Welche Beziehung haben stickstofffixierende Bakterien zu Hülsenfrüchten?

Stickstofffixierende Bakterien und Hülsenfrüchte gehen eine wechselseitige Symbiose ein. Die Bakterien versorgen die Pflanze mit Stickstoff, den die Pflanze nicht selbst binden kann, im Austausch für eine geschützte Umgebung und eine Kohlenhydratquelle. So funktioniert diese Beziehung:

1. Stickstofffixierung :Die Bakterien, am häufigsten Rhizobienarten, haben die Fähigkeit, Luftstickstoff (N2) durch einen Prozess namens Stickstofffixierung in Ammoniak (NH3) umzuwandeln. Stickstoff ist ein essentieller Nährstoff für Pflanzen, die meisten Pflanzen können den Luftstickstoff jedoch nicht direkt nutzen.

2. Wurzelknotenbildung :Wenn ein Hülsenfruchtsamen keimt, gibt er chemische Signale, sogenannte Flavonoide, an den umgebenden Boden ab. Diese Flavonoide locken die stickstofffixierenden Bakterien an.

Die Bakterien reagieren auf die Flavonoide, indem sie die Bildung von Wurzelknöllchen an den Wurzeln der Hülsenfruchtpflanze initiieren. Wurzelknötchen sind spezielle Strukturen, die den Bakterien ein Zuhause bieten.

3. Nitrogenase-Aktivität :In den Wurzelknöllchen vermehren sich die Bakterien und bilden spezielle Strukturen, sogenannte Bakteroide. Bakteroide enthalten ein Enzym namens Nitrogenase, das für die Umwandlung von Luftstickstoff in Ammoniak verantwortlich ist. Dieser Prozess erfordert Energie in Form von ATP und wird durch die Photosyntheseaktivitäten der Pflanze angetrieben.

4. Ammoniak-Assimilation :Das von den Bakteroiden produzierte Ammoniak wird von der Hülsenfruchtpflanze aufgenommen und in verschiedene stickstoffhaltige Verbindungen wie Aminosäuren, Proteine ​​und Nukleinsäuren umgewandelt. Diese Verbindungen sind für das Pflanzenwachstum und die Pflanzenentwicklung unerlässlich.

5. Nährstoffaustausch :Als Gegenleistung für den Stickstoff, den sie erhalten, versorgt die Hülsenfruchtpflanze die Bakterien mit Kohlenhydraten und anderen Nährstoffen wie Mineralien, Wasser und Vitaminen. Dieser Austausch stellt sicher, dass die gegenseitige Beziehung sowohl der Pflanze als auch den Bakterien zugute kommt.

6. Pflanzenvorteile :Der von den Bakterien bereitgestellte Stickstoff ermöglicht das Wachstum von Hülsenfrüchten in stickstoffarmen Böden, in denen andere Pflanzen, die keine Hülsenfrüchte sind, ums Überleben kämpfen würden. Diese Fähigkeit macht Hülsenfrüchte zu wertvollen Nutzpflanzen in der nachhaltigen Landwirtschaft und trägt zur Verbesserung der Bodenfruchtbarkeit bei.

Insgesamt ist die symbiotische Beziehung zwischen stickstofffixierenden Bakterien und Hülsenfrüchten ein faszinierendes Beispiel für Gegenseitigkeit in der Natur, bei der beide Organismen von ihrer Verbindung miteinander profitieren.