Nodulové bakterie - význam v přírodě. Funkce bakterií fixujících dusík a jejich interakce s rostlinami

Kirill Sysoev

Mozolnaté ruce se nikdy nenudí!

První půdní bakterie, které si lidstvo všimlo, byly nodulové bakterie. Ze 13 tisíc rostlin tvoří uzlík asi 1300, v zemědělství se využívá 200. Všechny mají funkci fixace vzdušného dusíku. V půdě se na uzlíku usazují a množí mikroorganismy – symbionti, nahrazující hnojiva.

Co jsou uzlové bakterie

Před více než 2 tisíci lety si farmáři všimli, že chudé, vyčerpané půdy produkují plodiny poté, co na nich pěstovali luštěniny. Další pokusy odhalit tajemství byly v roce 1838: J.-B. Boussingault rozhodl, že luštěniny zanechávají fixovaný dusík, ale experimenty s nepříznivým vodním prostředím to nepotvrdily. V roce 1901 byl objeven Azotobacter chroococcum (6 druhů rodu Azotobacter). První lék založený na „zemních“ bakteriích, Nitragin, byl vytvořen v roce 1897.

Všechny nodulové bakterie jsou mikroaerofily. Vyznačují se tyčovitým/oválným tvarem. Rhizobiales (Rhizobiales) jsou klasifikovány jako schopné přeměňovat plynnou formu dusíku na rozpustnou formu, která je asimilována rostlinami. Data:

1. Podle toho, do jaké míry mikroorganismy ovlivňují plodinu, se dělí na aktivní (účinně obohacují půdu), neaktivní a neaktivní (neúčinné).
2. Když není vlhkost, nereprodukují se, takže v suchém klimatu se speciálně infikované rostliny zavádějí hlouběji do půdy.
3. Optimální teplota pro rozmnožování všech zástupců fixujících dusík je 20-30°C, ale růst pokračuje i při 0-35°C. Nejlepší prostředí (pH) je neutrální, asi 6,5-7,1, ale kyselé prostředí způsobuje úhyn včelstev.
4. Díky experimentům Moskevské zemědělské akademie se ukázalo, že i bez „dárců“ bakteriální materiál neopustí půdu až 50 let.
5. Mikroorganismy jsou schopny přežít i podmínky po atomovém výbuchu, odolávat gama záření a ultrafialovému záření, slunečnímu záření, ale nemohou žít při vysokých teplotách.
6. Pro vývoj kořenů mají maximální význam mikroorganismy.

Role nodulových bakterií v přírodě

Kromě fixace atmosférického dusíku je role nodulových bakterií v přírodě velmi velká. Během procesu rozmnožování se „zapojují“ do syntézy vitamínů, přírodních antibiotik a přispívají k vývoji nejprve kořene a poté vrcholů. Výhoda spočívá v tom, že půdní bakterie typu vázajícího dusík díky symbióze s rostlinami:

• jsou součástí koloběhu hmoty - dusík;
• syntetizovat fytohormony, stimulující růst rostlin;
• lze použít jako metodu samočištění půd kontaminovaných těžkými kovy pod mineralizačními faktory (přírodní/podnikové);
• rozkládají některé sloučeniny obsahující chlór.

Luštěniny a nodulové bakterie

• prostřednictvím poškození tkáně;
• pronikání přes kořenové vlásky;
• pronikání přes mladé kořenové špičky;
• díky doprovodným bakteriím.

Symbiotické bakterie rodu Rhizobium, které pronikly do kořene, se přesunou do jeho tkáně a snadno procházejí mezibuněčným prostorem ve skupinách nebo jednotlivých buňkách (jako u lupiny). Častěji, když se buňky rozmnožují, tvoří infekční vlákna (vlákna, kolonie). Jejich počet se liší v závislosti na druhu rostliny. Často existují běžné infekční vlákna, které tvoří jeden uzel.

Fixace dusíku bakteriemi

Hodnota fixace dusíku bakteriemi je obrovská: nejen že obnovuje půdu, ale také umožňuje bohatší sklizeň než u humusu nebo chemických hnojiv. Existuje interakce mezi látkou a fixátorem dusíku:

• u Azotobacter („autonomní“, nevyžadující přítomnost rostliny) - enzymy, v důsledku kyslíku v buňce;
• v Rhizobium (uzlinové bakterie) - pouze za přítomnosti hořčíku, síry, železa.

Rostliny vázající dusík

Druhy, na které se dělí bakterie fixující dusík, jsou seskupeny podle rostlin. V zemědělství se bere v úvahu, že luštěniny nejsou jedinými „hostiteli“ přírodních hnojiv, která pomáhají absorbovat vzdušný dusík. Mezi další atraktivní rostliny vázající dusík patří:

• sladký jetel;
• vojtěška;
• jetel;
• fazole, hrách (nejen potravinářský, ale i kravský), vikev, porcelán;
• lupina a seradella.