SIMBIOZELE CU MICROORGANISME DIAZOTROFE

Ca o definitie generala, putem spune ca simbiozele reprezinta existenta simultana a doua sau mai multe organisme, care traiesc si se dezvolta in aceleasi conditii de mediu. Printr-o influenţare reciproca, ele se transforma si dobandesc proprietati noi. De regula, existenta izolata a unuia din simbioti nu este posibila. Este o forma de convietuire reciproc avantajoasa intre doua organisme. Simbioza este prezenta atat in lumea plantelor cat si a animalelor.

Microorganismele sunt sisteme biologice cu organizare complexa si capacitate specifica si independenta de replicare.In prezenta nutrientilor specifici sunt capabile sa isi sintetizeze toate componentele organice biogene,sa foloseasca energia rezultata din biodegardarile enzimatice sis a isi asigure toate necesitatile fiziologice(crestere,dezvoltare,multiplicare,respiratie,miscare,etc).

           Activitatea biologica este normala si continuua numai in prezenta nutrientilor specifici pentru biosintezele celulare si asigurarea energiei necesare tuturor proceselor vitale.

          Metabolismul microoorganismelor reprezinta multitudinea reactiilor biochimice ce au loc in sisitemul biologic respective,prin care nutrientii preluati din mediu sunt prelucrati in substante biogene proprii,energie si metabolite.Metabolizarea nutrientilor asigura energia necesara(sub forma de ATP) proceselor vitale de biosinteza,biodegradare,transport,crestere,mobilitate,miscare,respiratie si multiplicare.

         Ca si alte sisteme biologice si microorganismele au nevoie de toate elementele biogene(macroelemente,microelemente,factori de crestere,etc).La microorgansime au fost descries diferite tipuri de nutritie in functie de compozitia chimica a nutrientilor,natura surselor de carbon si azot si natura energiei utilizate in metabolizarea substantelor nutritive.Dupa natura chimica a nutrientilor se disting doua tipuri de nutritie si anume:litotrofia si organotrofia.

          Microorganismele litotrofe folosesc ca donatori de electroni, substante anorganice ca:ionii feros,hydrogen,nitrit sau amoniu pe care le oxideaza cu producere de apa,sulfat,ionii ferric si nitrat in reactii exergonice cuplate cu sinteze de ATP.

        Microorganismele organotrofe folosesc diferiti compusi organici ca donatori de electroni.Dupa natura nutrientilor de carbon si azot folositi si de capacitatea lor de sinteza se definesc doua tipuri de nutritie: autotrofa si heterotrofa.

 

        In habitatele naturale se intalnesc o multitudine de microorganisme apartinand diferitelor specii,care in activitatile lor se influenteaza reciproc.Influentele pot fi benefice sau positive pentru populatiile de microorganisme care interactioneaza ,negative sau neutrale.

       In cadrul interactiunilor positive se creeaza conditii benefice pentru populatiile microorganismelor.

       In interactiunile negative unele populatii inhiba dezvoltarea altor populatii sensibile,pe care uneori le pot chiar exclude din habitat.Prin aceasta se realizeaza o echilibrare numerica a populatiilor de microorganisme cu efecte ecologice benefice in habitat.

      Simbioza reprezinta o interactiune reciproca intre doua sisteme biologice.Simbiozele se clasifica dupa mai multe criterii si anume:

DUPA LOCALIZARE:

·        Ectosimbioze-sunt simbiozele in care un microorganism se afla in afara celuilalt·        Endosimbiozele-sunt simbiozele in care un microorganism se afla in celula sau

tesutul altui microorganism.

DUPA GRADUL DE DEPENDENTA:

·  Simbioze facultative·  Simbioze ecologice obligate·  Simbioze efectib obligate

DUPA NATURA RELATIEI SIMBIOTICE:·  Simbioze mutualiste·  Simbioze adaptive                

     Microorganismele,impreuna cu celelalte organisme,determina modificari profunde si transformari permanente ale materieu organice prin care se manifesta fertilitatea si accesibilitatea nutrientilor pentru plante.In conditii de sol se manifesta efectul de rizosfera determinat de prezenta complexului mucigelic,cu rol stimulator pentru microorganisme.Compozitia chimica a exudatului radicular este complexa si cuprinde o serie de substante precum:glucide(glucoza,fructoza,xiloza,maltoza,zaharoza),aminoacizi (alanina,glicocol,fenilalanina,cisteina,leucina,metionina),acizi organici(acetic,butyric,citric,fumaric,malic),vitamine(biotina,acid pantoteic,tiamina),factori de crestere(auxina,citokinina),alcaloizi,

       Plantele cu micorize contin o cantitate dubla de fosfat comparative cu cele fara micorioza iar cantitatea de fosfor este de 20 de ori mai mare.Plantele in soluri

normale,cresc mai repede,sunt mai verzi,au o fructificare abundenta.Numeroase micorioze produc o serie de vitamine cum sunt tinina,biotina,acid indolil acetic,degradeaza pesticide si numeroase substante organice si anorganice in exces.Micorizele din rizosfera pot exercita si unele efecte negative asupra plantelor.

