Азотфиксирующие бактерии относятся к хемосинтезирующим бактериям

Бактерии-азотфиксаторы, обогащающие почву атмосферным азотом, могут стать достойным конкурентом азотной промышленности. Задача состоит в том, чтобы, во-первых, плотнее заселить ими почву, во-вторых — повысить их азотфиксирующие способности. Бактерии рода Rhizobium живут на корнях бобовых растений и фиксируют азот воздуха. Растения обеспечивают бактериям жилище и пищу, за что получают доступную форму азота, который включается в органические молекулы.

Дорогие читатели! Наши статьи рассказывают о типовых способах решения проблем со здоровьем, но каждый случай носит уникальный характер.

Если вы хотите узнать, как решить именно Вашу проблему - начните с программы похудания. Это быстро, недорого и очень эффективно!


Узнать детали

Азотфиксирующие бактерии: среда обитания, функции

Бактерии-азотфиксаторы, обогащающие почву атмосферным азотом, могут стать достойным конкурентом азотной промышленности. Задача состоит в том, чтобы, во-первых, плотнее заселить ими почву, во-вторых — повысить их азотфиксирующие способности. Бактерии рода Rhizobium живут на корнях бобовых растений и фиксируют азот воздуха. Растения обеспечивают бактериям жилище и пищу, за что получают доступную форму азота, который включается в органические молекулы.

По пищевым цепям азот, входящий в молекулы органических веществ, переходит к другим обитателям экосистемы. Белки и другие органические молекулы в процессе дыхания расщепляются, образуя азот в форме аммония NH4 , который поступает в окружающую среду. Некоторые бактерии могут переводить аммоний в нитратную форму NOj. Нитраты постепенно преобразуются другими бактериями в газообразный азот. Часть газообразного азота окисляется в воздухе во время грозовых разрядов и поступает в почву с дождевой водой.

Таким способом свободного азота фиксируется в 10 раз меньше, чем это происходит с помощью бактерий. Как вы убедились, глобальная экосистема зависит от азотфиксирующих организмов, которые способны фиксировать азот воздуха.

Среди азотфиксирующих бактерий выделяют свободноживу-щих в почве и клубеньковых, живущих на корнях бобовых растений рис. Наиболее важными представителями свобод-ноживущих азотфиксирующих бактерий являются Azotobacter и Clostridium, связывающие за год несколько десятков килограммов азота на 1 га почвы.

Значительно более эффективна деятельность клубеньковых бактерий, заражающих клетки корней бобовых. В результате под бобовыми происходит микробиологическое накопление доступного для растений азота. Под площадью в 1 га, засеянной клевером, в результате действия этих бактерий может быть накоплено в раз больше азота, чем свободноживущими фиксаторами этого элемента. Значение азотфиксирующих бактерий в почвообразовании чрезвычайно велико.

Только благодаря их деятельности могут использовать атмосферный азот другие живые организмы в виде нитратов. За год бактериями фиксируется — млн т азота. Свободноживущие азотфиксирующие бактерии относятся как к анаэробным, так и к аэробным организмам.

Мишустин Е. Почвенные азотфиксирующие бактерии рода Clostridium. Чем больше света и хлорофилла, тем больше пищи могут получить бактерии; таким образом, фотопериод способствует максимальной координации между активностью растения и его партнера — микроорганизма. В г. Вппоградскнм была выделена анаэробная азотфиксирующая бактерия Ciostridium Pasteurianum. Среди спорообразующих грамположительных бактерий семейства Bacillaceae азотфиксирующая способность выявлена у факультативных анаэробов Bacillus polymyxa, аэробов Bacillus megaterium и Thermobacillus azotofigens.

Среди почвенных аэробных спорообразующих бактерий имеются виды, которые довольно хорошо развиваются на безазотистой среде. К ним относятся олигонитрофильные бактерии, обладающие способностью усваивать атмосферный азот. Эти микроорганизмы характеризуются слабой азотфиксирующей способностью, однако их накопление в почве может значительно содействовать обогащению ее азотом. В этом отношении всестороннее изучение данной группы микроорганизмов представляет большое значение для повышения плодородия почв.

Анаэробный распад целлюлозы осуществляется только бактериями например, бациллой Омелянского , а аэробный -многими видами бактерий, грибами, актиномицетами. Кроме того, водоросли стимулируют активность некоторых азотфиксирующих бактерий, в частности азотобактера и клубеньковых бактерий. Однако внесение только одних азотных удобрений угнетает азотфиксирующие бактерии. Так, по данным А. Родиной, аммиачные соли тормозят развитие азотобактера, а нитратный азот, если среда содержит нитратные соли, приводит к прекращению фиксации азота азотобактером.

Отрицательное действие одних азотных удобрений может не проявиться, если под влиянием внесенных удобрений бурно развивается фитопланктон. В этом случае содержание минеральных соединений азота уменьшается настолько быстро, что они не успевают оказывать угнетающего действия на азотфиксирующих бактерий.

Б г. Бейерннк выделил две аэробные-азотфиксирующие бактерии — Azotobacter chroococcum, Azotobacter agile. Сейчас известен ряд видов Azotobacter. Для того чтобы эти микроорганизмы осуществляли процесс фиксации азота, необходимо присутствие молибдена, железа и кальция.

Особенно важно присутствие молибдена. Свободно живущие азотфиксаторы Azotobacter усваивают в среднем около 1 г азота иа 1 м2 в год. Основой препарата "Деградойл" является выделенная из почвы смешанная культура микроорганизмов, включающая азотфиксирующие бактерии Azotobacter vinelandii. По данным разработчиков, препарат обладает широкой субстратной специфичностью.

