какие бактерии проживают на корнях клевера?

Rhizobium trifolii — клубеньковые бактерии клевера

Клубеньковые бактерии относятся к симбиотическим азотфиксаторам. Они живут в клубеньках на корнях бобовых растений и способны фиксировать азот атмосферы только в таком симбиозе. Клубеньки у одних растений (горох, бобы) крупные, у других (клевер) мелкие, у некоторых могут иметь вид больших бородавчатых наростов на главном корне (люпин) .
Клубеньковые бактерии характеризуются специфичностью – заражают только определенные виды бобовых растений; вирулентностью – проникают в ткань корня, где размножаются и вызывают образование клубеньков; активностью – способны использовать молекулярный азот.
Наиболее энергично процесс усвоения азота в клубеньках отмечается в фазе бутонизации и цветения бобовых, когда клубеньковые бактерии принимают форму бактероидов. Однолетние бобовые растения способны в симбиозе с клубеньковыми бактериями накапливать за вегетационный период на 1 га от 50 до 100 кг азота, а многолетние – 150-300 кг.
Микроскопирование. Для знакомства с клубеньковыми бактериями готовят препараты-отпечатки или мазки из клубеньков бобовых растений. Для этого отделяют клубеньки от корней, помещают на предметное стекло и другим предметным стеклом раздавливают и размазывают по поверхности. У люпина надрезают нарост на корне и делают мазок обнажённой тканью. Фиксируют в пламени, окрашивают кристаллвиолетом (30-60 с) , рассматривают с помощью иммерсионной системы. В препаратах отыскивают мелкие, неспоровые палочки и крупные бактероиды.
Клубеньковые бактерии относятся к роду Rhizobium. В клубеньках люпина развиваются Rhizobium lupini, клевера – Rhizobium trifolii, гороха и бобов – Rhizobium leguminosarum.
Характеристика клубеньковых бактерий бобовых растений. Грамотрицательные. В почве они представляют собой подвижные или неподвижные палочки и кокки, азот фиксировать не могут. Проникая и развиваясь в клетках корней, они становятся сначала неподвижными палочками, которые с возрастом накапливают запасные вещества и переходят в состояние так называемых опоясанных палочек (такие клетки особенно хорошо видны у гороха) . Затем из этих клеток образуются бактероиды – клетки крупных размеров, неподвижные и различной формы, специфичной для разных видов клубеньковых бактерий: У-образной, Т-образной, нитевидной, грушевидной и др. Именно бактероиды обладают азотфиксирующей способностью. Клубеньковые бактерии неспоровые, аэробы и гетеротрофы.
Из клубеньковых бактерий готовят бактериальное удобрение – нитрагин (ризоторфин, ризобин, сапронит) , которым обрабатывают семена бобовых растений перед посевом для ускорения образования клубеньков и улучшения азотного питания растений. Бактеризация культур производится специфичными им расами клубеньковых бактерий.

Клубеньковые бактерии были первой по времени группой азотфиксирующих микробов, о которых узнало человечество.

Около 2000 лет назад земледельцы заметили, что возделывание бобовых культур возвращает плодородие истощенной почве. Это особое свойство бобовых эмпирически связывали с наличием на корнях у них своеобразных узелков, или клубеньков, но объяснить причины этого явления долгое время не могли.

Потребовалось провести еще очень много исследований, чтобы доказать роль бобовых культур и живущих на их корнях бактерий в фиксации газообразного азота атмосферы. Но постепенно работами ученых разных стран была раскрыта природа и детально изучены свойства этих замечательных существ.

Клубеньковые бактерии живут с бобовыми растениями в симбиозе, т. е. приносят друг другу взаимную пользу: бактерии усваивают азот из атмосферы и переводят его в соединения, которые могут быть использованы растениями, а они, в свою очередь, снабжают бактерии веществами, содержащими углерод, который ранения усваивают из воздуха в виде углекислого газа.

Вне клубеньков на искусственных питательных средах клубеньковые бактерии могут развиваться при температурах от 0 до 35°, а наиболее благоприятными (оптимальными) для них являются температуры порядка 20—31°. Наилучшее развитие микроорганизмов наблюдается обычно в нейтральной среде (при pH равном 6,5—7,2).

В большинстве случаев кислая реакция почвы отрицательно сказывается на жизнедеятельности клубеньковых бактерий, в таких почвах образуются неактивные или неэффективные (не фиксирующие азот воздуха) их расы.

Первые исследователи клубеньковых бактерий предполагали, что эти микробы могут поселяться на корнях у большинства видов бобовых культур. Но затем было установлено, что они обладают определенной специфичностью, имеют свои «вкусы» и «снимают» будущее «жилье» в строгом соответствии со своими потребностями. Та или иная раса клубеньковых бактерий может вступать в симбиоз с бобовыми растениями только определенного вида.

В настоящее время клубеньковые бактерии подразделяют на следующие группы (по растениям-хозяевам, на которых они поселяются):

клубеньковые бактерии люцерны и донника;
клубеньковые бактерии клевера;
клубеньковые бактерии гороха, вики, чины и кормовых бобов;
клубеньковые бактерии сои;
клубеньковые бактерии люпина и сераделлы;
клубеньковые бактерии фасоли;
клубеньковые бактерии арахиса, вигны, коровьего гороха и др.
Надо сказать, что специфичность клубеньковых бактерий в различных группах бывает неодинаковой. Разборчивые «квартиросъемщики» иногда теряют свою щепетильность. Если клубеньковые бактерии клевера отличаются очень строгой специфичностью, то о клубеньковых бактериях гороха этого сказать нельзя.

Способность к образованию клубеньков свойственна далеко не всем бобовым, хотя в общем широко распространена у представителей этого огромного семейства. Из 12 тыс. видов бобовых было специально изучено 1063. Оказалось, что 133 из них не способны образовывать клубеньки.

Способность к симбиозу с азотфиксаторами, по-видимому, свойственна не только бобовым растениям, хотя в сельском хозяйстве они являются единственными важными азотфиксирующими культурами. Как установлено, атмосферный азот связывают бактерии, живущие в клубеньках на корнях лоха, облепихи, шефердии, сосны лучистой, ногоплодника, ежи сборной, субтропических растений рода казуарина. Способны к фиксации азота и бактерии, живущие в узлах листьев некоторых тропических кустарников.

Фиксацию азота осуществляют также актиномицеты, живущие в клубеньках корней ольхи, и, возможно, грибы, живущие в корнях райграса и некоторых вересковых растений.

Но для сельского хозяйства наибольший практический интерес представляют, конечно, бобовые. Большинство отмеченных небобовых растений сельскохозяйственного значения не имеет.

Очень важен для практики вопрос