Azospirillum adalah genus bakteri gram negatif yang hidup bebas yang mampu mengikat nitrogen. Telah dikenal selama bertahun-tahun sebagai penggerak pertumbuhan tanaman, karena merupakan organisme yang bermanfaat bagi tanaman.
Oleh karena itu, mereka termasuk dalam kelompok rhizobakteri pemacu pertumbuhan dan telah diisolasi dari rizosfer rumput dan sereal. Dari sudut pandang pertanian, Azospirillum merupakan genus yang telah banyak dipelajari khasiatnya.
Oleh Frank Vincentz, dari Wikimedia Commons
Bakteri ini mampu menggunakan nutrisi yang dikeluarkan oleh tanaman dan bertanggung jawab untuk memperbaiki nitrogen di atmosfer. Berkat semua karakteristik yang menguntungkan ini, itu dimasukkan dalam formulasi pupuk hayati untuk diterapkan dalam sistem pertanian alternatif.
Taksonomi
Pada tahun 1925 spesies pertama dari genus ini diisolasi dan dinamakan Spirillum lipoferum. Baru pada tahun 1978 genus Azospirillum didalilkan.
Dua belas spesies yang termasuk dalam genus bakteri ini saat ini dikenali: A. lipoferum dan A. brasilense, A. amazonense, A. halopraeferens, A. irakense, A. largimobile, A. doebereinerae, A. oryzae, A. melinis, A. canadense , A. zeae dan A. rugosum.
Genera ini termasuk dalam ordo Rhodospirillales dan subkelas alphaproteobacteria. Kelompok ini dicirikan oleh kepercayaan dengan konsentrasi nutrisi yang sangat kecil dan dengan membangun hubungan simbiosis dengan tanaman, mikroorganisme patogen tanaman dan bahkan dengan manusia.
Ciri umum dan morfologi
Genus ini mudah diidentifikasi oleh vibroid atau bentuk batang tebal, pleomorfisme, dan mobilitas spiral. Mereka bisa lurus atau sedikit melengkung, diameternya kira-kira 1 um dan panjangnya 2,1 sampai 3,8. Ujungnya umumnya tajam.
Bakteri dari genus Azospirillum menunjukkan motilitas yang jelas, menampilkan pola flagela kutub dan lateral. Kelompok pertama flagela digunakan terutama untuk berenang, sedangkan kelompok kedua terkait dengan gerakan pada permukaan padat. Beberapa spesies hanya memiliki flagel kutub.
Motilitas ini memungkinkan bakteri untuk pindah ke area yang kondisinya tepat untuk pertumbuhannya. Selain itu, mereka memiliki daya tarik kimiawi terhadap asam organik, senyawa aromatik, gula, dan asam amino. Mereka juga mampu bergerak ke daerah dengan kontraksi oksigen yang optimal.
Ketika dihadapkan pada kondisi yang merugikan - seperti pengeringan atau kekurangan nutrisi - bakteri dapat berbentuk kista dan mengembangkan lapisan luar yang terdiri dari polisakarida.
Genom bakteri ini berukuran besar dan memiliki banyak replikasi, yang merupakan bukti dari plastisitas organisme. Akhirnya, mereka dikarakterisasi dengan adanya butiran poli-b-hidroksibutirat.
Habitat
Azospirillum ditemukan di rizosfer, beberapa strain sebagian besar mendiami permukaan akar, meskipun ada beberapa jenis yang mampu menginfeksi area lain dari tanaman.
Ini telah diisolasi dari spesies tumbuhan yang berbeda di seluruh dunia, dari lingkungan dengan iklim tropis hingga daerah dengan suhu sedang.
Mereka telah diisolasi dari sereal seperti jagung, gandum, beras, sorgum, oat, dari rumput seperti Cynodon dactylon dan Poa pratensis. Mereka juga telah dilaporkan di agave dan di kaktus yang berbeda.
Mereka tidak ditemukan secara homogen di dalam akar, strain tertentu menunjukkan mekanisme khusus untuk menginfeksi dan menjajah bagian dalam akar, dan yang lain mengkhususkan diri pada kolonisasi bagian mucilaginous atau sel-sel yang rusak pada akar.