Бактерии окисляют углеводороды, а другие почвенные микроорганизмы метаболизируют продукты их окисления. Около 80 лет назад С. Виноградский выделил из почвы анаэробную бактерию Clostridium pasteurianum, фиксирующую газообразный азот. Несколько позднее голландский исследователь М. Бейеринк открыл аэробную азотфиксирующую бактерию Azoto-bacter. Разные микроорганизмы осуществляют а разные типы брожения. Так, молочнокислые бактерии накапливают молочную кислоту.

Для некоторых облигатных анаэробных микроорганизмов, па-пример азотфиксирующей бактерии Clostridium pasleurianum, характерно образование в процессе брожения масляной кислоты. Хемосинтезирующими организмами являются микроорганизмы — нитрифицирующие, серобактерии, водородные бактерии и железобактерии. Свободный азот усваивают азотфиксирующие бактерии. Мутуализм — это взаимодействие между двумя организмами разных видов, которое выгодно для каждого из них. Например, азотфиксирующие клубеньковые бактерии обитают на корнях бобовых растений, конвертируя атмосферный азот в форму, доступную для усвоения этими растениями.

Следовательно, бактерии обеспечивают растения азотом. В свою очередь растения обеспечивают клубеньковые бактерии всеми необходимыми питательными веществами. Мутуализмом можно считать также взаимодействие между микроорганизмами, обитающими в толстом отделе кишечника человека, и самим человеком. Для микроорганизмов выгода определяется тем, что они обеспечивают свои питательные потребности за счет содержимого кишечника, а для человека выгода состоит в том, что микроорганизмы осуществляют дополнительное переваривание пищи и еще синтезируют крайне необходимый для него витамин К.

В мире цветковых растений мутуализмом является опыление насекомыми растений и питание насекомых нектаром растений. Например, переваривание целлюлозы в желудке рубце крупного рогатого скота обеспечивается содержащимися в нем бактериями. По данным НИИ сельскохозяйственной микробиологии, в ряде почв соответствующие той или иной бобовой культуре клубеньковые бактерии могут отсутствовать, а те, что имеются, обладают малопродуктивной системой азотфиксации.

В связи с этим микробиологи провели селекционную работу. Создан и массово производится препарат ризоторфин — удобная и практичная форма поставки клубеньковых бактерий к семенам и растущим корням бобовых. Фиксация атмосферного азота. Ни одно зеленое растение не может питаться непосредственно азотом атмосферы.

Так как в результате деятельности денитрифицирующих бактерий непрерывно идет уменьшение в природе запасов связанного азота и перевод его в атмосферный азот, то жизни на земле грозила бы неминуемая гибель из-за азотного голода. Однако существует группа микроорганизмов, способная связывать атмосферный азот, делая его доступным для растений. Если в ходе эволюции между двумя различными видами возникла обоюдная зависимость, то соответствие может быть еще жестче.

Два убедительных примера — мутуалистическая связь между азотфиксирующими бактериями и корнями бобовых растений и зачастую очень тонкое взаимное соответствие между насекомыми-опылителями и цветками опыляемых ими растений гл. Наиболее тесные соответствия между организмами и средой возникли в тех случаях, когда решающим фактором жизнедеятельности организмов одного вида является присутствие организмов другого вида: в таких случаях вся среда обитания одного организма может исчерпываться другим организмом.

Эти формы встречаются в наземных сообществах повсюду, но их особенно много в самых верхних слоях почвы включая подстилку. Процесс разложения растительных остатков, на который расходуется значительная доля респираторной активности сообщества, во многих наземных экосистемах осуществляется рядом последовательно функционирующих микроорганизмов Кононова, Так, некоторым папоротникам для нормального развития необходим алюминий, диатомовым водорослям — кремний, а некоторым зеленым водорослям— селен.

Для успешного формирования мутуализма азотфиксирующих бактерий и бобовых необходим кобальт. По данным W. Правильное применение фосфорных удобрений повышает содержание азота в фитопланктоне, поскольку способствует связыванию растворимого в воде азота азотфиксирующими бактериями и некоторыми синезелеными водорослями. При внесении нормальных доз извести снижается содержание в почве подвижных соединений алюминия, железа и марганца, они переходят в нерастворимую форму и поэтому устраняется вредное действие их на растения.

На известкованных почвах повышается жизнедеятельность свободноживу-щих азотфиксирующих бактерий азотобактер, клостридиум и др. В почве больше накапливается нитратного азота. Усиление нитрификации при известковании обусловливается также нейтрализацией продуктов окисления аммиака — азотистой и азотной кислот, накопление которых тормозит деятельность нитрифицирующих бактерий.

В результате улучшается азотное питание растений, особенно в первые годы после внесения извести. География почвенных микроорганизмов. Весьма интересна зависимость состава и количества почвенных микроорганизмов от географических условий. География почвенных микроорганизмов тщательно изучается. Однако установить закономерности в этой области очень сложно, так как многие микроорганизмы встречаются в почвах от тундровой до тропической зоны.

Например, клубеньковые азотфиксирующие бактерии обнаружены в почвах от Кольского полуострова до Средней Азии. Несмотря на то что почвенные микроорганизмы имеют такие колоссальные ареалы распространения, в определенных почвах создаются наиболее благоприятные условия для их развития и жизнедеятельности.

Поэтому состав и содержание микроорганизмов в различных типах почв существенно отличаются. В природе имеются значительные запасы азота. Во-первых, большие количества азота входят в состав населяющих землю организмов, главным образом растений. При отмирании этих организмов азот попадает в почву и водоемы и подвергается воздействию микроорганизмов.

Сначала аммонифицирующие микроорганизмы превращают органический азот в минеральный, доступный растениям. Далее нитрифицирующие бактерии окисляют аммиак до азотной кислоты, переводя таким образом азот в еще более доступную для растений форму. Параллельно происходит процесс восстановления нитратов до молекулярного азота. Этот процесс осуществляется денитрифицирующими бакте-териями и ведет к переходу азота в атмосферу и обеднению почвы.