      Populatiile numeroase de microorganisme din rizosfera pot produce carente de micro sau macro elemente ca urmare a imobilizarii in propriile cellule sau prin procesede biodegradare.

     Simbiozele asociative cu microorganismele diazotrofe in rizosfera

Rizocenozele sunt asocieri simbiotice intre diferite microorganisme diazotrofe libere si unele specii de plante.In rizosfera diferitelor plante microorganismele heterotrofe fixatoare de azot gasesc substantele organice necesare ca surse de carbon si energie.

Exemple:

      Planta gazda:                      Micoorganismul diazotrof

1.Cyonodon dactylon          Azospirillum lipoferum                   

2.Digitaria decumbens        Azospirillum lipoferum

3.Hordeum vulgare              Azotobacter

4.Ortyza sativa                     Achromobacter

5.Panicum maximum           Bacillus polymyxa,Derxia,Azotobacter

6.Poa pratensis                    Klebsiella pneumoniae                                       

    In aceste riocenoze bacteriile diazotrofe produc fitohormoni din categoria citokininelor,fapt ce determina aparitia unui numar sporit de perisori radiculari(care favorizeaza si intesifica preluarea nutrientilor din sol).In simbiozele associative cu microorganisme diazotrofe in rizosfera,metabolismul se intesifica,plantele au o crestere,plantele au o crestere si o dezvoltare mai buna.

      Simbioze associative cu microorganismele diazotrofe din filosfera

Filocenozele sunt asocieri simbiotice intre unele microorganisme diazotrofe si unele specii de plante.Atat filosfera cxat si filoplanul contin numeroase microorganisme fizatoare de azot.Ele adera pe suprafata plantei prin substantele mucoide pe care le produc si le au la suprafata externa a celulelor lor.

Astfel de planta gazda Eichornia crassipes,pe frunze se dezvolta bacteria diazotrofa Azotobacter chroococcum,pe frunzele plantei Larix sp. s-a gasit bacteria diazotrofa

Klebsiella,pe filoplanul plantei Picea abies este prezenta bacteria diazotrofa Pseudomonas.Apa de gutatie,apa de ploaie,roua pot solubiliza aminoacizii,glucidele si sarurile minerale sis a favorizeze atat multiplicarea cat si activitatea productive a bacteriilor diazotrofe.

       Micoriozele reprezinta interrelatii intre radacinile active ale unor plante I fungi specifici.Aceste interrelatii dinamice implica saprofitism ,usoara patogenitate si simbioza.Radacinile active ale plantelor colonizate ci ciupercile micorizice,au un metabolism mai active care imbunatateste procesele vitale sis e soldeaza cu o productivitate mai buna.In micorioza partenerii coopereaza prin:

·        Parteneriat relative constant·        Colonizarea normala a tesuturilor radiculare de catre fungi in absenta simptomelor

patologice·        Mentinerea proprietatilor normale ale celulelor radiculare si lipsa leziunilor

SIMBIOZELE DIAZOTROFE CU CIANOBACTERIILE

Fixarea N2 atmosferic se realizeaza cu ajutorul herochistilor , care sunt cellule specializate si adaptate structural si functional sa creeze conditiile necesare . Heterochistii sunt cellule incapabile de o diviziune , cu peretele cellular mai gros , mai mari decat celulele vegetative si intercalalte intre acestea . La cianobacteriile filamentoase(Anabaena si Nostoc) exista o foarte stransa legatura si comunicare nutritional intre celulele vegetative si heterochisti . Celulele vegetative primesc compusii amoniacali si azotici sintetizati in heterochisti si furnizeaza acestora substante organice reducatoare , necesare procesului de fixare a N2. Cianobacteriile fixatoare de azot formeaza ca organe de rezistenta akinetii .

SIMBIOZELE DIAZOTROFE FOLIARE

Aceste simbioze sunt localizate in filosfera cu formare de nodozitati la nivelul subepidermic , sau derivate din unele glande secretoare ale frunzelor . Au fost semnalate la plantele din familiile Dioscoriaceae , Myoporaceae , Myrsinaceae , Rubiaceae si Verbenaceae. Microorganismele fixatoare de azot molecular atmosferic sunt diferite si in functie de planta gazda . Astfel la planta Psychotria nodozitatile au bacteria Klebsiella rubinaceum , la Pavetta nodozitatile contin bacteria Mycobacterium rubiacearum iar la planta gazda Ardisia (Myrsinaceae) , in nodozitatile foliare este bacteria Phyllobacterium folicola. In nodozitatile foliare se gaseste exudatul bacterian si celulele bacteriene . Pe langa fixarea azotului molecular atmosferic , bacteriile diazotrofe formeaza o serie de factori de crestere care stimuleaza plantele. Compusii acumulati in noduli si frunze imbogatesc solul(dupa caderea frunzelor), cu substante organice bogate in azot .