Todos sabemos que los rizobios, una bacteria diazotrófica, ayudan a fijar el nitrógeno con la ayuda de las leguminosas (familia de las fabáceas/leguminosas). En este artículo, explicaremos paso a paso algunos procesos que ayudan a mejorar el nitrógeno. El nitrógeno es uno de los macronutrientes esenciales para las plantas; fundamental para su crecimiento. Si las plantas tienen carencia de nitrógeno, su producción será escasa y existirán menos síntesis de proteínas, lo que también afectará a la clorofila. La región de las raíces de las plantas se denomina rizosfera y aquí es donde podemos presenciar numerosos microbiomas que son el hábitat de muchos microorganismos.
La relación entre los rizobios y las leguminosas
Existe una relación simbiótica entre estas bacterias y las plantas en la que las bacterias pueden obtener carbono de la planta, que es la fuente de energía para su vida diaria, y a cambio, fijar el nitrógeno.
Pasos de la fijación de nitrógeno
- Fijación del nitrógeno.
- Asimilación.
- Amonificación.
- Nitrificación.
- Desnitrificación.
Fuente de la imagen: https://extension.umn.edu/yard-and-garden-news/inoculating-garden-legumes
Las raíces de las plantas suelen liberar exudados que contienen azúcares, aminoácidos, etc. También tienden a liberar compuestos específicos como los flavonoides, que serán específicos del huésped. Las bacterias detectan estos flavonoides en la región de la rizosfera utilizando los genes nod D (gen de nodulación - presente en los rizobios); esta interacción activa los genes nod D, que activarán los nod A, B y C (genes comunes para todos los rizobios) y algunos genes específicos del hospedador como P, Q, H, F, E y L. Todo ello forma el factor NOD, un compuesto de lipo-chitooligosacáridos derivados de la quitina, que será específico para los hospedadores si coinciden con el cultivo huésped. Ese factor NOD se enviará de nuevo a las raíces de las plantas. Si encajan, la planta producirá genes de nodulina, que las bacterias adhieren a la raíz; afectan al calcio de la pared celular de las raíces de la planta. A continuación, se produce el enrollamiento de la raíz, enviando las señales mitogénicas a la corteza para la división celular. Esto provoca la formación de un hilo de infección en la corteza de la raíz de la planta, donde los rizobios viajan y se diferencian dentro de las células corticales para formar bacteroides; dentro de los bacteroides, contienen una enzima llamada nitrogenasa, que es crucial en la fijación del nitrógeno. Esta formación de bacteroides en el interior de las células de la raíz provoca un cambio hormonal por el que se hinchan de los nódulos de la raíz, que se podrán ver de forma prominente a simple vista. Están rodeados por una membrana peribacteriana, que los mantiene alejados del oxígeno. Son de color rosa debido a la presencia de leghemoglobina, que se denomina captador de oxígeno. Después de todo, el oxígeno envenenaría la enzima. Así que está presente para transportar el oxígeno y ayuda a la enzima nitrogenasa a desarrollarse bien y fijar el nitrógeno.
¿Qué plantas fijan más nitrógeno?
Otras leguminosas de grano, como los cacahuetes, los caupís, la soja y las habas, son excelentes fijadoras de nitrógeno y cubrirán todas sus necesidades de nitrógeno excepto las absorbidas del suelo. Estas leguminosas pueden fijar hasta 250 libras de nitrógeno por acre y normalmente no se fertilizan (Walley et al., 1996; Cash et al., 1981).
¿Por qué necesitamos la fijación de nitrógeno?
Las plantas no pueden tomar dinitrógeno (N2), que es dominante en la atmósfera. La forma aceptable de nitrógeno es el nitrato (NO3-) y el amoníaco (NH3), por lo que estas bacterias rizobias ayudan a fijar el dinitrógeno convirtiendo el N2 en NH3, de modo que las plantas puedan utilizarlo fácilmente para su crecimiento. Si la fijación del nitrógeno no se produce en la vida real. Las plantas morirán de hambre por falta de nitrógeno, o bien tendremos que añadir muchos fertilizantes sintéticos para compensar las necesidades de las plantas, lo que provocará pérdidas económicas y medioambientales.
Referencias:
Libro: Soil Microbiology, Ecology and Biochemistry, Fourth Edition, 2015. Autor: Eldor A. Paul. https://pubs.nmsu.edu/