Фиксация атмосферного азота клубеньковыми и свободноживущи-ми азотфиксирующими бактериями вновь обогащает почву связанным азотом.

В этой статье расскажем о полезных функциях а зотофиксирующих бактерий и подберем препараты на их основе.

Уникальный подарок для земледельцев и феномен для ученых – азотфиксирующие клубеньковые бактерии

Бактерии - понятие, хорошо знакомое каждому. Получение сыра и йогурта, антибиотиков, очистка сточных вод - все это делают возможным одноклеточные бактериальные организмы. Познакомимся с ними поближе. Представители этого царства живой природы представляют собой единственную группу прокариот - организмов, клетки которых лишены ядра. Но это не значит, что они совсем не содержат наследственной информации. Молекулы ДНК свободно находятся в цитоплазме клетки и не окружены оболочкой.

Поскольку размеры их микроскопические - до 20 мкм, бактерии изучает наука микробиология. Ученые выяснили, что прокариоты могут быть одноклеточными или объединяться в колонии. Они имеют достаточно примитивное строение. Помимо ядра бактерии лишены всех типов пластид, комплекса Гольджи, ЭПС, лизосом и митохондрий. Но несмотря на это, бактериальная клетка способна осуществлять важнейшие процессы жизнедеятельности: анаэробное дыхание без использования кислорода, гетеротрофное и автотрофное питание, бесполое размножение и образование цисты во время переживания неблагоприятных условий.

В основу классификации положены разные признаки. Один из них - форма клеток. Так, вибрионы имеют вид запятой, кокки - округлую форму. Вид спирали имеют спириллы, а палочковидную форму - бациллы. Кроме того, бактерии объединяют в группы в зависимости от особенностей строения клетки. Настоящие способны образовывать слизистую капсулу вокруг собственной клетки и оснащены жгутиками. Цианобактерии, или синезеленые водоросли, способны к фотосинтезу и вместе с грибами входят в состав лишайников.

Многие виды бактерий способны к симбиозу - взаимовыгодному сожительству организмов. Азотфиксаторы поселяются на корнях бобовых и других растений, образуя клубеньки. Какую функцию выполняют клубеньковые бактерии, легко догадаться. Они преобразуют атмосферный азот, который так необходим растениям для развития. Прокариоты являются группой организмов, которым доступны все способы питания. Так, зеленые и пурпурные бактерии питаются автотрофно, за счет солнечной энергии.

За счет наличия пластид они могут быть окрашены в разные цвета, но обязательно содержат хлорофилл. Бактериальный и растительный фотосинтез существенно отличаются.

У бактерий вода не является обязательным реагентом. Донором электронов может служить водород или сероводород, поэтому кислород в ходе этого процесса не выделяется. Большая группа бактерий питается гетеротрофно, т. Такие организмы используют для питания остатки отмерших организмов и продукты их жизнедеятельности. Бактерии гниения и брожения способны разлагать все известные органические вещества.

Такие организмы еще называют сапротрофами. Некоторые бактерии растений могут образовывать симбиоз с другими организмами: вместе с грибами входят в состав лишайников, взаимовыгодно сосуществуют с корнями бобовых азотфиксирующие клубеньковые бактерии. Еще одной группой по типу питания являются хемотрофы. Это разновидность автотрофного питания, в ходе которого вместо солнечной энергии используется энергия химических связей различных веществ.

Азотфиксирующие бактерии относятся к таким организмам. Они окисляют некоторые неорганические соединения, при этом обеспечивая себя необходимым количеством энергии. Подобным образом питаются и микроорганизмы, способные преобразовывать соединения азота.

Их называют азотфиксирующие бактерии. Несмотря на то что обитают бактерии повсеместно, среда обитания именно этого вида - почва, а точнее корни бобовых растений. Какую функцию выполняют клубеньковые бактерии?

Она обусловлена их строением. Азотфиксирующие бактерии хорошо видны невооруженным глазом. Поселяясь на корнях бобовых и злаковых, они проникают в растение. При этом образуются утолщения, внутри которых происходит обмен веществ.

Стоит сказать, что азотфиксирующие бактерии относятся к группе мутуалистов. Их сосуществование с другими организмами является взаимовыгодным. В ходе фотосинтеза растение синтезирует углевод глюкозу, необходимую для процессов жизнедеятельности.

Бактерии не способны к такому процессу, поэтому готовые сахара получают от бобовых. Растениям для жизни необходим азот.

Этого вещества в природе достаточно большое количество. Однако в таком состоянии растения не способны поглощать это вещество. Азотфиксирующие бактерии усваивают атмосферный азот и переводят его в форму, удобную для растений.

Какую функцию выполняют азотфиксирующие бактерии, можно убедиться на примере хемотрофной бактерии азоспириллум. Живет этот организм на корнях злаковых: ячменя или пшеницы. Его по праву называют лидером среди продуцентов азота. На гектар земли он способен отдать до 60 кг этого элемента.

Азотфиксирующие бактерии бобовых, такие как ризобитумы, синоризобиумы и другие, также хорошие "труженики". Они способны обогатить гектар земли азотом массой до кг. На многолетних бобовых растениях обитают победители азотообразования, производительность которых достигает до кг в расчете на гектар пахотных земель. Все азотфиксирующие бактерии по особенностям процессов жизнедеятельности можно объединить в две группы.

Первая группа является нитрифицирующей. Суть обмена веществ в этом случае заключается в цепочке химических превращений. Аммоний, или аммиак, превращается в нитриты - соли азотной кислоты. Нитриты, в свою очередь, превращаются в нитраты, тоже являющиеся солями этого соединения. В виде нитратов азот лучше усваивается корневой системой растений. Вторая группа называется денитрификаторами. Они осуществляют обратный процесс: нитраты, содержащиеся в почве, превращают в газообразный азот. Таким образом происходит круговорот азота в природе.

