Hvers konar tengsl hafa köfnunarefnisbindandi bakteríur við belgjurtir?

Köfnunarefnisbindandi bakteríur og belgjurtir hafa gagnkvæmt samlífi. Bakteríurnar sjá plöntunni fyrir köfnunarefni, sem plantan getur ekki lagað sjálf, í skiptum fyrir skjólsælt umhverfi og uppsprettu kolvetna. Svona virkar þetta samband:

1. Köfnunarefnisbinding :Bakteríurnar, oftast tegundir af Rhizobium, hafa getu til að umbreyta köfnunarefni í andrúmsloftinu (N2) í ammoníak (NH3) með ferli sem kallast köfnunarefnisbinding. Köfnunarefni er nauðsynlegt næringarefni fyrir plöntur, en flestar plöntur geta ekki beint notað köfnunarefni í andrúmsloftinu.

2. Rótarhnúðarmyndun :Þegar belgjurtafræ spíra gefur það frá sér efnamerki sem kallast flavonoids í jarðveginn í kring. Þessir flavonoids laða að köfnunarefnisbindandi bakteríur.

Bakteríurnar bregðast við flavonoidunum með því að hefja myndun rótarhnúða á rótum belgjurtaplöntunnar. Rótarhnúðar eru sérhæfð mannvirki sem veita bakteríunum heimili.

3. Nítrógenasavirkni :Inni í rótarhnúðunum fjölga bakteríurnar og mynda sérhæfð mannvirki sem kallast bakteríur. Bakteríur innihalda ensím sem kallast nitrogenasi, sem er ábyrgt fyrir því að breyta köfnunarefni í andrúmsloftinu í ammoníak. Þetta ferli krefst orku í formi ATP og er knúið áfram af ljóstillífunarvirkni plöntunnar.

4. Ammoníak aðlögun :Ammoníakið sem framleitt er af bakteríunum er samlagast af belgjurtaplöntunni og umbreytt í ýmis köfnunarefnissambönd, svo sem amínósýrur, prótein og kjarnsýrur. Þessi efnasambönd eru nauðsynleg fyrir vöxt og þroska plantna.

5. Næringarefnaskipti :Í staðinn fyrir köfnunarefnið sem þeir fá, gefur belgjurtirnar bakteríunum kolvetni og önnur næringarefni, svo sem steinefni, vatn og vítamín. Þessi skipti tryggja að gagnkvæmt samband gagnist bæði plöntunni og bakteríunum.

6. Próðir plantna :Köfnunarefnið sem bakteríurnar veita gerir belgjurtum kleift að vaxa í nitursnauðum jarðvegi þar sem aðrar plöntur sem ekki eru belgjurtir myndu berjast við að lifa af. Þessi hæfileiki gerir belgjurtir að verðmætum uppskeru í sjálfbærum landbúnaði og hjálpar til við að bæta frjósemi jarðvegs.

Á heildina litið er sambýlissamband köfnunarefnisbindandi baktería og belgjurta heillandi dæmi um gagnkvæmni í náttúrunni, þar sem báðar lífverurnar njóta góðs af tengslum sínum við hvort annað.