Rhizobium

Définition

rhizobium est un genre de bactéries aérobies du sol à Gram négatif diazotrophes, qui fixent l'azote atmosphérique. Les rhizobiums, ou rhizobia appartiennent à la famille des Rhizobiaceae. Elles forment une symbiose avec des plantes de la famille des légumineuses, dont les représentants les plus connus sont : pois, haricot, soja, arachide, trèfle, luzerne...

Sinorhizobium meliloti est un rhizobium :

Le rhizobium Sinorhizobium meliloti a été inoculé dans un nodule racinaire (dont on voit une coupe transversale) sur une plante de luzerne Medicago sativa. La bactérie est symbiotique de la luzerne.

Explications

Les rhizobiums vivent en symbiose avec des plantes supérieures à système racinaire et fixent l'azote de l'air pour ces plantes (voir la fixation de l'azote), ce qui signifie qu'elles peuvent pousser sur un sol pauvre en azote. Au niveau des racines des plantes se forment des nodules d'azote (cannes) aux racines dans lesquelles vivent les bactéries. L'énergie produite est assimilée par le végétal.

✅ Agrobacterium tumefaciens a récemment été reclassé sous le taxon Rhizobium radiobacter.

Symbiose racinaire

Les rhizobiums entrent en symbiose avec les racines de certaines plantes, après un processus d'infection induite par la plante elle-même par la sécrétion de lectine, qui fournit l'azote nécessaire à la vie de la plante. Cela lui donne un abri. Plus spécifiquement, la condition de symbiose est donnée par la formation d'une molécule de transport d'oxygène, équivalente à l'hémoglobine, appelée léghémoglobine.

Cette bactérie symbiotique ne peut être synthétisée que lorsque les deux organismes sont en symbiose; sur la partie de la bactérie, le groupe Hémo de ladite molécule est synthétisé et sur la partie de la plante, l'apoprotéine est synthétisée. Ainsi, au moyen de la nouvelle molécule formée, le transport de l'oxygène nécessaire au métabolisme de la bactérie (et ainsi capable de fixer l'azote requis par la plante) peut être effectué.

✅ L'association Rhizobium-Léguminuses (Leguminosa) est l'un des meilleurs exemples de symbiose authentique, car les plantes qui poussent sur des sols pauvres en azote (ou à très faible teneur) bénéficient de la fixation biologique par les bactéries, et les plantes les fournissent un environnement qui les protège et les nourrit.

Caractéristiques

Les bactéries Rhizobium sont des organismes libres vivant dans la rhizosphère et se nourrissant des restes d'organismes morts. Ceux-ci contiennent un plasmide qui code des informations vitales pour l'infection et la nodulation de la plante hôte correspondante.

Ce sont des bacilles à Gram négatif mobiles, avec deux couches de paroi cellulaire (la première couche est constituée de glucides et de protéines, et la deuxième couche de lipides et de glucides), procaryotes, aérobies (qui ont besoin d'oxygène pour se développer), mobiles (lorsque le test de mobilité, la gélose devient jaune et non sa couleur d'origine -morado-), bêta (digère l'hémoglobine), se développe à presque toutes les températures, mais son développement est plus optimal à une température de 25 °C, ses dimensions sont 0.5–0.9 × 1.2–3.0 μm, et il a des flagelles.

Étapes de la formation des nodules

Les 6 étapes de la formation des nodules de rhizobium sont :

