固氮螺菌：特征，生境，新陈代谢 - 生物学 - 2025

固氮螺菌是能够固定氮的自由生存的革兰氏阴性菌的属。多年来，作为植物生长促进剂，它是众所周知的，因为它是农作物的有益生物。

因此，它们属于促进植物生长的根际细菌类，并且已经从草和谷物的根际中分离出来。从农业的角度来看，固氮螺菌属（Azospirillum）是一种因其特性而被广泛研究的属。

来自Wikimedia Commons的Frank Vincentz

这种细菌能够利用植物分泌的营养素，并负责固定大气中的氮。由于所有这些有利特性，它被包括在可替代农业系统中的生物肥料配方中。

分类

在1925年，该属的第一个物种被分离出来，被称为Spirillum lipoferum。直到1978年才推定了Azospirillum属。

目前已认识到属于该细菌属的十二个物种：脂铁农杆菌和巴西农杆菌，亚马逊土壤杆菌，金球藻，伊拉克森细菌，拉格莫比尔杆菌，doebereinerae，米曲霉，黑麦草，加拿大假单胞菌。 ，A。zeae和A. rugosum。

这些属属于Rhodospirillales的顺序，属于alphaproteobacteria的子类。该群体的特征是相信微量的营养素，并与植物，植物病原微生物甚至人类建立共生关系。

一般特征和形态

该属很容易通过其肌瘤或粗杆状，多态性和螺旋运动来识别。它们可以是直的或略微弯曲的，它们的直径约为1 um，长度为2.1到3.8。尖端通常很锋利。

固氮螺菌属细菌表现出明显的运动性，呈极性和侧鞭毛模式。第一组鞭毛主要用于游泳，而第二组与固体表面的运动有关。一些物种仅具有极鞭毛。

这种运动使细菌能够移动到适合其生长条件的区域。此外，它们对有机酸，芳香族化合物，糖和氨基酸具有化学吸引力。它们还能够进入具有最佳氧收缩率的区域。

当面临不利条件（例如干燥或营养缺乏）时，细菌可以采取囊肿的形式，形成由多糖组成的外壳。

这些细菌的基因组很大，并且具有多个复制子，这是生物体可塑性的证据。最后，它们的特征在于存在聚-b-羟基丁酸酯颗粒。

栖息地

在根际发现了固氮螺菌，尽管有些菌株能够感染植物的其他区域，但某些菌株主要栖息在根的表面。

它已从全球不同植物物种中分离出来，从热带气候环境到温带地区。

它们已从谷物（例如玉米，小麦，大米，高粱，燕麦）和草类（例如犬齿act和印度大草原）中分离出来。在龙舌兰和不同的仙人掌中也有报道。

它们在根中不是均质的，某些菌株表现出感染和定植根内部的特定机制，而另一些则专门从事粘液部分或根受损细胞的定植。

代谢

固氮螺菌展现出非常多样化和通用的碳和氮代谢，这使该生物能够适应根际中的其他物种并与之竞争。它们可以在厌氧和有氧环境中增殖。

细菌是固氮剂，可以使用铵，亚硝酸盐，硝酸盐，氨基酸和分子氮作为该元素的来源。

大气氮到氨的转化是由一种酶复合物介导的，该酶复合物由蛋白质二氮酶（包含钼和铁作为辅因子）和另一个蛋白质部分（二氮酶还原酶）组成，该酶将电子从供体转移到蛋白质。

类似地，谷氨酰胺合成酶和谷氨酸合成酶参与铵的同化。

与植物的相互作用

仅当细菌能够在土壤中存活并找到大量根系时，细菌与植物之间的关联才能成功发生。

在根际中，植物渗出物导致根部到周围环境的养分梯度下降。

由于上述的趋化性和运动性机制，细菌能够传播到植物中并将渗出液用作碳源。

细菌用来与植物相互作用的具体机制尚未完全描述。但是，已知细菌中的某些基因与该过程有关，包括pelA，sala，salB，mot 1、2和3，laf 1等。

应用领域

促进根瘤菌生长的植物，其英文缩写为PGPR，由一个有利于植物生长的细菌组成。

据报道细菌与植物的结合对植物生长是有益的。由于不同的机制会产生这种现象，这些机制会产生固氮作用，还会产生植物激素（例如植物生长素，吉非林素，细胞分裂素和脱落酸），从而促进植物的生长。

从数量上说，最重要的激素是生长素-吲哚乙酸（IAA），它是从氨基酸色氨酸衍生而来的-它是通过​​细菌内至少两个代谢途径合成的。但是，没有直接证据表明生长素参与植物生长的增加。

除参与生长外，吉利林还刺激种子的细胞分裂和萌发。

用该细菌接种的植物的特征包括侧根的长度和数量的增加，根毛的数量的增加以及根的干重的增加。它们还增加了细胞呼吸过程。

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