AZOSPIRILLUM: CARATTERISTICHE, HABITAT, METABOLISMO - BIOLOGIA - 2025

L'azospirillum è un genere di batteri gram-negativi a vita libera in grado di fissare l'azoto. È noto da molti anni come promotore della crescita delle piante, in quanto è un organismo benefico per le colture.

Pertanto, appartengono al gruppo dei rizobatteri promotori della crescita delle piante e sono stati isolati dalla rizosfera di erbe e cereali. Dal punto di vista dell'agricoltura l'Azospirillum è un genere ampiamente studiato per le sue proprietà.

Di Frank Vincentz, da Wikimedia Commons

Questo batterio è in grado di utilizzare i nutrienti escreti dalle piante ed è responsabile del fissaggio dell'azoto atmosferico. Grazie a tutte queste favorevoli caratteristiche, è inserito nella formulazione di biofertilizzanti da applicare in sistemi agricoli alternativi.

Tassonomia

Nel 1925 la prima specie di questo genere fu isolata e fu chiamata Spirillum lipoferum. Non è stato fino al 1978 quando è stato postulato il genere Azospirillum.

Attualmente sono riconosciute dodici specie appartenenti a questo genere batterico: A. lipoferum e A. brasilense, A. amazonense, A. halopraeferens, A. irakense, A. largimobile, A. doebereinerae, A. oryzae, A. melinis, A. canadense , A. zeae e A. rugosum.

Questi generi appartengono all'ordine dei Rhodospirillales e alla sottoclasse degli alfaproteobatteri. Questo gruppo è caratterizzato dal credere in concentrazioni minime di nutrienti e dallo stabilire relazioni simbiotiche con piante, microrganismi patogeni delle piante e persino con gli esseri umani.

Caratteristiche generali e morfologia

Il genere è facilmente identificabile dalla sua forma di asta vibroidea o spessa, pleomorfismo e mobilità a spirale. Possono essere dritti o leggermente curvi, il loro diametro è di circa 1 um e da 2,1 a 3,8 di lunghezza. Le punte sono generalmente affilate.

I batteri del genere Azospirillum mostrano una motilità evidente, presentando un modello di flagelli polari e laterali. Il primo gruppo di flagelli è utilizzato principalmente per il nuoto, mentre il secondo è relativo al movimento su superfici solide. Alcune specie hanno solo il flagello polare.

Questa motilità consente ai batteri di spostarsi in aree dove le condizioni sono adeguate per la loro crescita. Inoltre, hanno un'attrazione chimica verso acidi organici, composti aromatici, zuccheri e amminoacidi. Sono anche in grado di spostarsi in regioni con contrazioni di ossigeno ottimali.

Di fronte a condizioni avverse, come essiccazione o carenza di nutrienti, i batteri possono assumere la forma di cisti e sviluppare un rivestimento esterno composto da polisaccaridi.

I genomi di questi batteri sono grandi e hanno più repliconi, che è la prova della plasticità dell'organismo. Infine, sono caratterizzati dalla presenza di grani di poli-b-idrossibutirrato.

Habitat

L'azospirillum si trova nella rizosfera, alcuni ceppi abitano prevalentemente la superficie delle radici, sebbene ci siano alcuni tipi in grado di infettare altre aree della pianta.

È stato isolato da diverse specie vegetali in tutto il mondo, da ambienti con climi tropicali a regioni con temperature temperate.

Sono stati isolati da cereali come mais, frumento, riso, sorgo, avena, da erbe come Cynodon dactylon e Poa pratensis. Sono stati segnalati anche nell'agave e in diversi cactus.

Non si trovano in modo omogeneo nella radice, alcuni ceppi mostrano meccanismi specifici per infettare e colonizzare l'interno della radice e altri sono specializzati nella colonizzazione della porzione mucillaginosa o delle cellule danneggiate della radice.

