Clostridium pasterianum ассоциированная со злаками

Помимо клостридий в почве обитают азотфиксирующие аэробные бактерии рода Azotobacter, почвенные цианобактерии, а также архебактерии и некоторые другие группы бактерий, а в реках, озёрах, морях азот фиксируют некоторые фотосинтезирующие бактерии. Чтобы ферменты нитрогеназного комплекса не инактивировались кислородом, они располагаются в специальных органеллах (у цианобактерий) или в специальной клетке с очень плотной оболочкой (у азотобактера). Перспективным считается повышение активности азотфиксации бактерии рода Azospirilla, ассоциированных со злаками, и создание более тесных связей между ними (рис. 2.8).

В древнейшие времена азотфиксирующий симбиоз между грибами и цианобактериями привёл к образованию лишайников. В наше время наиболее активными азотфиксаторами считаются клубеньковые бактерии рода Rizobium, образующие клубеньки на корнях, в симбиозе с бобовыми растениями (рис. 2.9).

Имеются и другие примеры симбиотической фиксации азота, например в клубеньках на корнях ольхи (образованных ею в симбиозе с актиномицетами рода Frankia). Некоторые тропические растения образуют клубеньки на листьях, например цианобактерии с папоротником Azolle или тропическим растением Gunnera.

Рис. 2.9. Клубеньковые бактерии рода Rizobium

Ассоциация растительных клеток и клеток цианобактерий

в культуре.

Введение азотфиксирующих цианобактерий в культуру растительных клеток могло бы решить проблему фиксации азота. Оказывается, что в смешанных культурах каллуса табака и цианобактерий формировались побеги табака с участками сине – зелёного цвета, где локализовались цианобактерии. Образовывалась устойчивая ассоциация растительной и бактериальной клеток. Азотфиксирующие цианобактерии обеспечивали рост растительных клеток в суспензионных и каллусных смешанных культурах на питательных средах, не содержащих азот. Растения, регенерированные из таких смешанных культур, могли расти даже на чистом песке, так как клетки цианобактерии, находящиеся в растении, снабжали их необходимыми соединениями азота. Такие ассоциации получены пока только для немногих растений.

Ассоциации с цианобактериями. Фотосинтезирующие цианобактерии могут образовывать ассоциации с растительными клетками в культуре in vitro и снабжают эти клетки углеводами.

При использовании питательных сред, в которых отсутствуют сахара а, следовательно, нет источников углеводов, оказалось, что прирост растительных клеток в культуре может быть за счёт усвоения клетками растений продуктов фотосинтеза цианобактерий.

Таким образом, восстановление молекулярного азота и образование аммиака, осуществляется с целью превращения азота атмосферы в доступную для растений и животных форму. Со временем это направление биотехнологии станет фактором, позволяющим исключить азотное голодание растений на непроизводительных и пустынных землях различных регионов земного шара.

Глава 3