Για τη καλλιέργεια της μηδικής

Bactolive legume: Sinorhizobium meliloti

Το Sinorhizobium meliloti είναι ένα gram-αρνητικό βακτήριο. Όπως και άλλα Rhizobia, το S. meliloti μπορεί να βρεθεί ως κανονικοί, ελεύθερα ζωντανοί μικροοργανισμοί στο έδαφος. Ωστόσο, το S. meliloti μελετάται για τις συμβιωτικές του σχέσεις με το άζωτο με τα όσπρια . Τα κύτταρα S. meliloti ανιχνεύουν ουσίες που αποτελούνται ιδιαίτερα από αμινοξέα και οργανικά οξέα, που απελευθερώνονται από τις ρίζες των φυτών. Το S. meliloti μετατρέπει το ατμοσφαιρικό άζωτο σε μια μορφή που μπορεί να χρησιμοποιηθεί από τον ξενιστή στον οποίο κατοικούν. Επίσης, το S. meliloti είναι σημαντικό στο ότι αφήνει πίσω του περίσσεια αζώτου στο έδαφος που μπορεί να μειώσει την ανάγκη για λιπάσματα. Το γονιδίωμα του S. meliloti απομονώθηκε και αναλύθηκε η αλληλουχία του από οζίδια και έδαφος κυρίως από φυτά ξενιστές όπως τα είδη Medicago (μηδική και πολυετή και ετήσια ιατρικά), Melilotus (γλυκό τριφύλλι) και Trigonella (τριγωνέλλα).

Το S. meliloti και τα ριζικά κύτταρα των οσπρίων μοιράζονται μια συμβιωτική σχέση στην οποία τα βακτηριακά κύτταρα στερεώνουν το ατμοσφαιρικό άζωτο σε μια χρησιμοποιήσιμη μορφή από τα κύτταρα της ρίζας. Σε αντάλλαγμα τα φυτικά κύτταρα παράγουν ενώσεις μειωμένου άνθρακα που το S. meliloti μπορεί να προσλάβει ως πηγή άνθρακα. Μεταξύ των διαφόρων πιθανών πηγών άνθρακα που είναι διαθέσιμες στα κύτταρα S. meliloti , τα δικαρβοξυλικά οξέα όπως το ηλεκτρικό, το φουμερικό και το μηλικό προτιμώνται λόγω της συμμετοχής τους στη δέσμευση αζώτου. Η οξείδωση αυτών των ενώσεων είναι απαραίτητη για τα κύτταρα S. melioti να μπορούν να σταθεροποιήσουν το ατμοσφαιρικό άζωτο σε μια χρησιμοποιήσιμη μορφή για τα ψυχανθή φυτά. Η χρήση αυτών των ενώσεων επιτρέπει στα βακτηριακά κύτταρα να διατηρούν επίσης γρήγορο ρυθμό ανάπτυξης. Η πρόσληψη ηλεκτρικού κατά προτίμηση έναντι άλλων πηγών άνθρακα είναι γνωστή ως καταστολή του καταβολίτη που προκαλείται από ηλεκτρικό και ποικίλλει από την καταστολή του καταβολίτη σε άλλα βακτήρια.

Η ατμόσφαιρα αποτελείται από περίπου 85% άζωτο και είναι επομένως απαραίτητο στοιχείο για τους περισσότερους ζωντανούς οργανισμούς και τις βιολογικές τους διεργασίες. Ωστόσο, το άζωτο υπάρχει στην ατμόσφαιρα με τη μορφή διαζώτου (N2) το οποίο δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί από τα περισσότερα φυτά και ζώα. Τα κύτταρα S. meliloti διαδραματίζουν πολύ κρίσιμο ρόλο στο περιβάλλον, καθώς σχηματίζουν συμβιωτικές σχέσεις με τα ψυχανθή φυτά και μετατρέπουν το N2 σε οργανικό άζωτο. Αυτή η αμοιβαία σχέση ωφελεί τα φυτά παρέχοντάς τους μια άμεσα διαθέσιμη πηγή μιας πολύ απαραίτητης θρεπτικής ουσίας.

Είναι ενδιαφέρον ότι το S. meliloti είναι επίσης ικανό για απονιτροποίηση. Η απονιτροποίηση είναι η διαδικασία αναγωγής νιτρικών και νιτρωδών σε Ν2 που είναι πιο άφθονο στο περιβάλλον. Το S. meliloti είναι μοναδικό στο ότι είναι ένας από τους πρώτους οργανισμούς που έχει ένα σύμπλεγμα και των τεσσάρων αναγωγασών του οξειδίου του αζώτου (nap, nir, nor, nos) στο ίδιο χρωμόσωμα. Η απονιτροποίηση μπορεί να έχει επικίνδυνα αποτελέσματα όπως απώλεια βιολογικά χρήσιμου αζώτου, συσσώρευση N2O ως υποπροϊόν που συμβάλλει στην όξινη βροχή και καταστροφή της στιβάδας του όζοντος. Ωστόσο, η απονιτροποίηση που διεξάγεται από τα κύτταρα S. meliloti μπορεί επίσης να έχει θετικά αποτελέσματα εάν αξιοποιηθεί με τον σωστό τρόπο. Για παράδειγμα, το N2O που παράγεται από την απονιτροποίηση μπορεί να χρησιμεύσει ως αέριο θερμοκηπίου που παγιδεύει τη θερμότητα. Επίσης, η μικροβιακή απονιτροποίηση μπορεί να συμβάλει σημαντικά στον καθαρισμό των λυμάτων. Τα πλούσια σε άζωτο λιπάσματα έχουν συμβάλει στη ρύπανση των υπόγειων υδάτων. Αυτό το νερό είναι δυνητικά επικίνδυνο για τις έγκυες γυναίκες και τα βρέφη και ως εκ τούτου οι επιστήμονες εξετάζουν το ενδεχόμενο χρήσης μικροβιακής απονιτροποίησης σε εγκαταστάσεις επεξεργασίας νερού για την απομάκρυνση της περίσσειας NO3

豆の根粒菌