Metabolismo

L'azospirillum mostra un metabolismo del carbonio e dell'azoto molto diversificato e versatile, che consente a questo organismo di adattarsi e competere con le altre specie nella rizosfera. Possono proliferare in ambienti anaerobici e aerobici.

I batteri sono fissatori di azoto e possono utilizzare ammonio, nitriti, nitrati, amminoacidi e azoto molecolare come fonte di questo elemento.

La conversione dell'azoto atmosferico in ammoniaca è mediata da un complesso enzimatico composto dalla proteina dinitrogenasi, che contiene molibdeno e ferro come cofattore, e da un'altra porzione proteica chiamata dinitrogenasi reduttasi, che trasferisce gli elettroni dal donatore alla proteina.

Allo stesso modo, gli enzimi glutammina sintetasi e glutammato sintetasi sono coinvolti nell'assimilazione dell'ammonio.

Interazione con la pianta

L'associazione tra il batterio e la pianta può avvenire con successo solo se il batterio è in grado di sopravvivere nel terreno e trovare una significativa popolazione di radici.

Nella rizosfera, il gradiente decrescente dei nutrienti dalla radice all'ambiente circostante è generato dagli essudati della pianta.

A causa della chemiotassi e dei meccanismi di motilità sopra menzionati, i batteri sono in grado di viaggiare verso la pianta e utilizzare gli essudati come fonte di carbonio.

I meccanismi specifici che i batteri utilizzano per interagire con la pianta non sono stati ancora completamente descritti. Tuttavia, alcuni geni del batterio sono noti per essere coinvolti in questo processo, inclusi pelA, sala, salB, mot 1, 2 e 3, laf 1, ecc.

applicazioni

I rizobatteri che promuovono la crescita delle piante, abbreviato PGPR per il suo acronimo in inglese, comprendono un gruppo di batteri che promuovono la crescita delle piante.

È stato riportato che l'associazione di batteri con le piante è benefica per la crescita delle piante. Questo fenomeno si verifica grazie a diversi meccanismi, che producono la fissazione dell'azoto e la produzione di ormoni vegetali come auxine, giberilline, citochinine e acido absisico, che contribuiscono allo sviluppo della pianta.

Quantitativamente, l'ormone più importante è l'auxina - acido indolacetico (IAA), derivato dall'aminoacido triptofano - ed è sintetizzato da almeno due vie metaboliche all'interno dei batteri. Tuttavia, non ci sono prove dirette della partecipazione dell'auxina all'aumento della crescita delle piante.

Le giberilline, oltre a partecipare alla crescita, stimolano la divisione cellulare e la germinazione del seme.

Le caratteristiche delle piante inoculate da questo batterio includono un aumento della lunghezza e del numero di radici posizionate lateralmente, un aumento del numero di peli radicali e un aumento del peso a secco della radice. Inoltre aumentano i processi di respirazione cellulare.

Riferimenti

1. Caballero-Mellado, J. (2002). Il genere Azospirillum. Messico, D F. UNAM.
2. Cecagno, R., Fritsch, TE e Schrank, IS (2015). I batteri che promuovono la crescita delle piante Azospirillum amazonense: Versatilità genomica e percorso fitormonico. BioMed Research International, 2015, 898592.
3. Gómez, MM, Mercado, EC e Pineda, EG (2015). Azospirillum un rhizobacterium con potenziale utilizzo in agricoltura. Giornale biologico delle scienze biologiche agricole del DES Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo, 16 (1), 11-18.
4. Kannaiyan, S. (Ed.). (2002). Biotecnologia dei biofertilizzanti. Alpha Science Int'l Ltd.
5. Steenhoudt, O. e Vanderleyden, J. (2000). Azospirillum, un batterio che fissa l'azoto a vita libera strettamente associato alle erbe: aspetti genetici, biochimici ed ecologici. Revisioni microbiologiche FEMS, 24 (4), 487–506.
6. Tortora, GJ, Funke, BR e Case, CL (2007). Introduzione alla microbiologia. Ed. Medica panamericana