Rhizobiumbakteerien

Rhizobiumbakteerien sind gramnegative, stäbchenförmige Bakterien, die eine symbiotische Beziehung mit Wurzelknöllchen von Hülsenfrüchten eingehen. In den Knöllchen differenzieren sie sich zu Baktroiden, die das Enzymsystem der biologischen Stickstofffixierung tragen. Die Knöllchenbildung beginnt, wenn Wurzelhaare infiziert werden: Bakterien induzieren Infektionsfäden, durch die sie in das Rinden- und Kortikalgewebe eindringen. Dort wandeln sie sich in Baktroiden um und arbeiten gemeinsam mit der Pflanze an der Umwandlung von N2 aus der Luft in Ammoniak. Die Endfixierung wird durch Leghemoglobin reguliert, das Sauerstoff bindet und eine mikrobielle Atmungsaktivität in den Knöllchen ermöglicht.

Taxonomisch gehören Rhizobiumbakteerien zur Familie Rhizobiaceae. Das Genus umfasst mehrere Arten, die unterschiedliche Wirte nodulieren, oft mit spezifischen Wirtspräferenzen. Die Fähigkeit zur Knöllchenbildung und Stickstofffixierung wird durch Nodulationsgene (nod) kontrolliert, die häufig auf Plasmiden oder integrativen Elementen liegen. Die symbiotische Partnerschaft ist überwiegend auf Leguminosen beschränkt, doch innerhalb der Wirte ist die Spezifität variabel।

Ökologie und Bedeutung: Rhizobien kommen weltweit in Bodenökosystemen vor, insbesondere in Landwirtschaftsstandorten mit Leguminosen. Die biologische Stickstofffixierung reduziert den Bedarf an synthetischem Dünger und stärkt die Bodenfruchtbarkeit. Umweltbedingungen wie pH-Wert, Feuchtigkeit, Temperatur und Konkurrenz durch einheimische Rhizobien beeinflussen Erfolg von Knöllchenbildung und Fixierung.

Anwendungen und Forschung: Inoculation von Saatgut mit kompatiblen Rhizobien fördert die biologische Stickstofffixierung. Forschungsfelder umfassen die Erweiterung des Wirtsbereichs, Effizienzsteigerungen und die genetische Analyse der Nod-Faktoren sowie der Symbiose-Plasmide.

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