Systematics , genetics and biology of bacteria from genus Azospirillum
No Thumbnail Available
Date
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa – Państwowy Instytut Badawczy w Puławach
Abstract
Description
Bacteria of the genus Azospirillum (α-subclass of Proteobacteria) have been known for many years as plant growth promoting rhizobacteria (PGPR). Azospirillum species are plant-associated diazotrophs, Gram-negative, nitrogen fixing rhizosphere bacteria. Currently, 19 species of Azospirillum are known. They were isolated from the rhizosphere of many grasses and cereals all over the world, in tropical as well as in temperate climates. They occur in association with roots, stems and leaves of a large variety of gramineous and non-gramineous plants, e.g. numerous wild and cultivated grasses and cereals, legumes, vegetables and fruit trees. Bacteria of the genus Azospirillum were described in the mid 1970s as heterotrophic N2-fixing bacteria. They display a versatile C- and N metabolism, which makes them well adapted to establish in the competitive environment of the rhizosphere. Ammonium, nitrate, nitrite, amino acids and molecular nitrogen can serve as N-sources. In unfavorable conditions, such as desiccation and nutrient limitation, azospirilla can convert into enlarged cyst-like forms. This morphological change is accompanied by the development of an outer coat of polysaccharides and by the accumulation of abundant poly-L-hydroxybutyrate granules, which can serve as C- and energy sources under conditions of stress and starvation. Bacteria belonging to the genus Azospirillum are highly motile. A. brasilense, A. lipoferum and A. irakense display a mixed pattern of flagellation. The core genome of Azospirillum was established and consists of 2,328 protein-coding genes, representing between 30% to 38% of the total encoded proteins within a genome. Azospirillum strains possessed several megareplicons, some probably linear, and 16S ribosomal DNA hybridization indicated multiple chromosomes in genomes ranging in size from 4.8 to 9.7 Mbp.
Bakterie z rodzaju Azospirillum stanowią główną grupę drobnoustrojów poprawiających wzrost i rozwój roślin. Są to Gram-ujemne diazotroficzne bakterie wiążące azot w asocjacji z większością roślin. Obecnie znanych jest 19 gatunków bakterii z tego rodzaju. Izolaty tych gatunków pozyskiwane były z ryzosfery traw i zbóż całego świata, zarówno z roślin pochodzących ze strefy tropikalnej, jak i umiarkowanej. Azospirillum tworzy asocjacje zarówno z dziko rosnącymi roślinami, jak i roślinami uprawnymi, warzywami i drzewami owocowymi. Pierwszy poznany gatunek Azospirillum został opisany w połowie lat 70. XX w. jako gatunek heterotroficzny zdolny do wiązania azotu atmosferycznego. Bakterie te zdolne są do utylizacji wielu źródeł węgla, co znacznie ułatwia im konkurencję w ryzosferze. Ponadto Azospirillum są zdolne do wykorzystywania nie tylko azotu atmosferycznego, ale także azotu pochodzącego z amoniaku, azotanów, azotynów, aminokwasów. W niesprzyjających dla wzrostu i rozwoju warunkach (susza, brak składników pokarmowych) tworzą formy cystopodobne. Zmianom morfologicznym towarzyszy wytwarzanie otoczki polisacharydowej i gromadzenie w komórce granulek hydroksymaślanu, służącego jako zapasowe źródło węgla i energii. Są to bakterie ruchliwe, posiadające jedną pojedynczą rzęskę lub rzęski peritrichalne. Gatunki A. brasilense, A. lipoferum i A. irakense w zależności od warunków wykazują różne modele urzęsienia. Rdzeń genomu bakterii z rodzaju Azospirillum składa się z około 2328 genów, kodujących od 30% do 38% ogólnej liczby wytwarzanych białek. Ponadto w budowie genomu Azospirillum można wyróżnić kilka megareplikonów (głównie liniowych), natomiast analiza 16S rybosomalnego DNA wskazuje wiele chromosomów w genomie w zakresie wielkości od 4,8 do 9,7 MBP.
Bakterie z rodzaju Azospirillum stanowią główną grupę drobnoustrojów poprawiających wzrost i rozwój roślin. Są to Gram-ujemne diazotroficzne bakterie wiążące azot w asocjacji z większością roślin. Obecnie znanych jest 19 gatunków bakterii z tego rodzaju. Izolaty tych gatunków pozyskiwane były z ryzosfery traw i zbóż całego świata, zarówno z roślin pochodzących ze strefy tropikalnej, jak i umiarkowanej. Azospirillum tworzy asocjacje zarówno z dziko rosnącymi roślinami, jak i roślinami uprawnymi, warzywami i drzewami owocowymi. Pierwszy poznany gatunek Azospirillum został opisany w połowie lat 70. XX w. jako gatunek heterotroficzny zdolny do wiązania azotu atmosferycznego. Bakterie te zdolne są do utylizacji wielu źródeł węgla, co znacznie ułatwia im konkurencję w ryzosferze. Ponadto Azospirillum są zdolne do wykorzystywania nie tylko azotu atmosferycznego, ale także azotu pochodzącego z amoniaku, azotanów, azotynów, aminokwasów. W niesprzyjających dla wzrostu i rozwoju warunkach (susza, brak składników pokarmowych) tworzą formy cystopodobne. Zmianom morfologicznym towarzyszy wytwarzanie otoczki polisacharydowej i gromadzenie w komórce granulek hydroksymaślanu, służącego jako zapasowe źródło węgla i energii. Są to bakterie ruchliwe, posiadające jedną pojedynczą rzęskę lub rzęski peritrichalne. Gatunki A. brasilense, A. lipoferum i A. irakense w zależności od warunków wykazują różne modele urzęsienia. Rdzeń genomu bakterii z rodzaju Azospirillum składa się z około 2328 genów, kodujących od 30% do 38% ogólnej liczby wytwarzanych białek. Ponadto w budowie genomu Azospirillum można wyróżnić kilka megareplikonów (głównie liniowych), natomiast analiza 16S rybosomalnego DNA wskazuje wiele chromosomów w genomie w zakresie wielkości od 4,8 do 9,7 MBP.
Keywords
Azospirillum, diazotrofy endofityczne, morfologia, struktura genomu, siedlisko naturalne, Azospirillum, endophytic diazotroph, genome structure, morphology, natural habitant