Bradyrhizobium japonicum
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Bradyrhizobium japonicum: Es una bacteria gram negativa, en forma de barra, fijadora de nitrógeno que desarrolla una simbiosis con la planta de soja Glycine max. B. japonicum. Pertenece a la familia Rhizobiaceae, que incluye otras bacterias fijadoras de nitrógeno que desarrollan simbiosis con leguminosas.
Sumario
Clasificación
Bacterias fijadoras de nitrógeno Gram-negativo.
Taxones de orden superior
- Dominio: Bacterias
- Filo: Proteobacteria
- Clase: Alphaproteobacteria
- Orden: Rhizobiales
- Familia: Bradyrhizobiaceae.
- Cepas: Bradyrhizobium japonicum cepa USDA 110. Bradyrhizobium japonicum bv. Genistearum Bradyrhizobium japonicum bv. Glicerina.
- NCBI: Taxonomía
- Tipo de réplica: cromosoma.
Descripción y significado
Bradyrhizobium japonicum es una bacteria Gram negativa, en forma de barra, fijadora de nitrógeno que forma una relación simbiótica con Glycine max, una planta de soja. Se encuentra en las puntas de la raíz de la planta de soja Glycine Max y eventualmente coloniza en los nódulos de raíz de la planta en sí. Dentro de estos nódulos radiculares, Bradyrhizobium japonicum se localiza en simbiosomas derivados de la membrana vegetal. Una o varias de estas bacterias pueden habitar un solo simbiosoma. En esta relación simbiótica, la planta proporciona un ambiente seguro y un suministro de alimentos constante, como el carbono, que se utiliza para el crecimiento y la energía. Tales fuentes de carbono vienen en forma de ácidos dicarboxílicos, succinato, fumarato y malato. Las bacterias, a su vez, proporcionan a la planta nitrógeno fijo, que es gas nitrógeno que se ha reducido y es fácilmente utilizable por la planta. Esto permite que la planta crezca significativamente en ausencia de fertilizante externo. Es importante tener el genoma de Bradyrhizobium japonicum secuenciado porque la manipulación de su genoma puede producir rasgos beneficiosos y deseables, que pueden mejorar la producción de frijol de soja. La bacteria se aisló originalmente de un nódulo de soja en Florida, EE.UU. en 1957. El genoma fue secuenciado por secuenciación de escopeta de genoma entero en 2002.
Estructura del genoma
El genoma de Bradyrhizobium japonicum ha sido completamente secuenciado. Se compone de un único cromosoma circular de 9.105.828 pares de bases y no tiene plásmidos. El contenido promedio de GC es del 64,1%. Tiene 8317 genes potenciales de codificación de proteínas, 1 conjunto de genes rRNA, y 50 conjuntos de genes tRNA. Hay un total de 167 genes que codifican para transposasas con 104 secuencias de inserción en el genoma. Se encontraron inserciones de ADN de 4 kb a 97 kb en genes tRNA en 14 localizaciones diferentes en el genoma. Esto produjo copias variantes de los genes tRNA objetivo. Estas observaciones respaldan la idea de la plasticidad del genoma de B. japonicum. Su plasticidad se debe probablemente a la recombinación homóloga y la transferencia horizontal y la inserción de diferentes elementos de ADN.
Estructura celular y metabolismo
Las bacterias del suelo Gram-negativas de la familia Rhizobiaceae tales como Bradyrhizobium japonicum, sintetizan una variedad de carbohidratos de la superficie celular. Estos carbohidratos incluyen lipopolisacáridos, polisacáridos capsulares, exopolisacáridos (EPS), polisacáridos de nódulos, oligosacáridos de lipo quitina y glucanos cíclicos, algunos de los cuales pueden proporcionar funciones importantes para la simbiosis. Utiliza estas estructuras de carbohidratos para obtener las fuentes de energía de carbono de la planta de soja, así como la entrada de ganancia. Bradyrhizobium japonicum toma el azúcar trehalosa más rápidamente y lo convierte en CO2. Otra fuente de energía es la UDP-Glucosa que se absorbió en grandes cantidades pero se metabolizó muy lentamente. La sacarosa y la glucosa también son fuentes alternativas de energía, pero también se metabolizan a tasas muy bajas.
Ecología
Bradyrhizobium japonicum tiene una relación simbiótica con las leguminosas, o más específicamente con las plantas de soja. Estas bacterias son muy beneficiosas para el medio ambiente ya que promueven el crecimiento de las plantas de soja. Realiza un proceso llamado fijación de nitrógeno en la planta, por lo que la planta tiene una forma utilizable de nitrógeno. Esto a su vez hace que la planta crezca rápidamente ya que tiene una abundancia de nitrógeno fácilmente utilizable. La promoción del crecimiento de las plantas provoca que se libere más oxígeno en el medio ambiente, que es un elemento crucial para la supervivencia de la mayoría de los organismos. 4,5.
Patología
Bradyrhizobium japonicum utiliza sus estructuras de carbohidratos extracelulares para entrar en la célula de la raíz del huésped. Produce enzimas degradantes de polisacáridos con el fin de hidrolizar la pared celular. Especıficamente, la polialacturonasa y las variantes de la carboximetilcelulasa rompen los enlaces glicosıdicos de los polımeros de la pared de la célula huésped. Éstos crean hoyos de la erosión en las células epidérmicas de la raíz, que permiten la entrada en las células de la raíz del anfitrión. Estas enzimas sólo se secretan en áreas altamente localizadas donde las bacterias se concentran. La razón para la localización de estas enzimas degradativas es que impide una hidrólisis excesiva de la pared celular hasta el punto en que mata las células huésped o provoca una reacción inmunitaria de la célula huésped, lo que en última instancia perjudicaría a las bacterias. De esta manera, puede retroceder lejos de la célula de la raíz si detecta que la degradación de la célula de la raíz está procediendo demasiado rápidamente. Sin embargo, cabe señalar que la entrada de Bradyrhizobium japonicum en las células de las raíces no causa enfermedad o daño porque tiene relación simbiótica. Tiene una relación simbiótica donde fija el nitrógeno para la planta, mientras que la planta proporciona un ambiente seguro y fuente constante del carbón para ella.
Aplicación a la biotecnología
Este organismo no produce compuestos o enzimas actualmente utilizados en biotecnología, pero sí lleva a cabo procesos que son aplicables a la biotecnología. Realiza la fijación de nitrógeno que proporciona a las plantas una fuente utilizable de nitrógeno. Esto permite que las plantas de soja crezcan en ausencia de fertilizantes externos. Por lo tanto, si podemos diseñar o cultivar estos microorganismos e incorporarlos a las plantas, la agricultura prosperará. Esto beneficiará a todo el ambiente proporcionando plantas más grandes y mejores que a su vez emitan oxígeno.