Metabolisme
Azospirillum menunjukkan metabolisme karbon dan nitrogen yang sangat beragam dan serbaguna, yang memungkinkan organisme ini untuk beradaptasi dan bersaing dengan spesies lain di rizosfer. Mereka dapat berkembang biak di lingkungan anaerobik dan aerobik.
Bakteri adalah pemecah nitrogen dan dapat menggunakan amonium, nitrit, nitrat, asam amino, dan nitrogen molekuler sebagai sumber elemen ini.
Konversi nitrogen atmosfer menjadi amonia dimediasi oleh kompleks enzim yang terdiri dari protein dinitrogenase, yang mengandung molibdenum dan besi sebagai kofaktor, dan bagian protein lain yang disebut dinitrogenase reduktase, yang mentransfer elektron dari donor ke protein.
Demikian pula, enzim glutamin sintetase dan glutamat sintetase terlibat dalam asimilasi amonium.
Interaksi dengan tanaman
Hubungan antara bakteri dan tanaman dapat terjadi dengan sukses hanya jika bakteri mampu bertahan hidup di dalam tanah dan menemukan populasi akar yang signifikan.
Di rizosfer, penurunan gradien nutrisi dari akar ke sekitarnya dihasilkan oleh eksudat tanaman.
Karena mekanisme kemotaksis dan motilitas yang disebutkan di atas, bakteri dapat melakukan perjalanan ke tanaman dan menggunakan eksudat sebagai sumber karbon.
Mekanisme spesifik yang digunakan bakteri untuk berinteraksi dengan tanaman belum sepenuhnya dijelaskan. Namun, gen tertentu dalam bakteri diketahui terlibat dalam proses ini, termasuk pelA, sala, salB, mot 1, 2 dan 3, laf 1, dll.
Aplikasi
Rhizobakteri pemacu pertumbuhan tanaman, disingkat PGPR untuk akronimnya dalam bahasa Inggris, terdiri dari sekelompok bakteri yang mendorong pertumbuhan tanaman.
Asosiasi bakteri dengan tanaman telah dilaporkan bermanfaat untuk pertumbuhan tanaman. Fenomena ini terjadi berkat mekanisme yang berbeda, yang menghasilkan fiksasi nitrogen dan produksi hormon tumbuhan seperti auksin, giberilin, sitokinin, dan asam absisat, yang berkontribusi pada perkembangan tumbuhan.
Secara kuantitatif, hormon terpenting adalah auksin - asam indoleasetat (IAA), yang berasal dari asam amino triptofan - dan disintesis oleh setidaknya dua jalur metabolisme di dalam bakteri. Namun, tidak ada bukti langsung keikutsertaan auksin dalam meningkatkan pertumbuhan tanaman.
Giberillins, selain berpartisipasi dalam pertumbuhan, merangsang pembelahan sel dan perkecambahan benih.
Ciri-ciri tanaman yang diinokulasi bakteri ini antara lain pertambahan panjang dan jumlah akar yang letaknya menyamping, bertambahnya jumlah rambut akar, dan pertambahan bobot kering akar. Mereka juga meningkatkan proses respirasi sel.
Referensi
- Caballero-Mellado, J. (2002). Genus Azospirillum. Meksiko, D F. UNAM.
- Cecagno, R., Fritsch, TE, & Schrank, IS (2015). Bakteri Pemacu Pertumbuhan Tanaman Azospirillum amazonense: Genomic Versatility dan Phytohormone Pathway. BioMed Research International, 2015, 898592.
- Gómez, MM, Mercado, EC, & Pineda, EG (2015). Azospirillum a rhizobacterium dengan potensi penggunaan di bidang pertanian. Jurnal Biologi DES Ilmu Biologi Pertanian Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo, 16 (1), 11-18.
- Kannaiyan, S. (Ed.). (2002). Bioteknologi pupuk hayati. Alpha Science Int'l Ltd.
- Steenhoudt, O., & Vanderleyden, J. (2000). Azospirillum, bakteri pengikat nitrogen yang hidup bebas yang terkait erat dengan rumput: aspek genetik, biokimia dan ekologi. Ulasan mikrobiologi FEMS, 24 (4), 487-506.
- Tortora, GJ, Funke, BR, & Case, CL (2007). Pengantar mikrobiologi. Panamerican Medical Ed.