1. Reconnaissance : la plante et les bactéries doivent reconnaître le bon partenaire. Cela se fait grâce au fait que les racines des légumineuses sécrètent des matières organiques qui stimulent la croissance microbienne dans la rhizosphère (elles ne sont pas exclusives des rhizobiums). S'il y a des rhizobiums sur le sol, ceux-ci se développeront pour former des populations denses. Ainsi, la première étape de la formation du nodule est l'adhérence de la bactérie aux poils absorbants de la plante correspondante, ce qui est favorisé par une protéine d'adhésion spécifique présente à la surface de toutes les bactéries Rhizobium. Elle agit en se liant aux complexes de calcium qui se trouvent à la surface des poils absorbants. Il existe également d'autres substances qui font partie de l'adhérence plante-bactérie, telles que les lectines, qui se lient à différents oligosaccharides à la surface bactérienne.
2. excrétion des facteurs déterminants par la bactérie : Premièrement, les cellules de la bactérie pénètrent dans le cheveu radical à son extrémité et la bactérie excrète des substances appelées facteurs déterminants, qui provoquent l'enracinement du cheveu. Dans cette substance se trouvent les gènes qui dirigeront plus tard les étapes spécifiques de la nodulation. Ceux-ci sont transmis par le biais de grands plasmides, appelés plasmides Sym, qui contiennent des gènes de spécificité, qui déterminent quelle souche de Rhizobium se liera à une certaine plante hôte. Ainsi, en plus des gènes Nod communs, il existe ceux spécifiques à chaque espèce de Rhizobium. D'autre part, les gènes Nod participent à la production des facteurs Nod susmentionnés (oligosaccharides), qui déclenchent la division cellulaire corticale de la plante pour former le nodule.
3. Invasion : la bactérie envahit les cheveux radicaux et induit la plante à former un tube de cellulose appelé tube infectieux, dans lequel les rhizobiums se multiplient.
4. Déplacement : Les bactéries se déplacent vers la racine par le tube d'infection et l'infection atteint les cellules adjacentes aux poils absorbants, et les facteurs nod stimulent la division cellulaire des cellules de la plante, formant ainsi le nodule.
5. Apparence des bactéroïdes : Les bactéries Rhizobium se multiplient à l'intérieur des cellules de la plante et deviennent des formations ramifiées et gonflées. C'est là que les bactéroïdes apparaissent, des cellules bactériennes déformées nécessaires à la fixation de l'azote. Celles-ci sont entourées par des parties de la membrane de la plante pour former des structures appelées symbiosomes et, au moment où elles se forment, la fixation de l'azote commence.
6. Division continue des cellules : Après la formation du nodule de la racine mature, les cellules bactériennes et végétales doivent rester en division continue.

Groupes d'inoculation croisés

Les groupes d'inoculation croisés sont les groupes de souches de Rhizobium qui n'infectent qu'un certain groupe d'espèces proches des légumineuses. Le fait qu'une souche puisse infecter une certaine légumineuse ne signifie pas que les nodules fixateurs d'azote apparaissent. Cette capacité est déterminée par les gènes présents dans les bactéries.

Les souches inefficaces sont identifiées car elles produisent des nodules plus petits, blanchâtres et dépourvus de capacité de fixation de l'azote, alors que les souches efficaces forment des nodules plus gros, rougeâtres et capables de fixer l'azote. En conclusion, étant donné qu'il existe différentes variétés de bactéries Rhizobium, chacune a la capacité de créer une symbiose avec une légumineuse spécifique.

Importance en agriculture

La symbiose entre la bactérie Rhizobium et les légumineuses est d'une grande importance tant pour l'agriculture que pour l'environnement. Quant à l'agriculture, elle en profiterait, car elle entraîne une augmentation significative de l'azote combiné dans les sols nus, ce qui fait défaut. De plus, les légumineuses, une partie essentielle de l'agriculture, sont favorisées par leur capacité à pousser dans des zones où d'autres plantes ne pourraient pas.

D'autre part, l'azote étant l'un des nutriments essentiels limités pour la croissance des plantes, cette symbiose augmente le niveau de fixation de l'azote atmosphérique, augmentant ainsi la production agricole. Cela profite également à l'agriculture économiquement, car du fait que de nombreuses industries agricoles dépendent des légumineuses, le fait qu'elles puissent pousser sans engrais azotés (car les bactéries les remplaceraient) permet d'économiser des millions d'engrais.

En ce qui concerne l'environnement, les engrais sont l'une des principales causes de la dégradation de l'environnement, car ils provoquent l'eutrophisation des masses d'eau, l'érosion des sols et la génération de pluies acides. Ces bactéries fixant l'azote peuvent être utilisées en remplacement des engrais azotés pour augmenter la croissance des légumineuses, mettant ainsi fin aux problèmes environnementaux causés.

En rapport avec "rhizobium"

• rhizodéposition

  

  La rhizodéposition consiste en des injections de carbone dans les plantes, directement dans le substrat, via les racines vivantes.

• rhizoderme

  

  Le rhizoderme est la couche externe de cellules formant l'équivalent d'un épiderme racinaire.

• rhizogenèse

  

  La rhizogenèse est une organogenèse de racines et radicelles sur un rhizome. Cette production de nouvelles racines est faite à partir de l'endoderme...

• rhizoïde

  

  Un rhizoïde est un poil, à vocation fixatrice et absorbante des végétaux inférieurs non-vasculaires.