К процессам жизнедеятельности также относят и процесс размножения. Происходит он путем деления клеток надвое. Гораздо реже - путем почкования. Характерен для бактерий и половой процесс, который называется конъюгация. При этом происходит обмен генетической информацией. Поскольку корневая система выделяет много ценных веществ, бактерий на ней поселяется очень много.

Они преобразуют растительные остатки в вещества, которые способны впитать растения. В результате слой почвы вокруг приобретает определенные свойства. Его называют ризосферой. Существует несколько способов внедрения бактериальных клеток в ткани корневой системы. Это может произойти вследствие повреждения покровных тканей или в местах, где клетки корня молодые. Зона корневых волосков также является путем проникновения хемотрофов внутрь растения.

Далее корневые волоски инфицируются и в результате активного деления бактериальных клеток образуются клубеньки. Внедрившиеся клетки образуют инфекционные нити, которые продолжают процесс проникновения в растительные ткани. С помощью проводящей системы бактериальные клубеньки связаны с корнем. С течением времени в них появляется особое вещество - легоглобин.

К моменту проявления оптимальной активности клубеньки приобретают розовую окраску благодаря пигменту легоглобину. Фиксировать азот способны лишь те бактерии, которые содержат легоглобин. Люди давно заметили, что, если перекопать бобовые растения с почвой, урожай на этом месте будет лучше.

На самом деле суть не в процессе вспахивания. Такая почва больше обогащается азотом, столь необходимым для роста и развития растений. Если лист называют фабрикой по производству кислорода, то азотфиксирующие бактерии могут по праву называться фабрикой по производству нитратов. Еще в 19 веке ученые обратили внимание на удивительные способности бобовых растений.

Из-за недостатка знаний их приписывали только растениям и не связывали с другими организмами. Было высказано предположение, что листья могут фиксировать атмосферный азот. В ходе экспериментов было выяснено, что бобовые, которые выросли в воде, такую способность утрачивают. Более 15 лет этот вопрос оставался загадкой. Никто не догадывался, что осуществляют все это азотфиксирующие бактерии, среда обитания которых не была изучена. Оказалось, что дело в симбиозе организмов.

Только вместе бобовые и бактерии могут производить нитраты для растений.

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: ХЕМОСИНТЕЗ

Азотобактер

В этой статье расскажем о полезных функциях а зотофиксирующих бактерий и подберем препараты на их основе. Процессы жизнедеятельности. Все азотфиксирующие бактерии по особенностям процессов жизнедеятельности можно объединить в две группы. Таким образом происходит круговорот азота в природе. К процессам жизнедеятельности также относят и процесс размножения. Происходит он путем деления клеток надвое. Гораздо реже - путем почкования.

Характерен для бактерий и половой процесс, который называется конъюгация. При этом происходит обмен генетической информацией. Поскольку корневая система выделяет много ценных веществ, бактерий на ней поселяется очень много. Они преобразуют растительные остатки в вещества, которые способны впитать растения.

В результате слой почвы вокруг приобретает определенные свойства. Его называют ризосферой. Азотфиксирующие бактерии. Среди процессов, от которых зависит биологическая продуктивность на земном шаре, одним из важнейших является фиксация микроорганизмами азота атмосферы. Проблема биологической азотфиксации относится к числу основных проблем сельскохозяйственной и биологической науки. Перед учеными стоит задача изыскать возможности управления процессом азотфиксации и на этой основе увеличить урожайность сельскохозяйственных культур.

Биологический азот может служить существенным дополнением азотного фонда почвы, способствуя повышению ее плодородия и обеспечивая тем самым более экономное расходование технического азота — азота удобрений.

Ни человек, ни животные, ни растения не могут потреблять молекулярный азот, которым изобилует воздушный океан. Столб воздуха над одним гектаром земной поверхности содержит 80 т азота.

Если бы растения могли его усваивать, этого запаса было бы достаточно для получения 30 ц зерновых с 1 га в течение более полумиллиона лет. Содержание доступного растениям азота в почве обычно невелико. Поэтому повышение урожайности сельскохозяйственных растений связано в первую очередь с улучшением их азотного питания.

По примерным подсчетам, для сельскохозяйственной продукции земного шара требуется ежегодно около — млн. Дефицит азота в значительной степени компенсируется биологическим путем, в основном за счет запаса азота, аккумулированного в почве микроорганизмами, в первую очередь азотфиксирующими.

К г. Следует думать, что урожаи к этому времени удвоятся и будут выносить из почвы до млн. Следовательно, и тогда роль микробиологического фактора в азотном обеспечении сельскохозяйственных растений останется весьма значительной. Химическая промышленность СССР по выработке минеральных удобрений находится на одном из первых мест в мире. Однако огромная территория сельскохозяйственного использования не позволяет в достаточной мере обеспечить все культуры элементами минерального питания, в том числе и азотом.

Поэтому в соответствующих количествах он дается лишь для технических культур. В СССР при существующих урожаях за год сельскохозяйственная продукция выносит из почвы около 10 млн. В то же время применение минеральных азотных удобрений у нас не превышает пока 4 млн. В ближайшие годы химическая промышленность существенно увеличит выпуск минеральных удобрений. В г. Однако и тогда минеральные и органические удобрения не будут компенсировать выноса азота из почвы. Признавая, таким образом, несомненную необходимость химизации земледлия, нельзя забывать о возможности и целесообразности самого широкого использования биологического азота.

Это связано и с улучшением кормовой базы, так как симбиотические азотфиксаторы обеспечивают животноводство дешевым белковым кормом люцерна, клевер и другие виды бобовых культур. Выдающийся русский ученый, основатель советской агрохимии Д. Прянишников отметил, что, как бы ни было высоко развито производство минеральных удобрений, никогда не следует забывать о целесообразности использования биологического азота. В ряде районов черноземной зоны, где почвы возделываются уже более лет, вполне удовлетворительные урожаи получают и без внесения минеральных удобрений.

