Брадирризобий
| Брадирризобий | |
|---|---|
 | |
| Поперечный разрез корневого клубенька сои ( Glycine max 'Essex'). Bradyrhizobium japonicum заражает корни и устанавливает азотфиксирующий симбиоз. На этом изображении с большим увеличением показана часть клетки с одиночными бактероидами внутри симбиосом. | |
Научная классификация  | |
| Домен: | Бактерии |
| Тип: | Псевдомонадота |
| Сорт: | Альфапротеобактерии |
| Заказ: | Гифомикробиалы |
| Семья: | Нитробактерии |
| Род: | Брадирризобий Иордания 1982 г. |
| Типовой вид | |
| Брадирризобиум японский | |
| Разновидность | |
Посмотреть текст | |
| Синонимы | |
Bradyrhizobium — род грамотрицательных почвенных бактерий , многие из которых фиксируют азот. Азотфиксация является важной частью азотистого цикла . Растения не могут использовать атмосферный азот (N 2 ); они должны использовать соединения азота, такие как нитраты .
Характеристики
[ редактировать ]Виды Bradyrhizobium представляют собой грамотрицательные палочки (палочковидные) с одним субполярным или полярным жгутиком . Это распространенные почвенные микроорганизмы, которые могут вступать в симбиотические отношения с видами бобовых растений, где они фиксируют азот в обмен на углеводы из растения. Как и другие ризобии , многие представители этого рода обладают способностью фиксировать атмосферный азот в формы, легко доступные для использования другими организмами. Брадиризобии также являются основными компонентами микробных сообществ лесных почв, причем штаммы, выделенные из этих почв, обычно не способны к фиксации азота или клубенькованию. [3] Они медленнорастущие, в отличие от видов Rhizobium , которые считаются быстрорастущими ризобиями. В жидкой среде видам Bradyrhizobium требуется 3–5 дней, чтобы создать умеренную мутность, и 6–8 часов, чтобы увеличить численность популяции вдвое. Они, как правило, лучше всего растут с пентозами в качестве источников углерода. [4] Некоторые штаммы (например, USDA 6 и CPP) способны аэробно окислять угарный газ. [5]
Таксономия
[ редактировать ]Принятые виды
[ редактировать ]Bradyrhizobium включает следующие виды: [6]
- B. agreste Klepa et al . 2021 год [7]
- B. algeriense Ahnia et al . 2019 год
- B. americanum Рамирес-Бахена и др . 2017 год
- B. amphicarpaeae Bromfield et al . 2019 год
- B. arachidis Wang et al . 2013 год
- B. архетипум Хелен и др . 2020 год
- B. australiense Helene et al . 2020 год
- B. betae Rivas et al . 2004 г.
- Б. Кахани Араужо и др . 2017 год
- B. canariense Vinuesa et al . 2005 г.
- B. centroematis corrig. Рамирес-Бахена и др . 2017 год
- B. cosmicum Wasai-Hara et al . 2020 год
- B. cytisi Chahbourne et al . 2011 г.
- B. daqingense Wang JY et al . 2012 год
- B. denitrificans (Hirsch and Müller 1986) от Berkum et al . 2011 г.
- Б. диазоэффиенс Деламута и др. 2013 г.
- Б. Разнообразие Серенато Клепа и др . 2021 год [7]
- B. elkanii Kuykendall et al . 1993 год
- B. embrapense Delamuta et al. 2015 год
- B. erythrophlei Yao et al . 2015 год
- B.ferriligni Yao et al . 2015 год
- B. frederickii de Oliveira Urquiaga et al . 2019 год
- B. ganzhouense Lu et al . 2014 год
- B. glicinis Serenato Klepa et al . 2021 год [7]
- B. guangdongense Li et al . 2015 год
- B. guangxiense Li et al . 2015 год
- B. hipponense Rejili et al . 2020 год
- Б. Хуанхуайхайнсе Чжан и др . 2012 г.
- B. icense Durán et al . 2014 год
- Б. ingae да Силва и др . 2014 год
- Б. ириомотенсе Ислам и др . 2010 год
- B. ivorense Fossou et al . 2020 год
- B. japonicum (Киршнер 1896) Иордания 1982 г.
- B. jicamae Рамирес-Бахена и др . 2009 год
- B. kavangense Lasse Gronemeyer et al. 2015 год
- Б.лаблаби Чанг и др . 2011 г.
