राइजोबियम: विशेषताएँ, आकृति विज्ञान, आवास और लाभ - जीवविज्ञान - 2025

राइजोबियम बैक्टीरिया का एक जीनस है जो वायुमंडल से नाइट्रोजन को ठीक करने की क्षमता रखता है। सामान्य तौर पर, नाइट्रोजन को ठीक करने की क्षमता वाले बैक्टीरिया को राइजोबिया के रूप में जाना जाता है। पौधों और सूक्ष्मजीवों के बीच इन संबंधों का बड़े पैमाने पर अध्ययन किया गया है।

ये प्रोकैरियोट विभिन्न पौधों के साथ सहजीवी संबंधों में रहते हैं: फलियां, जैसे बीन्स, अल्फाल्फा, दाल, सोयाबीन, अन्य।

स्रोत: स्टिकआउट द्वारा, विकिमीडिया कॉमन्स के माध्यम से

वे विशेष रूप से इसकी जड़ों से जुड़े होते हैं और पौधे को उनकी आवश्यकता के अनुसार नाइट्रोजन प्रदान करते हैं। संयंत्र, अपने हिस्से के लिए, बैक्टीरिया को शरण की जगह प्रदान करता है। यह घनिष्ठ सहजीवन संबंध एक अणु के स्राव का कारण बनता है जिसे लेगहीमोग्लोबिन कहा जाता है। यह सहजीवन जीवमंडल में एन ₂ का एक महत्वपूर्ण अनुपात पैदा करता है ।

इस संबंध में, जीवाणु जड़ों में नोड्यूल्स के गठन का कारण बनता है, जो तथाकथित "बैक्टेरॉइड्स" द्वारा विभेदित होते हैं।

इस जीवाणु जीनस में किए गए अधिकांश अध्ययनों ने केवल इसकी सहजीवी स्थिति और पौधे के साथ इसके संबंध को ध्यान में रखा है। इस कारण से, जीवाणु की व्यक्तिगत जीवनशैली और मिट्टी के सूक्ष्मजीव के घटक के रूप में इसके कार्य से संबंधित बहुत कम जानकारी है।

विशेषताएँ

जीनस राइजोबियम के जीवाणु मुख्य रूप से नाइट्रोजन को ठीक करने और पौधों के साथ सहजीवी संबंध स्थापित करने की उनकी क्षमता के लिए जाने जाते हैं। वास्तव में, यह सबसे नाटकीय संबंधों में से एक माना जाता है जो प्रकृति में मौजूद हैं।

वे हेटरोट्रॉफ़िक हैं, जो इंगित करता है कि उन्हें कार्बनिक पदार्थों से अपना ऊर्जा स्रोत प्राप्त करना होगा। राइजोबियम 25-30 डिग्री सेल्सियस के तापमान और 6 या 7 के इष्टतम पीएच में एरोबिक स्थितियों और नोड्यूल्स के रूप में सामान्य रूप से बढ़ता है।

हालांकि, नाइट्रोजन स्थिरीकरण प्रक्रिया को नाइट्रोजनस (एंजाइम जो प्रक्रिया को उत्प्रेरित करता है) की रक्षा के लिए ऑक्सीजन की कम सांद्रता की आवश्यकता होती है।

ऑक्सीजन की उच्च मात्रा से निपटने के लिए, हीमोग्लोबिन के समान एक प्रोटीन होता है जो ऑक्सीजन को सीक्वेंस करने के लिए जिम्मेदार होता है जो प्रक्रिया में हस्तक्षेप कर सकता है।

इन प्रोकैरियोट्स के सहजीवी संबंध जो फलियों के साथ स्थापित होते हैं, उनका उच्च पारिस्थितिक और आर्थिक प्रभाव पड़ता है, यही कारण है कि इस विशिष्ट संबंध पर व्यापक साहित्य है।

संक्रमण प्रक्रिया सरल नहीं है, इसमें उन चरणों की एक श्रृंखला शामिल है जहां बैक्टीरिया और पौधे पारस्परिक रूप से कोशिका विभाजन की गतिविधियों, जीन अभिव्यक्ति, चयापचय कार्यों और मॉर्फोजेनेसिस को प्रभावित करते हैं।

संक्रमण प्रक्रिया

ये बैक्टीरिया सूक्ष्मजीवों और पौधों के बीच होने वाली बातचीत को समझने के लिए उत्कृष्ट जैविक मॉडल हैं।

राइजोबिया मिट्टी में पाए जाते हैं, जहां वे जड़ों का उपनिवेश करते हैं और पौधे में प्रवेश करते हैं। आम तौर पर, जड़ के बालों में उपनिवेश शुरू होता है, हालांकि एपिडर्मिस में छोटे लिसिन के माध्यम से संक्रमण भी संभव है।

जब जीवाणु पौधे के आंतरिक भाग में प्रवेश करने का प्रबंधन करता है, तो यह आमतौर पर पौधे के इंट्रासेल्युलर स्थानों में एक समय तक रहता है। जैसे ही नोड्यूल विकसित होते हैं, राइजोबिया इन संरचनाओं के साइटोप्लाज्म में प्रवेश करता है।