По расчетам же, за это время почвы должны были бы потерять весь находящийся в них азот. В том, что этого не происходит, заслуга азотфиксаторов. Существуют две группы фиксирующих атмосферный азот микроорганизмов. Одна из них находится в симбиозе с высшими растениями, образуя клубеньки на корнях. К этой группе относятся клубеньковые бактерии. Микроорганизмы другой группы обитают в почве независимо от растений.

К ним относятся азотобактер, клостридиум, бейеринкия и другие свободно-живущие микроорганизмы. Потенциальные возможности симбиотических азотфиксаторов значительно выше, чем свободноживущих.

История открытия азотфиксирующих бактерий. Проблема биологического азота возникла с развитием земледельческой культуры. Издавна из практической агрономической деятельности человека было известно, что бобовые растения повышают плодородие почвы.

Первое научное объяснение способности бобовых растений накапливать азот принадлежит французскому агрохимику Дж. Буссенго Он установил, что люцерна и клевер обогащают почву азотом, зерновые же и корнеплоды истощают. Эти факты он связал со способностью бобовых растений фиксировать азот из воздуха. Однако Буссенго ошибочно представлял, что агентом фиксации являются листья бобового растения. Именно это неправильное заключение через 15 лет привело Буссенго к отрицанию своего открытия.

Стремясь более веско доказать правоту своей мысли, Буссенго провел серию опытов. В отличие от проводимых им ранее экспериментов он на прокаленном песке выращивал теперь уже не проростки бобовых растений, пересаженных с поля, а тщательно промытые семена люпин и бобы ; сосуды с растениями помещались при этом под стеклянный колпак. Сейчас это понятно и легко объяснимо.

Именно тщательность постановки опыта, которая исключала возможность заражения корневой системы проростков клубеньковыми бактериями, привела Буссенго к результатам, опровергшим прежние его данные. Считая тем не менее последние опыты более достоверными и не предполагая даже о существовании клубеньковых бактерий, он признал результаты прежних опытов ошибочными и отрекся от них.

Понадобилось несколько десятилетий, прежде чем удалось установить, что молекулярный азот бобовые растения фиксируют только в симбиозе с микроорганизмами, вызывающими образование клубеньков на их корнях.

Огромный опыт, накопившийся к настоящему времени, свидетельствует о большой роли бобовых растений в плодородии почв. Прянишников указывает, что после введения в Европе севооборотов с посевом клевера средняя урожайность зерновых повысилась с 7 до 17 ц на 1 га.

В Московской сельскохозяйственной академии им. Тимирязева урожаи ржи в шестипольном севообороте с клевером однолетнего пользования на протяжении 50 лет без внесения минеральных удобрений сохраняются на уровне 14 га на 1 га, а без клевера урожай достигает лишь 7 ц. На более плодородных почвах при хорошей агротехнической обработке бобовые растения повышают урожайность еще больше.

При этом одновременно можно получить и ценный корм — зеленую массу растений, и обогащение почвы азотом. Бобовые растения играют, по-видимому, главную роль в связывании молекулярного азота в возделываемых почвах. Однако неправильно было бы думать, что все виды бобовых растений в равной степени обогащают почву. Общее увеличение количества азота в надземной массе и пожнивных остатках при культивировании люпина составляет — кг, клевера красного — кг, люцерны — кг, донника — кг, зерновых бобовых — 50 — 60 кг азота в год на 1 га почвы.

При этом прибыль азота в почве для всех перечисленных видов, за исключением зерновых бобовых, составляет примерно 50—70 кг на 1 га. В настоящее время известно также свыше различных видов других растений, для которых способность фиксировать азот в симбиозе с микроорганизмами, образующими клубеньки на корневой системе или на их листьях, вполне доказана. Большинство из них относится к деревьям и кустарникам.

В дальнейшем список азотфиксаторов пополнился новыми видами микроорганизмов — представителей других систематических групп. Деятельность всех свободноживущих азот-фиксирующих бактерий в почве ограничена недостатком органических веществ.

Поэтому они и не могут обеспечить значительного накопления азота в среднем они накапливают не более 5 кг азота на 1 га. Их деятельность можно активировать внесением свежего органического вещества. Проникновение бактерий в корень. Пути проникновения бактерий в корень Существует несколько способов внедрения бактериальных клеток в ткани корневой системы.

Это может произойти вследствие повреждения покровных тканей или в местах, где клетки корня молодые. Зона корневых волосков также является путем проникновения хемотрофов внутрь растения. Далее корневые волоски инфицируются и в результате активного деления бактериальных клеток образуются клубеньки.

Внедрившиеся клетки образуют инфекционные нити, которые продолжают процесс проникновения в растительные ткани. С помощью проводящей системы бактериальные клубеньки связаны с корнем. С течением времени в них появляется особое вещество - легоглобин.

К моменту проявления оптимальной активности клубеньки приобретают розовую окраску благодаря пигменту легоглобину. Фиксировать азот способны лишь те бактерии, которые содержат легоглобин. Значение хемотрофов. Люди давно заметили, что, если перекопать бобовые растения с почвой, урожай на этом месте будет лучше. На самом деле суть не в процессе вспахивания. Такая почва больше обогащается азотом, столь необходимым для роста и развития растений. Если лист называют фабрикой по производству кислорода, то азотфиксирующие бактерии могут по праву называться фабрикой по производству нитратов.

Из-за недостатка знаний их приписывали только растениям и не связывали с другими организмами. Было высказано предположение, что листья могут фиксировать атмосферный азот. В ходе экспериментов было выяснено, что бобовые, которые выросли в воде, такую способность утрачивают. Более 15 лет этот вопрос оставался загадкой.

