BACTERIORIZA I FIXAREA AZOTULUI- referat biologia solului

Profesor coordonatorStudent

Mihaela NichitAlex Cior

Nodozitile apar pe rdcinile plantelor (ndeosebi Fabaceae) care se asociaz cu bacterii simbiotice fixatoare de azot. Procesul a aprut de mai multe ori n cadrul familiei Fabaceae, precum i n alte specii din taxonul Rosidae.n nodozitile legumelor, azotul gazos din atmosfer (N2) e convertit n amoniac (NH3), asimilat apoi n aminoacizi, nucleotide i ali constitueni celulari: vitamine, flavone i hormoni. Legumele snt o specie de cultur ideal datorit abilitii lor de a fixa azotul din atmosfer, deoarece e redus astfel nevoia de ngrmnt pe baz de azot. Din contr, fertilizarea cu azot blocheaz dezvoltarea nodozitilor, deoarece formarea simbiozei nu mai prezint beneficiu pentru plant. Energia necesar ruperii triplei legturi covalente vine din zaharurile translocate din frunz, produse prin fotosintez. Fixarea azotuluiAzotul molecular prezent n atmosfer e relativ inert: nu reacioneaz uor cu alte substane pentru formarea unor noi compui. Procesul de fixare, natural sau sintetic, este esenial pentru toate formele de via, pentru c azotul e necesar pentru biosinteza crmizilor structurale ale plantelor, animalelor i altor forme de via. n consecin fixarea azotului este esenial pentru agricultur i n fabricarea ngrmintelor, precum i a explozivelor (praf de puc, dinamit, TNT etc.). Azotul este fixat n mod natural n atmosfer prin acinea fulgerelor.

Microorganismele care fixeaz azotul snt procariote (bacteria, archaea) i se numesc diazotrofi. Fixarea biologic a azotului are loc n prezena unei enzime numite nitrogenaz, prin reacia:N2+ 8 H++ 8 e 2 NH3+ H2Procesul e cuplat cu hidroliza a 16 echivaleni ATP i e nsoit de formarea unei molecule de H2. n diazotrofii liberi, amoniacul generat de nitrogenaz e asimilat n glutamat. Enzimele responsabile pentru aciunea nitrogenazei snt uor distruse de oxygen. Multe bacterii nceteaz producia de enzime n prezena oxigenului, astfel organismele fixatoare de azot triesc doar n condiii anaerobe.Nodozitile leguminoaselor conin leghemoglobin, o protein nrudit cu hemoglobina animal, de culoare roie, care funcioneaz ca un transportor de oxigen i azot. Rdcinile neinfectate cu Rhizobium nu sintetizeaz leghemoglobin. Leghemoglobina are afinitate mare pentru oxigen, ceea ce permite o concentraie de oxigen suficient de mic pentru a permite nitrogenazei s funcioneze i suficient de mare pentru respiraia bacteriilor.Microorganisme diazotrofeUn diazotrof este un organism capabil s creasc fr surse externe de azot fixat, de exemplu rhizobia i Frankia (n simbioz) i Azospirillum. Toate diazotrofele conin sisteme de nitrogenaz pe baz de fier-molibden sau fier-vanadiu.Aceste organisme fac parte din grupurile taxonomice bacteriene (mai ales n Bacteria dar i n Archaea). n cadrul unei specii fixatoare de azot pot fi linii care nu fixeaz. Fixarea e oprit cnd exist alte surse de azot disponibile, i pentru multe specii n prezena oxigenului. Diazotrofi liberi Anaerobi obligai, care nu tolereaz oxigenul nici atunci cnd nu fixeaz azot. Triesc n medii lipsite de oxigen (soluri i materie vegetal n descompunere). Bacteriile reductoare de sulf snt importante n sedimentele oceanice. Unele organisme din Archaea fixeaz azotul n intestinele animalelor. Anaerobi facultativi, care pot crete n prezena oxigenului dar nu pot fixa azotul. Aerobi au nevoie de oxigen pentru a crete, dar nitrogenaza este tot debilitat dac e expus oxigenului. Diazotrofi simbiotici Rhizobia specii asociate cu legumele. Oxigenul se leag cu leghemoglobina din nodule i este furnizat ntr-un ritm ce permite funcionarea nitrogenazei. Frankia aceste bacterii, mai puin cunoscute, infecteaz de asemenea rdcini i formeaz nodoziti compuse din lobi. Plantele infectate produc hemoglobine, dar rolul lor e mai puin stabilit dect la rhizobia. De obicei plantele fac parte din ordinele Rosales i Fagales, de exemplu: Alnus spp. Betulaceae (arin), Casuarina spp. Casuarinaceae (pin australian), Myrica gale Rhamnaceae (ciumrea), Purshia Rosaceae, Dryas spp. Dryadoideae (arginic). Ultimele revizii n filogenia angiospermelor arat o nrudire apropiat a acestor specii cu legumele. Cyanobacteria unele se asociaz cu ciuperci sub form de licheni, cu muchi, ferigi. Nu formeaz nodoziti. Feriga de ap Azolla (cyanobacteria Anabaena) este un ngrmnt verde important n cultura orezului. Cyanobacteriile din recifele de corali fixeaz de dou ori mai mult azot dect cele de pe uscat -1.8 kg N / ha / zi. Asociaii cu animalele dei au fost gsii diazotrofi n intestinele animalelor, de obicei amoniacul este prezent n cantiti suficiente pentru suprimarea fixrii.Nodozitile la leguminoaseAu fost descrise dou tipuri principale: determinate i indeterminate. Nodozitile determinate se gsesc pe legume tropicale (Glycine, Phaseolus, Lotus, Vigna). i pierd activitatea meristematic imediat dup infecie; astfel creterea se datoreaz expansiunii celulelor, rezultnd nodoziti sferice la maturitate. Nodozitile indeterminate apar la legumele temperate (Pisum, Medicago, Trifolium, Vicia); menin un meristem apical activ, care produce celule noi pentru cretere n cursul existenei nodozitii, rezultnd o form n general cilindric.Nodozitile au evoluat de cel puin trei ori n mod independent n cadrul legumelor, dar snt rare n afara familiei. nclinaia acestor plante pentru dezvoltarea nodozitilor pare s fie legat de structura rdcinii: tendina de a dezvolta rdcini laterale sub influena acidului abscisic.