Fixatorii de azot din genul Azospirillum promovează creșterea plantelor

Genul Azospirillum aparține clasei Alphaproteobacteria și cuprinde specii considerate importante printre rizobacterii, care promovează creșterea plantelor, în special a rădăcinilor (alungirea, formare și ramificarea perișorilor absorbanți, etc), fiind recunoscute ca biofertilizanţi ce utilizează ureea și azotul, pentru a preveni epuizarea materiei organice a solului și pot reduce poluarea mediului într-o măsură considerabilă. Bacteriile ce aparțin genului Azospirillum sunt Gram negative, diazotrofe, facultativ endofite, au forma de spirală, nu formează spori și prezintă motilitate.

Genul Azospirillum cuprinde mai multe specii, respectiv A. brasilense, A. lipoferum, A.  amazonense, A. halopraeferens și A. irakense. Alte specii ale genului, cum sunt A. rugosum și A. picis, ce au fost izolate din solul contaminat cu petrol, A. thiophilum, izolat dintr-un izvor cu conținut ridicat de sulf, A. zeae  izolată de pe rădăcini de porumb, A. humicireducens, A. doebereinerae și A. thiophilum, etc.

Tulpinile bacteriene ce aparțin genului Azospirillum se găsesc în principal în sol, dar pot fi și asociate cu plante ierboase, cereale, plante ornamentale, pomi fructiferi, legume sau pot fi izolate și din lacuri și râuri.

Bacteriile din acest gen colonizează în mod diferit rădăcinile plantelor, modul de acțiune fiind specific fiecărei tulpini. Ele colonizează predominant suprafața rădăcinii și doar câteva tulpini sunt capabile să infecteze plantele. Unele tulpini de Azospirillum au mecanisme specifice pentru a interacționa cu rădăcinile și pentru a coloniza chiar și interiorul rădăcinii, în timp ce altele colonizează exteriorul rădăcinii sau celulele parenchimului cortical.

Asocierea dintre rădăcinile plantelor și bacteriile din genul Azospirillum poate avea succes numai dacă bacteria are capacitatea să supraviețuiască în sol și să colonizeze sistemul radicular al plantei. În rizofera, gradientul nutrienților este diferit de la rădăcină plantei la solul din jurul acesteia, acest fapt fiind influențat de exudatele rădăcinilor plantelor. Motilitatea și chimiotaxia permit bacteriilor să se îndrepte către rădăcinile plantelor, unde au ca sursă de carbon și energie din exsudatele radiculare.

Mecanismul exact al interacțiunii bacteriilor din genul Azospirillum cu rădăcinile plantelor nu este încă pe deplin înțeles, însă există o serie de mecanisme posibile pentru a explica acest fenomen, ca de exemplu: producerea de fitohormoni, fixarea azotului, îmbunătățirea creșterii rădăcinilor și creșterea absorbției de minerale și apă, solubilizarea fosfatului, producerea de siderofori etc.

Fixarea azotului cu ajutorul bacteriilor din genul Azospirillum se realizează prin incorporarea azotului atmosferic în celulele plantei gazdă, concentrația acestuia fiind evaluată prin procentul de transformare a etenei în acetilenă. Cu toate acestea, dovada concludentă că bacteriile oferă o parte din azotul atomesferic plantelor este implicarea acestora în ciclul azotului. A mai fost testată și metoda de diluare 15N, aceasta fiind utilă în cuantificarea contribuției bacteriilor la fixarea azotului în plante, având ca reper doza minimă de azot necesară preluată din îngrășăminte. Procesul de transfer al azotului în plante este lent, doar o mică parte din acesta devenind disponibil pentru plantă.

Experimentele din seră și din teren au demonstrat o contribuție semnificativă a inoculării solului cu bacteriile din genul Azospirillum, deoarece au fost reduse dozele necesare de fertilizanti pe bază de azot pentru cultivarea mai multor specii de plante. S-a observat o creștere a activității nitrogenazei în rădăcinile inoculate, aceasta fiind o enzimă care nu este produsă în mod obișnuit de către plante. Inocularea cu bacterii din acest gen contribuie la fixarea azotului atmosferic cu valori cuprinse între 5-18% din totalul azotului necesar dezvolarii plantelor.

Genul Azospirillum este cunoscut ca un fixator de azot “free-living”, care nu produce nodozități, dar care este în strânsă legătură cu rizosfera și suprafața rădăcinilor.

Lavinia-Diana-Nicoleta Barbu

Institutul de Cercetare-Dezvoltare pentru Protecția Plantelor