Состояние отпатрулирована. Azotobacter Beijerinck

Азотфикс и рующие микроорган и змы, азотфиксаторы, микроорганизмы, усваивающие молекулярный азот воздуха. Клубеньковые бактерии , живущие в симбиозе с бобовыми растениями горох, лупин, клевер, люцерна и др. На 1 га почвы, занятой бобовыми растениями, на корнях которых образуются клубеньки, связывается — кг и более атмосферного азота в год. Азотфиксирующие бактерии образуют узелки в тканях листьев ряда тропических растений, которые без таких узелков нормально развиваться не могут.

Активные азотфиксаторы — свободно живущие микроорганизмы, обитающие в почве и водоёмах. Это — анаэробная спороносная бактерия клостридиум, открыта С. Виноградским ; аэробный микроорганизм — азотобактер , занимающий по азотфиксирующей активности первое место до 25 г азота на 1 кг использованного сахара , однако распространённый в почве менее, чем клостридиум; к А.

Способность усваивать атмосферный азот установлена у микобактерий и у ряда ацетоноэтиловых бактерий Bacillus polymyxa, Вас. Активными азотфиксаторами являются и многие виды сине-зелёных водорослей Nostoc, Апаbaena и др. Участвуют в фиксации атмосферного азота некоторые виды грибов, дрожжей и спирохет. Азотфиксирующие микроорганизмы: 1 — Azotobacter vinelandii; 2 — Clostridium pasterianum; 3 — Rhizobium meliloti; 4 — клубеньковые бактерии в клетках корня ольхи.

Среди микроорганизмов, известных своими полезными свойствами, выделяются азотфиксирующие бактерии. Они успешно производят две трети всего азота в почве, необходимого для нормального развития растений. Поскольку среди организмов, имеющих такие полезные для растений способности, есть бактерии различного происхождения, формы и способа питания, вначале нужно определить, как классифицируют бактерии, опираясь на их свойства.

Размеры бактерий можно сопоставить с величиной частичек глины. В чайной ложке почвы можно обнаружить от ста миллионов до миллиарда различных микроорганизмов, основным местом жительства которых являются тонкие пленки, обволакивающие почвенные частицы и корни растений.

Существующие классификации основаны на характерных особенностях этих микроорганизмов — их форме, поведении при окрашивании препаратов, способу питания, а также генетическом родстве. Такое примитивное деление было разработано тогда, когда о генетическом анализе никто даже не догадывался. Различают микроорганизмы округлой формы кокки , продолговатые или стержневые их называют бациллами , спиральные спириллы и имеющие разветвленную структуру актиномицеты. Кроме того, существуют промежуточные формы, или агрегаты, состоящие из пар, цепочек или гроздьев.

Было разработано после начала изучения бактерий при помощи их окрашенных препаратов. Грамположительные организмы имеют большие размеры, толстые клеточные стенки и высокую устойчивость к водному стрессу. Их внешняя стенка несет отрицательный электрический заряд. Грамотрицательные же мельче, и быстрее гибнут при отсутствии воды. Первые не могут жить без кислорода, вторые же отлично обходятся без него, перерабатывая, например, соединения серы или углеводороды.

Первые способны самостоятельно перерабатывать углекислый газ, превращая его в необходимые для них органические вещества с использованием солнечного света.

Ко вторым относятся те, что получают питание, разлагая готовую органику. Наиболее современная классификация основана на генетическом родстве, выявляемом при секвенировании генома бактерий, а также необходимых условиях для их жизни.

Почва — среда обитания разнообразных бактерий, которые могут быть как полезными, так и вредными для растений. В зависимости от того, какие функции возложены на данный вид азотфиксирующих бактерий, их классифицируют на 4 класса.

Азотфиксирующие бактерии выполняют огромную работу, помогая растениям усваивать атмосферный азот. Их работа на несколько порядков производительнее всех фабрик по производству минеральных удобрений, вместе взятых. К числу таких азотфиксирующих бактерий относятся клубеньковые симбиотические, поселяющиеся на корнях растений семейства бобовых, и свободноживущие нитрифицирующие.

Особняком держатся микроорганизмы-денитрификаторы. Азотфиксирующие бактерии встречаются среди различных родов прокариот Клостридиум, Азотобактер, Азоспириллум, Псевдомонас, Ацетобактер, Агробактериум, Эрвиния, Клебсиелла, Бациллюс, Алкалигенес , а также среди сине-зеленых водорослей. Многие из этих азотфиксирующих бактерий длительное время считались свободноживущими, пока не было обнаружено, что их количество в прикорневой зоне злаковых растений существенно превышает обычную численность в земле без растений.

Доказан факт их функциональных и пространственных связей с корнями растений, что делает эти микроорганизмы похожими на клубеньковые бактерии, являющиеся признанными симбионтами растений. К наиболее полезным продуцентам азотистых соединений для злаковых культур относится азоспириллум. Производительность этой азотфиксирующей бактерии на различных грунтах колеблется от 34 до 60 кг на гектар пахотной земли. Интересно: как и клубеньковые бактерии, азоспириллум чувствителен к сортности растений, с которым он вступает в симбиоз.

И если для разных сортов ячменя производительность микроорганизмов отличается в ,5 раза, то разница между сортами пшеницы составляет от до раз. Бобовые растения являются симбионтами различных видов клубеньковых азотфиксирующих бактерий. Их связи с растениями весьма избирательны и часто не только видоспецифичны, но и сортоспецифичны. Рекордсменами в продуктивности являются клубеньковые микроорганизмы, поселяющиеся на корнях многолетних бобовых. Работаю врачом ветеринарной медицины.

Увлекаюсь бальными танцами, спортом и йогой. В приоритет ставлю личностное развитие и освоение духовных практик. Любимые темы: ветеринария, биология, строительство, ремонт, путешествия.

Табу: юриспруденция, политика, IT-технологии и компьютерные игры. Все статьи на сайте носят исключительно ознакомительный характер. В статьях, описывающих ту или иную болезнь, нет призыва к действию.

