Механизм действия клубеньковых бактерий

Механизм проникновения бактерий в корневой волосок все еще недостаточно изучено. Установлено, что на поверхности клеточной оболочки бобовых растений является особый вид белка, к которому выборочно "приклеиваются" специфические клубеньковые бактерии благодаря наличию в их, оболочке специфического липополисахарида. Предполагают, что именно в ответ на появление этого липополисахарида на оболочке корневого волоска появляется белок лектин, который связывает полисахариды оболочки ризобии. Это своеобразный механизм "узнавания" перед возникновением бобово-ризобиального симбиоза.

После проникновения бактерий в клетку корневого волоска они начинают усиленно размножаться и образуют сплошной тяж, так называемую инфекционную нить (слизистый тяж), в которой скапливается огромное количество клубеньковых бактерий. Последние могут размножаться только в тетраплоидный клетках растений.

Как в инфицированных бактериями, так и в соседних клетках начинается активный раздел, и образуются клубеньки. В однолетних растениях клубеньки являются временным образованием. В многолетних они могут функционировать в течение нескольких лет. Контакт бактерии с растением устанавливается через сосудистые пучки, которые оплетают ткань клубеньки. Проводящими путями к пузырькам поступают углеводы и другие питательные вещества, они используются бактериями, а растение получает из пузырьков связанные соединения азота. Доказано, что интенсивная отдача связанного азота из тканей клубеньки происходит тогда, когда бактероиды находятся в жизнедеятельном состоянии.

Транспорт азотсодержащих веществ с пузырьков в растение осуществляется в форме аминокислот. Незначительное количество усвоенного растением азота выделяется в результате екзоосмосу корнями в почве преимущественно в виде аспарагиновой кислоты.

После отмирания и разложения пузырьков бактерии попадают в почву и живут там, пока снова не проникнут в корни растений. Вопрос о том, что лежит в основе взаимоотношений бактерий и бобовых растений (паразитизм или общая выгода), еще полностью не выяснено. Важным является тот факт, что клубеньковые бактерии, проникая в растение, стимулируют развитие у него иммунитета, который препятствует дальнейшему заражению корней.

Отдельные бобовые культуры обогащают почву разным количеством азота. При благоприятных условиях симбиоза количество азота, который фиксируется горохом, за год достигает 100-300 кг/га, кормовыми бобами - 160-200, люпина белым - до 300, люцерной - до 500 кг/га и более. Бобовые растения накапливают до 60% азота вследствие фиксации молекулярного азота. Остальной азот они используют из почвы в виде минеральных соединений. Итак, вклад бобовых растений в обеспечение почв доступными формами азота достаточно ощутимый.

Недавно появились интересные данные о том, что бактерии рода Azospirillum, которые ассоциируются с корнями злаков, обладают способностью интенсивно фиксировать азот. Они распространены в тропических и умеренных климатических зонах. Природу возбудителей, которые вызывают образование пузырьков в этих растений, полностью еще не изучено.