КЛУБЕНЬКОВЫЕ БАКТЕРИИ АЗОТОБАКТЕР
История открытия На самом деле, бобовые получают Открытие азотфиксации бобовых азот путём симбиотической растений (совместно с Германом азотфиксации благодаря Гельригелем). В 1830 -х годах клубеньковым бактериям, что Жан Батист Буссенго было показано Михаилом обнаружил, что бобовые не Степановичем Ворониным в только не истощают азот почвы, 1866 году и подтверждено но и обогащают её азотом. Германом Гельригелем. Однако он ошибочно полагал, что бобовые растения по какойто причине умеют фиксировать молекулярный азот атмосферы.
ЛЮПИН ЭСПАРЦЕТ ЧИНА ГОРОШЕК КЛЕВЕР
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 150— 200 кг, - клевера красного — 180 кг, - люцерны — 300 кг, - донника — 150 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.
• Около 80 лет назад С. Н. Виноградский выделил из почвы анаэробную бактерию Clostridium pasteurianum, фиксирующую газообразный азот. • Несколько позднее голландский исследователь М. Бейеринк открыл аэробную азотфиксирующую бактерию Azotobacter.
• Деятельность всех свободноживущих азотфиксирующих 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.
Азотфиксирующие микроорганизмы Свободноживущие (азотобактер) Симбиотические (клубеньковые бактерии) Ассоциативные (кишечная палочка)
Клубеньковые бактерии • Из 13 000 видов (550 родов) бобовых растений наличие клубеньков выявлено пока только приблизительно у 1300 видов (243 рода). • Номенклатура клубеньковых бактерий: родовое название - Rhizobium (термин предложил Б. Франк) видовое название - латинское название того вида растения на котором могут образовывать клубеньки. Например, Rhizobium trifolii — клубеньковые бактерии клевера, Rhizobium lupini — клубеньковые бактерии люпина.
Клубеньковые бактерии Для клубеньковых бактерий характерно поразительное разнообразие форм — полиморфность (палочковидные, овальные, кокковидные; неподвижные и подвижные организмы. По Граму клетки окрашиваются отрицательно, ультратонкая структура клеточной стенки их типична для грамотрицательных бактерий. При старении клубеньковые бактерии теряют подвижность. Перетрихи и монотрихи)
Клубеньковые бактерии На питательных средах растут с разной скоростью. • К быстрорастущим относятся клубеньковые бактерии гороха, клевера, люцерны, кормовых бобов, вики, чечевицы, чины, донника, фасоли, нута (колонии можно получить на 3 – 4 -е сутки). Колонии имеют цвет топленого молока, часто полупрозрачные, слизистые, с ровными краями, умеренно выпуклые. • К медленнорастущим — бактерии люпина, сои, арахиса, сераделлы, маша, эспарцета (на 7 - 8 -е сутки). Колонии более выпуклые, мелкие, сухие, плотные и, как правило, не разрастающиеся на поверхности среды.
Клубеньковые бактерии Условия развития клубеньковых бактерий: • Оптимальная температура в пределах 24— 26°. При 0° и 37°С рост приостанавливается. • Оптимальная влажность 60— 70% от полной влагоемкости почвы. Минимальная влажность почвы, при которой еще возможно развитие бактерий в почве, равна ≈16% от ПВ. • Все клубеньковые бактерии приблизительно одинаково устойчивы к щелочной реакции среды (р. Н 8, 0), но неодинаково чувствительны к кислой. • Предпочитают аэробные условия.
Клубеньковые бактерии Свойства клубеньковых бактерий • Специфичность - это избирательная способность в отношении растения-хозяина. Специфичность может быть: узкой (клубеньковые бактерии клевера заражают только группу клеверов) широкой (бактерии гороха могут заражать растения гороха, чины, бобов, а бактерии чины и бобов могут заражать растения гороха). • Вирулентность – способность бактерий проникать в ткань корня, размножаться там и вызывать образование клубеньков. • Конкурентоспособность - конкуренция не только с представителями местной сапрофитной микрофлоры, но и с другими штаммами клубеньковых бактерий. • Активность (эффективность) - способность в симбиозе с бобовыми растениями ассимилировать молекулярный азот и удовлетворять в нем потребности растения-хозяина. Есть активные, малоактивные и неактивные.
Клубеньковые бактерии Процесс внедрения клубеньковых бактерий одинаков у всех видов бобовых растений и состоит из 2 -х фаз. В первую фазу идёт проникновение бактерий в корень (через корневой волосок, эпидермальную клетку, места повреждений корня), бактерии далее перемещаются в ткани корня растения. Наиболее легко бактерии проходят через межклеточные пространства. Во вторую фазу интенсивно идет процесс образования клубеньков. В большинстве случаев внедрившаяся клетка(и), активно размножаясь, образует так называемые инфекционные нити (или тяжи) и уже в виде таких нитей перемещается в ткани растения. Инфекционная нить — это колония размножившихся бактерий. Продолжительность фаз различна у разных видов растений (от 3 до 6 дней).
Клубеньковые бактерии Строение клубенька (связь корня с клубеньком): 1 - сосудистая ткань корня; 2 - корневая эндодерма; 3 бактероидная зона клубенька; 4 - кора клубенька; 5 сосудистые пучки клубенька; 6 - эндодерма сосудистых пучков; 7 - клубеньковая эндодерма; 8 - меристема; 9 верхушечная меристема.
Азотобактер Строение азотобактера Молодые клетки азотобактера подвижны; они имеют многочисленные или единичные жгутики. Форма клеток от палочковидной до сферической, например у Azotobacter chroococcum – шаровидная (диплококки). У азотобактера обнаружены выросты. В старых культурах клетки азотобактера покрываются плотной оболочкой, образуя цисты, не образуют спор. Азотобактер обычно фиксирует до 10— 15 мг молекулярного азота на 1 г использованного источника углерода (например, глюкозы, сахарозы).
Азотобактер • • • Условия развития азотобактера По отношению к источникам углерода В. Л. Омелянский (1923) назвал азотобактер полифагом ( «всеядным» ). Требователен к фосфору, кальцию, микроэлементам (молибден, бор, железо, марганец, ванадий), радиоактивным элементам (радий, торий, уран). Оптимальная для его развития область р. Н 7, 2— 8. 2. Высокая степень гидрофильности. В отношении температуры азотобактер является типичным мезофильным организмом, с оптимумом развития около 25— 30 °С. Предпочитает аэробные условия
Азотобактер Другие роды азотфиксирующих бактерий: • Бейеринкия (beijerinckia) • Клостридиум (clostridium) • Сейчас известно свыше 80 видов и разновидностей бактерий, несколько видов актиномицетов, дрожжей, дрожжеподобных организмов и плесневых грибов, способных фиксировать азот. Они населяют почву, дно морей и пресных водоемов.
Скачать презентацию КЛУБЕНЬКОВЫЕ БАКТЕРИИ АЗОТОБАКТЕР История открытия На самом
Клубеньковые бактерии, азотобактер.ppt