Если Вы обнаружили у себя подобные симптомы, Вам обязательно необходимо обратиться к врачу! Самолечение может быть опасным для Вашего здоровья!

Уникальный подарок для земледельцев и феномен для ученых — азотфиксирующие клубеньковые бактерии. Содержание: 1 Классификация 1. Юлия Пятирублева. Оценка статьи:.

Состояние отпатрулирована. Azotobacter Beijerinck Род азотобактер принадлежит к грамотрицательным бактериям и входит в группу так называемых свободноживущих азотфиксаторов. Представители рода обитают в нейтральных и щелочных почвах [2] [3] , воде и в ассоциации с некоторыми растениями [4] [5].

Играет важную роль в круговороте азота в природе, связывая недоступный растениям атмосферный азот и выделяя связанный азот в виде ионов аммония в почву. Используется человеком для производства азотных биоудобрений, является продуцентом некоторых биополимеров. Первый представитель рода, Azotobacter chroococcum , был открыт и описан в году голландским микробиологом и ботаником Мартином Бейеринком.

На данный момент в род входят шесть видов. На микроскопических препаратах клетки могут располагаться одиночно, парами, неправильными скоплениями или, изредка, цепочками различной длины.

В свежих культурах клетки подвижны за счёт многочисленных жгутиков [6]. В более поздних культурах клетки теряют подвижность, приобретают почти кокковидную форму и продуцируют толстый слой слизи , формирующий капсулу клетки.

Индуцирующее влияние на плеоморфизм в культурах представителей рода Азотобактер в составе пептона оказывает аминокислота глицин [7]. При микроскопии в клетках наблюдаются включения, часть из которых окрашивается, а часть остаётся бесцветными. Прокрашиваемые гранулы состоят из волютина , неокрашивающиеся же гранулы являются каплями жира. Гранулы являются резервным источником питания.

Цисты редко образуются в жидких питательных средах [12]. Инцистирование может быть индуцированно химическими факторами и сопровождается метаболическими сдвигами, изменениями в катаболизме и дыхании, изменениями в биосинтезе макромолекул [13]. Определённое значение в индукции инцистирования имеет альдегиддегидрогеназа [14] , а также регулятор ответа AlgR [15].

Экзина частично гидролизуется трипсином и устойчива к действию лизоцима , в отличие от центрального тела [18]. Центральное тело может быть изолировано в жизнеспособном состоянии некоторыми хелатирующими агентами [19].

Главными компонентами внешней оболочки цисты являются алкилрезорцинолы, состоящие из длинных алифатических цепей и ароматических колец. Алкилрезорцинолы встречаются также у других бактерий, животных и растений [20]. Циста представителей рода Azotobacter является покоящейся формой вегетативной клетки, необходимой для переживания неблагоприятных факторов внешней среды, и не служит для размножения. После возобновления оптимальных условий, таких, как оптимальное значение pH, температуры и поступления доступного источника углерода , цисты прорастают, образовавшаяся вегетативная клетка вновь размножается путём простого деления клетки.

При прорастании цист экзина цисты повреждается, и высвобождается большая вегетативная клетка. Микроскопически первым проявлением прорастания спор является постепенное понижение преломления света цистами при фазово-контрастной микроскопии.

Затем экзина лопается и вегетативная клетка высвобождается из экзины, имеющей характерную подковообразную форму [21]. При прорастании цисты отмечаются метаболические изменения. Сразу после прибавления источника углерода к среде цисты начинают поглощать кислород и выделять двуокись углерода , скорость дыхания повышается до максимальных значений через 4 часа после прибавления глюкозы.

Синтез белков и РНК также начинается после прибавления источника углерода к среде, однако интенсификация синтеза макромолекул отмечается лишь через 5 часов после прибавления источника углерода. Синтез ДНК и фиксация азота инициируются через 5 часов после прибавления глюкозы к безазотистой питательной среде [22].

Во время прорастания цист отмечаются изменения в интиме, видимые на электронно-микроскопических препаратах. Интима состоит из углеводов , липидов и белков и занимает почти такой же объём в клетке, что и центральное тело. Во время прорастания цист интима гидролизируется и используется клеткой для синтеза компонентов клетки [23]. Получают энергию в ходе окислительно-восстановительных реакций, используя в качестве донора электронов органические соединения.

Для роста необходим кислород, но способны расти при пониженных концентрациях кислорода , образуют каталазу и оксидазу. Способны использовать различные углеводы , спирты и соли органических кислот в качестве источников углерода. Азотфиксаторы способны фиксировать по крайней мере 10 мкг азота на грамм потреблённой глюкозы , фиксация азота зависит от наличия ионов молибдена , отсутствие молибдена может быть частично замещено ионами ванадия.

В качестве источников азота могут использовать нитраты , ионы аммония и аминокислоты. Оптимум pH для роста и фиксации азота 7,0—7,5, способны расти в диапазоне pH от 4,8 до 8,5. Водород доступен в почве, поэтому не исключена возможность миксотрофии у представителей рода Azotobacter в природных условиях. Представители рода Azotobacter способны использовать углеводы например маннит , сахарозу , глюкозу , спирты в том числе этанол и бутанол и соли органических кислот, в том числе и бензоаты , в качестве источника углерода и энергии.

Фёдорова , содержащей больше микроэлементов [26] , а также на жидкой среде Бейеринка. Характерно также пигментирование , колонии представителей рода могут быть окрашены в тёмно-коричневый, зелёный и других цветов, или же могут быть бесцветными в зависимости от видовой принадлежности.

