Wie bindet Rhizobium Stickstoff?

Rhizobien kommen im Allgemeinen zusammen mit Hülsenfrüchten vor. Während ihres Lebens geben Rhizobien organische Stoffe in den Boden ab und verbessern so die Bodenfruchtbarkeit erheblich. Rhizobien können dazu führen, dass Sojabohnen oder Erdnüsse normal wachsen. Für Bohnenkulturen gibt es viele Vorteile. Jeder weiß, dass Pflanzen sehr kräftig wachsen, wenn der Boden organische Stoffe enthält.

Molybdän-Eisen-Hämoglobin katalysiert in Rhizobien die Reduktion von Stickstoff zu Ammoniak. Anschließend reagiert das Ammoniak mit den sauren Substanzen in den Rhizobien und es bilden sich Ammoniumsalze. Anschließend wird das Ammoniumsalz durch eine Reihe von Aminosäuren in den Rhizobien in organische Amine, wie etwa Aminosäuren, umgewandelt. Anschließend wird ein Teil der organischen Amine und des anorganischen Ammoniums der Rhizobien, die die Wurzelrinde der Pflanze infizieren, freigesetzt und von der Pflanze genutzt.

Obwohl die Luft zu etwa 80 % aus Stickstoff besteht, können die meisten Pflanzen ihn nicht direkt nutzen. Hülsenfrüchte wie Erdnüsse, Sojabohnen und Luzerne können molekularen Stickstoff in der Luft in Ammoniakstickstoff umwandeln, der von Pflanzen durch symbiotische Stickstofffixierung mit Rhizobien genutzt werden kann. Nachdem die Samen gekeimt und Wurzeln geschlagen haben, dringen Rhizobien durch die Wurzelhaare in die Wurzeln ein und bilden unter bestimmten Bedingungen Knötchen, die Stickstoff fixieren können. Unter der Einwirkung von Nitrogenase wandeln die Bakteroide in den Knötchen molekularen Stickstoff in Ammoniakstickstoff um. Gleichzeitig ist jedes Knötchen eine Miniatur-Stickstoffdüngerpflanze, die den Pflanzen kontinuierlich Stickstoff zur Nutzung liefert. Die Anzahl einheimischer Rhizobien rund um Leguminosen ist sehr gering und kann den Bedarf für das Pflanzenwachstum nicht decken. Alle Hülsenfruchtkulturen auf der Welt müssen künstlich mit Rhizobien geimpft werden. Der von Rhizobien produzierte Stickstoffdünger für Nutzpflanzen belastet die Umwelt nicht, muss nicht über weite Strecken transportiert werden und es entsteht bei der Verwendung kein Stickstoffverlust. Die Verlustrate bei künstlich angewendeten chemischen Stickstoffdüngern liegt oft bei über 50 %.

Wenn Leguminosen keimen und Wurzelhaare bilden, werden Rhizobien durch die von den Wurzelhaaren abgesonderten Lektine stimuliert und angezogen und sammeln sich in großer Zahl in der Rhizosphäre und auf der Wurzeloberfläche. Wenn die Wurzelhaare mit Rhizobien in Kontakt kommen, wird die Zellwand zunächst weicher und die Wurzelhaare kräuseln sich, dann stülpt sich die Zellwand ein und die Rhizobien dringen dann in die Wurzelhaare bis zur Wurzelrinde ein, wo sich die Rhizobien in großer Zahl vermehren und in Bakteroide verwandeln. Zu diesem Zeitpunkt vermehrt sich die Wurzelrinde schnell und bildet tumorartiges Gewebe, das schließlich aus der Wurzel herausragt und Knötchen bildet. Wenn der Querschnitt des wirksamen Knötchens rosa erscheint, zeigt dies an, dass das Knötchen das reife Stadium erreicht hat, beginnt, Stickstoff zu fixieren und die Pflanze mit Stickstoff versorgt. Die künstliche Inokulation von Rhizobien mit hervorragenden Knöllchenbildungs- und Stickstofffixierungseigenschaften kann die Effizienz der symbiotischen Stickstofffixierung verbessern.

Bodenbiologie und Bodenbiochemie

Eine Art stäbchenförmiger Bakterien, die in Symbiose mit Hülsenfrüchten leben, Wurzelknöllchen bilden und Stickstoff aus der Luft zur Ernährung der Pflanzen fixieren. Eine Art gramnegativer aerober Stäbchen, die abnormales Pflanzenwachstum fördern können.

Normale Zellen bewegen sich mithilfe von Geißeln und haben keine Sporen. Es kann eine Vielzahl von Kohlenhydraten verwerten und erhebliche Mengen extrazellulären Schleims produzieren. Beispielsweise können Rhizobium und Slow Rhizobium durch die Wurzelhaare in die Wurzeln von Hülsenfrüchten eindringen, Knötchen bilden und sich in den Knötchen zu verzweigten polymorphen Zellen entwickeln, die als Bakteriovoren bezeichnet werden.

Darüber hinaus gibt es noch die Gattung Agrobacterium, die über äußere Wunden in verschiedene Zweikeimblättrige und Nacktsamer eindringen kann und die Umwandlung der Pflanzenzellen in krankhaft wachsende Tumorzellen verursacht, was wiederum Wurzelkrebs, behaarte Wurzeln, Stammgallen usw. zur Folge hat.