विकास और प्रकार के पिंड

नोड्यूल्स के विकास में दोनों जीवों में सिंक्रोनस घटनाओं की एक श्रृंखला शामिल है। नोड्यूल्स को निर्धारित और अनिश्चित के रूप में वर्गीकृत किया गया है।

पूर्व की उत्पत्ति आंतरिक प्रांतस्था में कोशिका विभाजन से होती है और इसमें लगातार उदासीनता रहती है। वे एक बेलनाकार आकार और दो विभेदित क्षेत्रों वाले होते हैं।

दूसरी ओर, निर्धारित नोड्यूल रूट कॉर्टेक्स के मध्य या बाहरी हिस्से में कोशिका विभाजन से उत्पन्न होते हैं। इन मामलों में कोई स्थिर गुण नहीं होता है और इसका आकार अधिक गोलाकार होता है। परिपक्व नोड्यूल कोशिका वृद्धि द्वारा विकसित हो सकता है।

बैक्टेराइड का निर्माण

नोड्यूल में, बैक्टेरॉइड में भेदभाव होता है: एन _2- फिक्सिंग फॉर्म । प्लांट मेम्ब्रेन के साथ बैक्टेरॉइड्स, सहजीवन का निर्माण करते हैं।

इन सूक्ष्म जीवों - पौधों के परिसरों में, संयंत्र कार्बन और ऊर्जा प्रदान करने के लिए जिम्मेदार है, जबकि बैक्टीरिया अमोनिया का उत्पादन करते हैं।

मुक्त-जीवित जीवाणुओं की तुलना में, जीवाणु अपने प्रतिरूप में, पूरे कोशिकीय संरचना में और चयापचय गतिविधियों में परिवर्तन की एक श्रृंखला से गुजरता है। ये सभी परिवर्तन एक इंट्रासेल्युलर वातावरण के अनुकूल होने के लिए होते हैं, जहां उनका एकमात्र उद्देश्य नाइट्रोजन निर्धारण है।

पौधे जीवाणुओं द्वारा स्रावित इस नाइट्रोजन यौगिक को ले सकते हैं और इसका उपयोग आवश्यक अणुओं के संश्लेषण के लिए कर सकते हैं, जैसे कि अमीनो एसिड।

अधिकांश राइजोबियम प्रजातियां उन मेजबान की संख्या में काफी चयनात्मक होती हैं जिन्हें वे संक्रमित कर सकते हैं। कुछ प्रजातियों में केवल एक मेजबान होता है। इसके विपरीत, कम संख्या में जीवाणुओं की विशेषता होती है, जो कि प्रमुख होते हैं और संभावित मेजबानों की एक विस्तृत स्पेक्ट्रम होते हैं।

प्रकंद और जड़ों के बीच आकर्षण

बैक्टीरिया और फलियों की जड़ों के बीच आकर्षण रासायनिक एजेंटों द्वारा मध्यस्थता है, जड़ों द्वारा बुझाया जाता है। जब बैक्टीरिया और जड़ करीब होते हैं, तो आणविक स्तर पर घटनाओं की एक श्रृंखला होती है।

रूट फ्लेवोनोइड बैक्टीरिया में नोड जीन को प्रेरित करते हैं। यह एलसीओ या नोड कारकों के रूप में जाना जाने वाले ऑलिगोसेकेराइड के उत्पादन की ओर जाता है। एलसीओ रिसेप्टर्स के लिए बाध्य करते हैं, जो जड़ बाल में लाइसिन रूपांकनों द्वारा गठित होते हैं, इस प्रकार संकेतन घटनाओं की शुरुआत करते हैं।

अन्य जीन हैं - नोड के अलावा - सहजीवन प्रक्रिया में शामिल हैं, जैसे कि एक्सो, निफ़ और फिक्स।

Leghemoglobin

लेघेमोग्लोबिन एक प्रोटीन अणु है, जो राइजोबिया और फलियों के बीच सहजीवी संबंध का विशिष्ट है। जैसा कि नाम से ही स्पष्ट है कि यह काफी प्रसिद्ध प्रोटीन के समान है: हीमोग्लोबिन।

इसके रक्त एनालॉग की तरह, लेगहीमोग्लोबिन को ऑक्सीजन के लिए एक उच्च संबंध होने का गौरव प्राप्त है। जैसा कि नोड्यूल में होने वाली बाध्यकारी प्रक्रिया ऑक्सीजन की उच्च सांद्रता से प्रतिकूल रूप से प्रभावित होती है, सिस्टम को ठीक से काम करने के लिए इसे बनाए रखने के लिए प्रोटीन जिम्मेदार है।

वर्गीकरण

राइजोबियम की लगभग 30 प्रजातियां जानी जाती हैं, जिन्हें राइजोबियम सेलुलोसिल्टिकम और राइजोबियम लेगुमिनोसारम कहा जाता है। ये Rhizobiaceae परिवार से संबंधित हैं, जो अन्य जेनेरा का भी घर है: एग्रोबैक्टीरियम, अल्लोरिज़ोबियम, पररिज़िज़ोबियम, नोरहिज़ोबियम, शिनेला और सिनोरिज़ोबियम।