Представители рода Azotobacter продуцируют пигменты. Например, типовой вид рода Azotobacter chroococcum продуцирует тёмно-коричневый водорастворимый пигмент в видовом эпитете как раз отражена эта способность меланин. Продукция меланина у Azotobacter chroococcum наблюдается при высоких уровнях дыхания во время фиксации азота и, предположительно, также защищает нитрогеназную систему от действия кислорода при аэроадаптации [28] Другие виды рода Azotobacter также продуцируют пигменты от жёлто-зелёного до пурпурного цвета.

Частично завершено определение нуклеотидной последовательности хромосомы Azotobacter vinelandii штамма AvOP. При пересеве на свежую питательную среду первоначальное содержание ДНК одна копия восстанавливается [32] Кроме хромосомальной ДНК, у представителей рода Azotobacter обнаружены плазмиды [33] , доказана и возможность трансформации представителей рода Azotobacter экзогенной плазмидной ДНК [34].

Представители рода Azotobacter распространены повсеместно в нейтральных и слабощелочных почвах и не выделяются из кислых почв. Также представители рода Azotobacter были выделены из водных местообитаний, в том числе из пресноводных водоёмов [38] , солоноватоводных болот [39]. Некоторые штаммы также обнаружены в коконах дождевых червей Eisenia fetida. Представители рода Azotobacter являются свободноживущими азотфиксаторами, то есть в отличие от представителей рода Rhizobium фиксируют молекулярный азот из атмосферы , не вступая в симбиотические отношения с растениями, хотя некоторые представители рода вступают в ассоциацию с растением-хозяином.

Процесс азотфиксации энергозависим и требует притока энергии в виде АТФ. Нитрогеназный комплекс является важнейшим ферментом , участвующим в азотфиксации.

Важную роль в образовании активной нитрогеназы играет созревание Р- кластера Mo-Fe-нитрогеназы [55] , также как и предшественник Mo-Fe- кофактора нитрогеназы [56] , шаперон GroEL, играет важную роль в завершающей перестройке нитрогеназы [57]. Регуляция активности нитрогеназы может осуществляться образованием осадка аргинина [58] Синтез нитрогеназы осуществляется под контролем т.

Азотфиксация играет большую роль в круговороте азота в природе. Азотфиксация является важнейшим источником азота, и представители рода Azotobacter играют важнейшую роль в круговороте азота почвы, осуществляя фиксацию молекулярного азота. Также представители рода синтезируют некоторые биологически активные вещества, в том числе и некоторые фитогормоны , например ауксины [63] , тем самым стимулируя рост и развитие растений [64] , являясь биологическим стимулятором роста растений и синтезируя факторы, необходимые для роста растений [65].

Экзополисахариды представителей рода способствуют мобилизации тяжёлых металлов в почве, способствуя самоочищению почв, загрязнённых тяжёлыми металлами, например кадмием , ртутью и свинцом.

Род Azotobacter был описан в году голландским микробиологом и ботаником, одним из основоположников экологической микробиологии Мартином Бейеринком на основании впервые выделенного и описанного им Azotobacter chroococcum , первого аэробного свободноживущего азотфиксатора.

В году Липман Lipman описал Azotobacter vinelandii Lipman, , а годом позже Azotobacter beijerinckii Lipman, , названный им в честь самого Мартина Бейеринка. В Пейдж Page и Шивпрасад Shivprasad описали микроаэрофильный , зависимый от ионов натрия аэротолерантный вид Azotobacter salinestris Page and Shivprasad Ранее представители рода принадлежали к семейству Azotobacteraceae Pribram, , но затем были перенесены в семейство Pseudomonadaceae на основании изучения нуклеотидных последовательностей 16S рРНК.

В году было проведено филогенетическое исследование и выяснено, что Azotobacter vinelandii входит в одну кладу с бактерией Pseudomonas aeruginosa. К роду Azotobacter ранее принадлежали также виды Azotobacter agilis перенесён в году Виноградским в род Azomonas , Azotobacter macrocytogenes перенесён в году в род Azomonotrichon и в году в род Azomonas и Azotobacter paspali перенесён в году в род Azorhizophilus.

Материал из Википедии — свободной энциклопедии. Это стабильная версия , отпатрулированная 1 июня Азотобактер Azotobacter vinelandii Научная классификация Домен : Бактерии.

Тип : Протеобактерии. Класс : Гамма-протеобактерии. Порядок : Pseudomonadales. Семейство : Pseudomonadaceae. Род : Азотобактер. Azotobacter armeniacus Azotobacter beijerinckii Azotobacter chroococcum typus Azotobacter nigricans Azotobacter salinestris Azotobacter vinelandii. Основная статья: Азотфиксация.

Основная статья: Нитрогеназа. Основная статья: Азотистый обмен почвы. Occurrence of Azotobacter Spp. Establishment of Azotobacter on plant roots: chemotactic response, development and analysis of root exudates of cotton Gossypium hirsutum L. Flagellation of Azotobacter spp. Практикум по микробиологии. Survival of Azotobacter spp.

V, Zeyer J. How many metals does it take to fix N2? Molybdenum and vanadium nitrogenases of Azotobacter chroococcum. Low temperature favours N2 reduction by vanadium nitrogenase. Azotobacter vinelandii NIFL is a flavoprotein that modulates transcriptional activation of nitrogen-fixation genes via a redox-sensitive switch. Trace metal mobilization in soil by bacterial polymers. Degradation of 2,4,6-trichlorophenol by Azotobacter sp.

Poly 3-Hydroxybutyrate Synthesis Genes in Azotobacter sp. Abteilung II. Azotobacter salinestris sp. Эта статья входит в число избранных статей русскоязычного раздела Википедии. Категории : Бактерии по алфавиту Грамотрицательные бактерии Pseudomonadaceae Роды бактерий Биологический цикл азота. Пространства имён Статья Обсуждение. Просмотры Читать Править Править код История.

В других проектах Викисклад Викивиды.

ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Фотосинтез с чистой совестью - ЕГЭ 2020

Комментариев: 1

  1. Нет комментариев.