Azospirillum: karakteristik, habitat, metabolisme

Azospirillum: karakteristik, habitat, metabolisme

Azospirillum adalah genus bakteri gram negatif yang hidup bebas yang mampu memfiksasi nitrogen. Telah dikenal selama bertahun-tahun dalam mendorong pertumbuhan tanaman , karena merupakan organisme yang bermanfaat bagi tanaman.

Untuk alasan ini, mereka termasuk dalam kelompok rhizobakteri pemacu pertumbuhan tanaman dan telah diisolasi dari rizosfer rumput dan sereal. Dari sudut pandang pertanian, Azospirillum adalah genus yang dipelajari secara luas untuk sifat-sifatnya.

Oleh Frank Vincentz [GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html) atau CC-BY-SA-3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)], dari Wikimedia Commons

Bakteri ini mampu menggunakan nutrisi yang dikeluarkan oleh tanaman dan bertanggung jawab untuk fiksasi nitrogen atmosfer. Berkat semua karakteristik yang menguntungkan ini, itu termasuk dalam formulasi pupuk hayati untuk diterapkan dalam sistem pertanian alternatif.

Indeks artikel

Taksonomi

Pada tahun 1925 spesies pertama dari genus ini diisolasi dan diberi nama Spirillum lipoferum . Baru pada tahun 1978 genus Azospirillum dipostulatkan .

Dua belas spesies yang termasuk dalam genus bakteri ini saat ini dikenali: A. lipoferum dan A. brasilense, A. amazonense, A. halopraeferens, A. irakense, A. largimobile, A. doebereinerae, A. oryzae, A. melinis, A. canadense , A. zeae dan A. rugosum.

Genus ini termasuk dalam ordo Rhodospirillales dan subkelas alphaproteobacteria. Kelompok ini dicirikan oleh kepercayaan dengan konsentrasi nutrisi yang sangat kecil dan dengan membangun hubungan simbiosis dengan tanaman, mikroorganisme patogen tanaman dan bahkan dengan manusia.

Ciri-ciri umum dan morfologi

Genus ini mudah diidentifikasi dengan bentuk batang vibroid atau tebal, pleomorfisme, dan mobilitas spiral. Mereka bisa lurus atau sedikit melengkung, diameternya kira-kira 1 um dan panjangnya 2,1 hingga 3,8. Ujungnya biasanya tajam.

Bakteri dari genus Azospirillum menunjukkan motilitas yang jelas, menunjukkan pola flagela polar dan lateral. Kelompok pertama flagela digunakan terutama untuk berenang, sedangkan yang kedua terkait dengan gerakan pada permukaan padat. Beberapa spesies hanya menampilkan flagel kutub.

Motilitas ini memungkinkan bakteri untuk pindah ke daerah di mana kondisi yang tepat untuk pertumbuhan mereka. Selain itu, mereka memiliki daya tarik kimia terhadap asam organik, senyawa aromatik, gula dan asam amino. Mereka juga mampu bergerak ke daerah dengan kontraksi oksigen yang optimal.

Ketika dihadapkan pada kondisi yang merugikan – seperti kekeringan atau kekurangan nutrisi – bakteri dapat membentuk kista dan mengembangkan lapisan luar yang terdiri dari polisakarida .

Genom bakteri ini besar dan memiliki banyak replika, yang merupakan bukti plastisitas organisme. Akhirnya, mereka dicirikan oleh adanya butiran poli-b-hidroksibutirat.

Habitat

Azospirillum ditemukan di rizosfer, beberapa strain terutama menghuni permukaan akar, meskipun ada beberapa jenis yang mampu menginfeksi area lain dari tanaman.

Ini telah diisolasi dari spesies tanaman yang berbeda di seluruh dunia, dari lingkungan dengan iklim tropis hingga daerah dengan suhu sedang.

Mereka telah diisolasi dari sereal seperti jagung, gandum, beras, sorgum, gandum, dari rumput seperti Cynodon dactylon dan Poa pratensis . Mereka juga telah dilaporkan di agave dan kaktus yang berbeda.

Mereka tidak ditemukan secara homogen di akar, strain tertentu menunjukkan mekanisme khusus untuk menginfeksi dan menjajah bagian dalam akar, dan yang lain mengkhususkan diri dalam kolonisasi bagian mucilaginous atau sel-sel akar yang rusak.