आदेश Rhizobiales है, वर्ग है अल्फाप्रोटोबैक्टीरिया, फाइलम प्रोटोबैक्टीरिया और राज्य बैक्टीरिया।

आकृति विज्ञान

राइजोबिया बैक्टीरिया हैं जो चुनिंदा फलियों की जड़ों को संक्रमित करते हैं। वे ग्राम नकारात्मक होने की विशेषता रखते हैं, उन्हें स्थानांतरित करने की क्षमता होती है और उनका आकार एक बेंत की याद दिलाता है। इसका आयाम चौड़ाई में 0.5 से 0.9 माइक्रोमीटर और लंबाई में 1.2 और 3.0 माइक्रोमीटर है।

यह बाकी जीवाणुओं से अलग है जो दो रूपों को प्रस्तुत करके मिट्टी में रहते हैं: मिट्टी में पाए जाने वाले मुक्त आकारिकी और इसके पौधे के मेजबान के भीतर सहजीवी रूप।

कॉलोनी आकृति विज्ञान और ग्राम धुंधला से परे, अन्य विधियां हैं जिनके द्वारा जीनस राइजोबियम के जीवाणुओं को पहचाना जा सकता है, इनमें पोषक तत्व उपयोग परीक्षण शामिल हैं, जैसे कि उत्प्रेरित, ऑक्सीडेज, और कार्बन और नाइट्रोजन का उपयोग करता है।

इसी तरह, आणविक परीक्षणों का उपयोग पहचान के लिए किया गया है, जैसे कि आणविक मार्करों के अनुप्रयोग।

वास

सामान्य तौर पर, राइजोबिएसी परिवार से संबंधित राइजोबिया मुख्य रूप से फैबासी परिवार के पौधों से जुड़े होने की ख़ासियत को प्रदर्शित करते हैं।

फैबेसी परिवार में फलियां शामिल हैं - अनाज, दाल, अल्फाल्फा, बस कुछ गैस्ट्रोनामिक मूल्य के लिए ज्ञात प्रजातियों का उल्लेख करने के लिए। परिवार एंगियोस्पर्म का है, तीसरा सबसे अधिक परिवार है। वे दुनिया में व्यापक रूप से वितरित किए जाते हैं, उष्णकटिबंधीय से लेकर आर्कटिक क्षेत्रों तक।

गैर-फलीदार पौधे की केवल एक प्रजाति को राइजोबियम के साथ सहजीवी संबंध स्थापित करने के लिए जाना जाता है: कैनाबासिया परिवार में पौधों की एक प्रजाति, पारस्पोनिया।

इसके अलावा, संघों की संख्या जो सूक्ष्मजीव और संयंत्र के बीच स्थापित की जा सकती है, कई कारकों पर निर्भर करती है। कभी-कभी एसोसिएशन बैक्टीरिया की प्रकृति और प्रजातियों द्वारा प्रतिबंधित होता है, जबकि अन्य मामलों में यह पौधे पर निर्भर करता है।

दूसरी ओर, अपने मुक्त रूप में, बैक्टीरिया मिट्टी के प्राकृतिक वनस्पतियों का हिस्सा हैं - जब तक कि नोड्यूलेशन प्रक्रिया नहीं होती है। ध्यान दें कि यद्यपि मिट्टी में फलियां और राइजोबिया मौजूद हैं, लेकिन नोड्यूल्स का गठन सुनिश्चित नहीं किया गया है, क्योंकि सहजीवन के सदस्यों के उपभेदों और प्रजातियों को संगत होना चाहिए।

लाभ और अनुप्रयोग

नाइट्रोजन निर्धारण एक महत्वपूर्ण जैविक प्रक्रिया है। इसमें एन ₂ के रूप में वायुमंडल में नाइट्रोजन का उठाव शामिल है और इसे घटाकर NH ₄ ⁺ कर दिया गया है । इस प्रकार, नाइट्रोजन पारिस्थितिकी तंत्र में प्रवेश कर सकता है और इस्तेमाल किया जा सकता है। विभिन्न प्रकार के वातावरण में प्रक्रिया का बहुत महत्व है, यह स्थलीय, मीठे पानी, समुद्री या आर्कटिक हो।

नाइट्रोजन एक ऐसा तत्व प्रतीत होता है जो ज्यादातर मामलों में, फसलों की वृद्धि को सीमित करता है और सीमित घटक के रूप में कार्य करता है।

व्यावसायिक दृष्टिकोण से, नाइट्रोजन को ठीक करने की उनकी क्षमता की बदौलत राइजोबिया को कृषि में वृद्धि के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है। इस कारण से, इन जीवाणुओं की टीकाकरण प्रक्रिया से संबंधित एक व्यापार है।

राइजोबियम के टीकाकरण से पौधे के विकास, वजन और इससे पैदा होने वाले बीजों की संख्या पर बहुत सकारात्मक प्रभाव पड़ता है। ये लाभ प्रायोगिक तौर पर दर्जनों अध्ययनों से साबित हुए हैं।

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