- B. liaoningense Xu et al . 1995 год
- B. lupini Peix et al . 2015 год
- B. manausense Silva et al . 2014 год
- B. mercantei Helene et al . 2017 год
- B. murdochi Helene et al . 2020 год
- B. namibiense Grönemeyer et al . 2017 год
- B. nanningense Li et al . 2020 год
- B. neotropicale Zilli et al . 2014 год
- Б. нифтали Клепа и др . 2019 год
- B. nitroreducens Jang et al . 2020 год
- B. oligotropicum (Ohta and Hattori 1985) Ramirez-Bahena et al . 2013 год
- B. ottawaense Yu et al . 2014 год
- B. pachyrhizi Рамирес-Бахена и др . 2009 год
- B. paxllaeri Durán et al . 2014 год
- B. retamae Guerrouj et al . 2013 год
- B. rifense Chahboune et al . 2012 год
- Б. Бэнкс Бюнгер и др . 2018 год
- B. shewense Aserse et al . 2018 год
- Б. Стилосантис Маркон Деламута и др . 2016 год
- B. subterraneum Gronemeyer et al . 2015 год
- B. symbiodeficiens Bromfield et al . 2020 год
- B. tropiciagri Delamuta et al. 2015 год
- B. vines Grönemeyer et al . 2016 год
- B. viridifuturi Helene et al. 2015 год
- Б. Юаньмингенс Яо и др . 2002 г.
Временные виды
[ редактировать ]Следующие виды были опубликованы, но не утверждены в соответствии с Бактериологическим кодексом . [6]
- « B. brasilense » Мартинс да Коста и др . 2017 год
- « B.ampsiandrae » Кабрал Мишель и др . 2021 год
- « B. centrolobii » Мишель и др . 2017 год
- « B. Forestis » Мартинс да Коста и др . 2018 год
- « B. guangzhouense » Li et al . 2019 год
- « B. macuxiense » Мишель и др . 2017 год
- « B. sacchari » от Matos et al . 2017 год
- « Photorhizobium thompsonianum » Eaglesham et al . 1990 год [2]
- « B. uaiense » Кабрал Мишель и др . 2020 год
- « B. валентинум » Durán et al . 2014 год
- « B. zhanjiangense » Li et al . 2019 год
Филогения
[ редактировать ]Принятая в настоящее время таксономия основана на Списке названий прокариот, имеющих номенклатуру (LPSN). [6] Филогения основана на полногеномном анализе. [9]
| |||||||||||||||||||
Узелок
[ редактировать ]Образование узелков
[ редактировать ]Узелки — это наросты на корнях бобовых растений, где обитают бактерии. Корни растений выделяют аминокислоты и сахара в ризосферу . Ризобии движутся к корням и прикрепляются к корневым волоскам . Затем растение выделяет флавоноиды , которые вызывают экспрессию генов nod внутри бактерий. Экспрессия этих генов приводит к выработке ферментов, называемых Nod-факторами , которые инициируют завивание корней волос . Во время этого процесса ризобии скручиваются вместе с корневыми волосками. Ризобии проникают в клетки корневых волосков с помощью инфекционной нити, которая прорастает через корневые волоски в главный корень. Это заставляет инфицированные клетки делиться и образовывать узелки. Теперь ризобии могут начать фиксацию азота.
Нод- гены
[ редактировать ]Известно более 55 генов, связанных с узелковостью. [10] NodD необходим для экспрессии других генов nod . [11] Два разных гена nodD : nodD 1 и nodD 2 . только nodD 1 . Для успешной нодуляции необходим [10]
Фиксация азота
[ редактировать ]Bradyrhizobium и другие ризобии захватывают атмосферный азот и фиксируют его в аммиак (NH 3 ) или аммоний (NH 4 + ). Растения не могут использовать атмосферный азот; они должны использовать комбинированную или фиксированную форму элемента. После фотосинтеза фиксация (или поглощение) азота является наиболее важным процессом для роста и развития растений. [12] Уровни уреидного азота в растении коррелируют с количеством фиксированного азота, которое растение поглощает. [13]
Гены
[ редактировать ]Nif и fix — важные гены, участвующие в фиксации азота у Bradyrhizobium видов . Гены Nif очень похожи на гены, обнаруженные у Klebsiella pneumoniae , свободноживущего диазотрофа . Гены, обнаруженные у брадиризобий, имеют сходную функцию и структуру с генами, обнаруженными у K. pneumoniae . Фикс- гены важны для симбиотической фиксации азота и впервые были обнаружены у видов ризобий. Гены nif и fix обнаружены как минимум в двух разных кластерах хромосомы . Кластер I содержит большую часть генов азотфиксации. Кластер II содержит три фиксированных гена, расположенных рядом с nod- генами. [14]
Разнообразие
[ редактировать ]Этот род бактерий может образовывать как специфические, так и общие симбиозы; [4] один вид Bradyrhizobium может образовывать клубеньки только у одного вида бобовых, тогда как другие виды Bradyrhizobium могут образовывать клубеньки у нескольких видов бобовых. Рибосомальная РНК высоко консервативна в этой группе микробов, что делает чрезвычайно трудным использование Bradyrhizobium в качестве индикатора видового разнообразия. гибридизации ДНК-ДНК Вместо этого использовались , которые демонстрируют большее разнообразие. Однако фенотипических различий мало, поэтому названо не так много видов.