Metabolisme

Azospirillum menunjukkan metabolisme karbon dan nitrogen yang sangat beragam dan serbaguna, yang memungkinkan organisme ini untuk beradaptasi dan bersaing dengan spesies lain di rizosfer. Mereka dapat berkembang dalam lingkungan anaerobik dan aerobik.

Bakteri adalah pemfiksasi nitrogen dan dapat menggunakan amonium, nitrit, nitrat, asam amino, dan nitrogen molekuler sebagai sumber unsur ini.

Konversi nitrogen atmosfer menjadi amonium dimediasi oleh kompleks enzim yang terdiri dari protein dinitrogenase, yang mengandung molibdenum dan besi sebagai kofaktor, dan bagian protein lain yang disebut dinitrogenase reduktase, yang mentransfer elektron dari donor ke protein.

Demikian pula, enzim glutamin sintetase dan glutamat sintetase terlibat dalam asimilasi amonia.

Interaksi dengan tanaman

Hubungan antara bakteri dan tanaman dapat terjadi dengan sukses hanya jika bakteri mampu bertahan hidup di tanah dan menemukan populasi akar yang signifikan.

Di rizosfer, gradien penurunan nutrisi dari akar ke sekitarnya dihasilkan oleh eksudat tanaman.

Karena mekanisme kemotaksis dan motilitas yang disebutkan di atas, bakteri dapat melakukan perjalanan ke tanaman dan menggunakan eksudat sebagai sumber karbon.

Mekanisme spesifik yang digunakan bakteri untuk berinteraksi dengan tanaman belum sepenuhnya dijelaskan. Namun, gen tertentu dalam bakteri diketahui terlibat dalam proses ini, termasuk pelA, sala, salB, mot 1, 2 dan 3, laf 1 , dll.

Kegunaan

Rhizobakteri pemacu pertumbuhan tanaman, disingkat PGPR untuk akronimnya dalam bahasa Inggris, terdiri dari sekelompok bakteri yang mendorong pertumbuhan tanaman.

Asosiasi bakteri dengan tanaman telah dilaporkan bermanfaat bagi pertumbuhan tanaman. Fenomena ini terjadi berkat mekanisme yang berbeda, yang menghasilkan fiksasi nitrogen dan produksi hormon tanaman seperti auksin, giberilin, sitokinin dan asam absisat, yang berkontribusi pada perkembangan tanaman.

Secara kuantitatif, hormon yang paling penting adalah auksin – asam indoleasetat (IAA), yang berasal dari asam amino triptofan – dan disintesis oleh setidaknya dua jalur metabolisme di dalam bakteri. Namun, tidak ada bukti langsung tentang partisipasi auksin dalam meningkatkan pertumbuhan tanaman.

Gibbereillins, selain berpartisipasi dalam pertumbuhan, merangsang pembelahan sel dan perkecambahan biji.

Ciri-ciri tanaman yang diinokulasi bakteri ini antara lain pertambahan panjang dan jumlah akar yang terletak menyamping, pertambahan jumlah rambut akar, dan pertambahan bobot kering akar. Mereka juga meningkatkan proses respirasi seluler .

Referensi

  1. Caballero-Mellado, J. (2002). Genus Azospirillum . Meksiko, D F. UNAM.
  2. Cecagno, R., Fritsch, TE, & Schrank, IS (2015). Bakteri Pemacu Pertumbuhan Tanaman Azospirillum amazonense : Keserbagunaan Genom dan Jalur Fitohormon. BioMed Penelitian Internasional , 2015 , 898592.
  3. Gómez, MM, Mercado, EC, & Pineda, EG (2015). Azospirillum rhizobacterium dengan potensi penggunaan di bidang pertanian. Jurnal Biologi DES Ilmu Biologi Pertanian Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo , 16 (1), 11–18.
  4. Kannaiyan, S. (Ed.). (2002). Bioteknologi pupuk hayati . Alpha Science Int’l Ltd.
  5. Steenhoudt, O., & Vanderleyden, J. (2000). Azospirillum , bakteri pengikat nitrogen yang hidup bebas terkait erat dengan rumput: aspek genetik, biokimia dan ekologi. Ulasan mikrobiologi FEMS , 24 (4), 487–506.
  6. Tortora, GJ, Funke, BR, & Kasus, CL (2007). Pengantar mikrobiologi . Ed. Medis Panamerika.