich sind sie durch das Vorhandensein von Poly-b-hydroxybutyrat-Körnern gekennzeichnet.

Lebensraum

Azospirillum kommt in der Rhizosphäre vor, einige Stämme bewohnen überwiegend die Oberfläche der Wurzeln, obwohl es einige Arten gibt, die andere Bereiche der Pflanze infizieren können.

Es wurde von verschiedenen Pflanzenarten auf der ganzen Welt isoliert, von Umgebungen mit tropischem Klima bis zu Regionen mit gemäßigten Temperaturen.

Sie wurden aus Getreide wie Mais, Weizen, Reis, Sorghum, Hafer und Gräsern wie Cynodon Dactylon und Poa Pratensis isoliert. Sie wurden auch in der Agave und in verschiedenen Kakteen berichtet.

Sie sind nicht homogen in der Wurzel zu finden, bestimmte Stämme weisen spezifische Mechanismen auf, um das Innere der Wurzel zu infizieren und zu besiedeln, und andere sind auf die Besiedlung des schleimigen Teils oder der beschädigten Zellen der Wurzel spezialisiert.

Stoffwechsel

Azospirillum weist einen sehr vielfältigen und vielseitigen Kohlenstoff- und Stickstoffstoffwechsel auf, der es diesem Organismus ermöglicht, sich anzupassen und mit den anderen Arten in der Rhizosphäre zu konkurrieren. Sie können sich in anaeroben und aeroben Umgebungen vermehren.

Bakterien sind Stickstofffixierer und können Ammonium, Nitrite, Nitrate, Aminosäuren und molekularen Stickstoff als Quelle für dieses Element verwenden.

Die Umwandlung von Luftstickstoff in Ammoniak wird durch einen enzymatischen Komplex vermittelt, der aus dem Protein Dinitrogenase, das Molybdän und Eisen als Cofaktor enthält, und einem anderen Proteinanteil namens Dinitrogenase-Reduktase besteht, der Elektronen vom Donor auf das Protein überträgt.

In ähnlicher Weise sind die Enzyme Glutaminsynthetase und Glutamatsynthetase an der Assimilation von Ammonium beteiligt.

Interaktion mit der Anlage

Die Assoziation zwischen dem Bakterium und der Pflanze kann nur dann erfolgreich erfolgen, wenn das Bakterium im Boden überleben und eine signifikante Wurzelpopulation finden kann.

In der Rhizosphäre wird der abnehmende Nährstoffgradient von der Wurzel zur Umgebung durch die Exsudate der Pflanze erzeugt.

Aufgrund der oben erwähnten Chemotaxis und Motilitätsmechanismen können die Bakterien zur Pflanze wandern und die Exsudate als Kohlenstoffquelle verwenden.

Die spezifischen Mechanismen, mit denen die Bakterien mit der Pflanze interagieren, wurden noch nicht vollständig beschrieben. Es ist jedoch bekannt, dass bestimmte Gene im Bakterium an diesem Prozess beteiligt sind, einschließlich pelA, sala, salB, mot 1, 2 und 3, laf 1 usw.

Anwendungen

Rhizobakterien, die das Pflanzenwachstum fördern und im Englischen als Akronym PGPR abgekürzt werden, umfassen eine Gruppe von Bakterien, die das Pflanzenwachstum fördern.

Es wurde berichtet, dass die Assoziation von Bakterien mit Pflanzen für das Pflanzenwachstum vorteilhaft ist. Dieses Phänomen tritt dank verschiedener Mechanismen auf, die eine Stickstofffixierung und die Produktion von Pflanzenhormonen wie Auxinen, Giberillinen, Cytokininen und Absisinsäure bewirken, die zur Entwicklung der Pflanze beitragen.

Quantitativ gesehen ist das wichtigste Hormon Auxin - Indolessigsäure (IAA), abgeleitet von der Aminosäure Tryptophan - und es wird über mindestens zwei Stoffwechselwege innerhalb der Bakterien synthetisiert. Es gibt jedoch keine direkten Hinweise auf die Beteiligung von Auxin an der Steigerung des Pflanzenwachstums.

Die Giberilline stimulieren nicht nur das Wachstum, sondern stimulieren auch die Zellteilung und die Keimung des Samens.

Die Eigenschaften der Pflanzen, die von diesem Bakterium beimpft werden, umfassen eine Zunahme der Länge und Anzahl der seitlich gelegenen Wurzeln, eine Zunahme der Anzahl der Wurzelhaare und eine Zunahme des Trockengewichts der Wurzel. Sie erhöhen auch die Zellatmungsprozesse.

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