Некоторые штаммы являются фотосинтетическими , эти Bradyrhizobium часто образуют клубеньки в стеблях полуводных бобовых Aeschynomene , а также были обнаружены в узловых корнях африканского дикого риса Oryza breviligulata . [15]
Значение
[ редактировать ]Зернобобовые культуры возделываются на площади около 1,5 млн км2. 2 земли в год. [12] Количество азота, фиксируемого ежегодно, составляет около 44–66 миллионов тонн во всем мире, обеспечивая почти половину всего азота, используемого в сельском хозяйстве. [16] коммерческие инокулянты Bradyrhizobium Доступны .
Bradyrhizobium также был идентифицирован как загрязнитель реагентов наборов для экстракции ДНК и систем сверхчистой воды , что может привести к его ошибочному появлению в наборах микробиоты или метагеномных данных. [17] Присутствие азотфиксирующих бактерий в качестве загрязняющих веществ может быть связано с использованием газообразного азота при производстве сверхчистой воды для подавления роста микробов в резервуарах для хранения. [18]
Известные виды
[ редактировать ]- Bradyrhizobium betae выделен из опухолевидных деформаций корней сахарной свеклы; у них неизвестный симбиотический статус. [19]
- Bradyrhizobium elkanii , Bradyrhizobium dizoefficiens и Bradyrhizobium liaoningense образуют симбиоз с соевыми бобами. [19]
- Bradyrhizobium japonicum образует клубеньки на сое , вигне , маше и сиратро . [19]
- Bradyrhizobium yuanmingense клубеньками Lespedeza . [19]
- Bradyrhizobium canariense образует клубеньки на генистоидных бобовых, эндемичных для Канарских островов . Он также был обнаружен в клубеньках люпина и серраделлы в западной Австралии и южной Африке. [19]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Рамирес-Бахена, М.-Х.; Чабун, Р.; Пейкс, А.; Веласкес, Э. (2012). «Реклассификация Agromonas oligotropica в род Bradyrhizobium как Bradyrhizobium oligotropicum comb. nov». Международный журнал систематической и эволюционной микробиологии . 63 (Часть 3): 1013–6. дои : 10.1099/ ijs.0.041897-0 ПМИД 22685107 .
- ^ Jump up to: а б Иглшем А.Р., Эллис Дж.М., Эванс В.Р., Флейшман Д.Е., Хунгрия М., Харди К.В. (1990). «Первый фотосинтетический N 2 -фиксирующий ризобий : Характеристика». В Грессхофф П.М., Кот Л.Е., Стейси Дж., Ньютон В.Е. (ред.). Азотфиксация: достижения и цели . Бостон, Массачусетс: Спрингер. стр. 805–811. дои : 10.1007/978-1-4684-6432-0_69 . ISBN 978-1-4684-6434-4 .
- ^ ВанИнсберг, Дэвид; Маас, Кендра; Карденас, Эрик; Страчан, Кэмерон; Халлам, Стивен; Мон, Уильям (2015). «Несимбиотические экотипы Bradyrhizobium доминируют в лесных почвах Северной Америки» . Журнал ISME . 9 (11): 2435–2441. дои : 10.1038/ismej.2015.54 . ПМЦ 4611507 . ПМИД 25909973 .
- ^ Jump up to: а б П. Сомасегаран (1994). Справочник по ризобиям: Методы бобово-ризобиальной технологии . Нью-Йорк: Springer-Verlag. стр. 1–6, 167. ISBN. 978-0-387-94134-9 .
- ^ Гэри, Кинг (2003). «Молекулярный и культуральный анализ разнообразия аэробных окислителей угарного газа» . Прикладная и экологическая микробиология . 69 (12): 7257–7265. doi : 10.1128/aem.69.12.7257-7265.2003 . ПМК 309980 . ПМИД 14660374 .
- ^ Jump up to: а б с «Список названий прокариот, имеющих номенклатурное положение — Bradyrhizobium » . Проверено 23 мая 2021 г.
- ^ Jump up to: а б с Клепа М.С., Ферраз Хелен Л.К., О'Хара Г., Хунгрия М. (2021). « Bradyrhizobium agreste sp. nov., Bradyrhizobium глицинис sp. nov. и Bradyrhizobium diversitatis sp. nov., выделенные из горячей точки биоразнообразия рода Glycine в Западной Австралии» . Int J Syst Evol Microbiol . 71 (3). дои : 10.1099/ijsem.0.004742 . ПМЦ 8375429 . ПМИД 33709900 .
