microbiology

ریزوبیا باکتری های خاکی هستند که پس از اینکه در داخل گرهک های ریشه مستقر شدند قادر به تثبیت نیتروژنند.به یک میزبان گیاهی نیاز دارند و به تنهیی قادر به تثبیت نیتروژن نیستند.از لحاظ مورفولوژیکی انها معمولا گرم منفی متحرک و غیر اسپورزا هستند. ریزوبیا منحصر بفرد است زیرا انها با رابطه همزیستی با لگوم گیاهان زنده می مانند. در لگوم علوفه های رایج مثل نخود لوبیا شبدر سویا.

الودگی و تبادل سیگنال: رابطه همزیستی یک تبادل سیگنال را بین دو شریک نشان میدهد که منجر به شناسایی دو جانبه و گسترش ساختارهای همزیست میشود.ریزوبیا در خاک زندگی میکند جاییکه قادر به احساس فلاونوییدها ترشح شده بوسیله ریشه گیاهان میزبان میباشد.فلاونوییدها ترشح فاکتورهای گرهک را اغاز میکنند که به نوبه خودش توسط گیاه میزبان تشخیص داده میشود و میتواند منجر به تغییرشکل تارهای ریشه و چندین پاسخ سلولی مثل تغییرات پی در پی فرم های اهن میشود.شناخته شده ترین مکانیسم الودگی, الودگی داخل سلولی نامیده میشود.در این مورد ریزوبی از طریق یک تار ریشه دفرمه شده به روش مشابه اندوسیتوزیز وارد میشود.یک لوله داخل سلولی به نام Infection thread ایجاد میکند. مکانیسم دوم Cracking entry نامیده میشود در این مورد هیچ دفرمه شدنی در سلول های تار ریشه مشاهده نشده و باکتری ها بین سلولها نفوذ میکنند.سپس باکتری بین سلولی میشود و Infection thread مانند الودگی های داخل سلولی ایجاد میشود.اودگی تقسیم سلولی را در کورتکس ریشه اغاز میکند جاییکه یک ارگان جدید یا گرهک جدیدی به عنوان نتیجه یک فرایند موفق ظاهر میشود.

تشکیل گرهک و عملکرد ان: Infection thread به گرهک ها رشد میکنند بافت مرکزی را الوده کرده و ریزوبیاها را در این سلولها رها میکنند.جاییکه از لحاظ مورفولوژیکی به صورت باکتروئیدها و تثبیت کننده های نیتروژن از اتمسفر به فرم امونیوم یعنی فرم قابل استفاده توسط گیاه با استفاده از انزیم نیتروژناز, تمایز می یابند.در عوض گیاه باکتری توسط کربوهیدراتها , پروتئین ها و مقدار کافی اکسیژن به صورتی که با عملکرد انزیم تداخل نکنند, تامین میکند. Loghaemoglobin پروتئین های گیاهی مشابه هموگلوبین انسان هستند که به تامین اکسیژن برای تنفس کمک میکنند در حالیکه غلظت اکسیژن ازاد را به اندازه کافی پایین نگه میدارند تا مانع فعالیت نیتروژناز نشود. اخیرا یک سویه برادی ریزوبیوم کشف شده است که گرهک هایی در Aeschynomene بدون تولید فاکتورهای گرهک تولید میکند که وجود سیگنال های ارتباطی به جای فاکتور های گرهک پیشنهاد شده است.همزیستی لگوم – ریزوبیوم مثال کلاسیکی از Mutualism است. ریزوبیا امونیا یا اسیدهای امینه را برای گیاهان تامین میکند و در عوض اسیدهای ارگانیک را به عنوان منبع کربن و انرژی دریافت میکند.برخی گونه های غیر مرتبط گیاهان خاصی را الوده کرده و سویه میتواند منابع را به جای تثبیت نیتروژن برای برای تکثیر خودش بدون کشتن گیاه میزبان که به ان وایسته اند, استفاده کند. این شکل تقلب میتواند برای همه سویه ها وسوسه کننده باشد و تبدیل به یک تراژدی مشترک شود.دو فرضیه رقابتی برای مکانیسمی که همزیستی لگوم ریزوبیوم فراهم میکن وجود دارد( اگرچه هردو ممکن در طبیعت رخ دهند) فرضیه تحریم پیشنهاد پلیس تقلب گیاهان ریزوبیوم را میدهد.تحریم ها میتواند شکل کاهش رشد گرهک, مرگ زودرس گرهک,کاهش منابع کربن گرهک یا کاهش تامین اکسیژن گرهک داشته باشد.فرضیه انتخاب شریک پیشنهاد میکنه که گیاه از سیگنال های پیش ندولیزاسیون ریزوبیوم استفاه میکند تا تصمیم بگیرد که ایا اجازه نودولیزاسیون بدهد یا خیر و تنها ریزوبیاهای غیر متقلب استفاده میکند.