- ^ Jump up to: а б Калита, М; Малек, В (2010). « Микросимбионты Genistatinctoria из Польши являются новыми представителями Bradyrhizobium japonicum bv. genistearum ». Систематическая и прикладная микробиология . 33 (5): 252–9. дои : 10.1016/j.syapm.2010.03.005 . ПМИД 20452160 .
- ^ Хёрдт, Антон; Лопес, Марина Гарсия; Мейер-Колтхофф, Ян П.; Шлейнинг, Марсель; Вайнхольд, Лиза-Мария; Тиндалл, Брайан Дж.; Гронов, Сабина; Кирпидес, Никос К.; Войке, Таня; Гёкер, Маркус (7 апреля 2020 г.). «Анализ более 1000 геномов типовых штаммов существенно улучшает таксономическую классификацию альфапротеобактерий» . Границы микробиологии . 11 : 468. дои : 10.3389/fmicb.2020.00468 . ПМЦ 7179689 . ПМИД 32373076 .
- ^ Jump up to: а б Стейси, Гэри (1995). « Генетика клубеньков Bradyrhizobium japonicum » . Письма FEMS по микробиологии . 127 (1–2): 1–9. дои : 10.1111/j.1574-6968.1995.tb07441.x . ПМИД 7737469 .
- ^ Стейси, Дж; Санхуан, Дж.; Лука, С.; Докендорф, Т.; Карлсон, RW (1995). «Обмен сигналами в симбиозе Bradyrhizobium – соя». Биология и биохимия почвы . 27 (4–5): 473–483. дои : 10.1016/0038-0717(95)98622-У .
- ^ Jump up to: а б Каэтаноаноллес, Г. (1997). «Молекулярная диссекция и улучшение клубенькового симбиоза у бобовых». Исследование полевых культур . 53 (1–3): 47–68. дои : 10.1016/S0378-4290(97)00022-1 .
- ^ ван Беркум, П.; Слогер, К.; Вебер, Д.Ф.; Креган, ПБ; Кейзер, Х.Х. (1985). «Взаимосвязь между фиксацией уреида N и N 2 , надземным накоплением N, восстановлением ацетилена и массой клубеньков в тепличных и полевых исследованиях с Glycine max (L.) Merr» . Физиол растений . 77 (1): 53–58. дои : 10.1104/стр.77.1.53 . ПМК 1064455 . ПМИД 16664027 .
- ^ Хеннеке, Х (1990). «Гены фиксации азота, участвующие в симбиозе Bradyrhizobium japonicum и сои» . Письма ФЭБС . 268 (2): 422–6. дои : 10.1016/0014-5793(90)81297-2 . ПМИД 2200721 . S2CID 43001831 .
- ^ Шантрей, Клеманс; Жиро, Эрик; Прин, Ив; Лоркен, Жан; Ба, Амаду; Гиллис, Моник; де Лажуди, Филипп; Дрейфус, Бернард (декабрь 2000 г.). «Фотосинтетические брадиризобии — естественные эндофиты африканского дикого риса Oryza breviligulata » . Прикладная и экологическая микробиология . 66 (12): 5437–5447. Бибкод : 2000ApEnM..66.5437C . дои : 10.1128/АЕМ.66.12.5437-5447.2000 . ПМК 92479 . ПМИД 11097925 . Проверено 7 мая 2021 г.
- ^ Альбертон, О; Кащук Г; Венгрия, М (2006). «Влияние выборки на оценку генетического разнообразия ризобий, связанных с соей и фасолью». Биология и биохимия почвы . 38 (6): 1298–1307. doi : 10.1016/j.soilbio.2005.08.018 .
- ^ Солтер, С; Кокс, М; Турек, Э; Калус, С; Куксон, В; Моффатт, М; Тернер, П; Паркхилл, Дж; Ломан, Н; Уокер, А. (2014). «Загрязнение реагентов может критически повлиять на анализ микробиома на основе последовательностей». биоRxiv 10.1101/007187 .
- ^ Кулаков Л; Макалистер, М; Огден, К; Ларкин, М; О'Хэнлон, Дж (2002). «Анализ бактерий, загрязняющих сверхчистую воду в промышленных системах» . Прикладная и экологическая микробиология . 68 (4): 1548–1555. Бибкод : 2002ApEnM..68.1548K . дои : 10.1128/АЕМ.68.4.1548-1555.2002 . ПМК 123900 . ПМИД 11916667 .
- ^ Jump up to: а б с д и Ривас, Рауль; Мартенс, Миет; Де Лажуди, Филипп; Виллемс, Энн (2009). «Анализ мультилокусной последовательности рода Bradyrhizobium ». Систематическая и прикладная микробиология . 32 (2): 101–10. дои : 10.1016/j.syapm.2008.12.005 . ПМИД 19201125 .