แบคทีเรียที่ตรึงไนโตรเจนได้

จากวิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี
แหนแดง
เซลล์ของ Azotobacter

แบคทีเรียที่ตรึงไนโตรเจนได้ (Nitrogen fixing bacteria หรือ Diazotroph)เป็นแบคทีเรียหรืออาร์เคียที่ใช้ก๊าซไนโตรเจนเป็นแหล่งไนโตรเจนได้ โดยเปลี่ยนก๊าซไนโตรเจนให้กลายเป็นแอมโมเนีย [1]

ชนิดของแบคทีเรียที่ตรึงไนโตรเจนได้[แก้]

แบคทีเรียที่อยู่ร่วมกับสิ่งมีชีวิตอื่น[แก้]

ตัวอย่างแบคทีเรียในกลุ่มนี้ เช่นไรโซเบียมที่เกิดปมกับพืชตระกูลถั่ว แฟรงเคียที่เกิดปมกับพืชชนิดอื่น[2] และอนาบีนาที่อยู่กับแหนแดง[1]เป็นต้น

  • ไรโซเบียม -- เป็นแบคทีเรียที่อยู่ร่วมกับพืชตระกูลถั่ว ออกซิเจนจะถูกจับโดยเลกฮีโมโกลบินในปมราก และปล่อยออกมาในอัตราที่ไม่เป็นอันตรายต่อไนโตรจีเนส[1]
  • แฟรงเคีย -- จัดเป็น 'actinorhizal' แบคทีเรียกลุ่มนี้เข้าสู่รากและทำให้เกิดปม โดยปมจะมีก้อนนูนจำนวนมาก แต่ละก้อนจะมีโครงสร้างคล้ายรากแขนง แฟรงเคียอยู่ในเนื้อเยื่อชั้นคอร์เท็กซ์ของปมซึ่งเป็นบริเวณที่ตรึงไนโตรเจน[3] Actinorhizal plants and Frankias also produce hemoglobins,[2]แต่บทบาทของแบคทีเรียนี้เป็นที่เข้าใจน้อยกว่าไรโซเบียม[3] แม้ว่าในช่วงแรก พืชที่แบคทีเรียกลุ่มนี้อาศัยอยู่ดูจะไม่เกี่ยวข้องกัน (ได้แก่สปีชีส์ต่อไปนี้ alder Australian pine California lilac, bog myrtle, bitterbrush, Dryas), แต่จากการศึกษาความเกี่ยวข้องทางพันธุกรรมของพืชมีดอกแสดงให้เห็นว่าสปีชีส์เหล่านี้มีความสัมพันธ์ทางพันธุกรรมใกล้ชิดกับพืชตระกูลถั่ว[4][3] แสดงให้เห็นว่ายีนโบราณ(ก่อนจะแยกเป็นพืชเมล็ดเปลือยและพืชมีดอก) ซึ่งไม่ได้ใช้ในพืชส่วนใหญ่ถูกนำกลับมาใช้ใหม่ในพืชเหล่านี้
  • ไซยาโนแบคทีเรีย -- มีไซยาโนแบคทีเรียที่อยู่ร่วมกับสิ่งมีชีวิตอื่น บางชนิดอยู่กับรา เป็น ไลเคน บางชนิดอยู่กับ ลิเวอร์เวิร์ต บางชนิดอยู่กับ เฟินและบางชนิดอยู่กับปรง[1] จะไม่เกิดปม โดยพืชเหล่านี้ส่วนใหญ่ไม่มีราก เฮเทอโรซิสต์จะนำออซิเจนออกไป การอยู่ร่วมกับเฟินที่สำคัญทางการเกษตรคือ แหนแดง ที่มี Anabaena ซึ่งเป็นแหล่งไนโตรเจนสำคัญในนาข้าว[1]
  • แบคทีเรียที่อยู่กับสัตว์—พบแบคทีเรียกลุ่มนี้ในลำไส้ของสัตว์หลายชนิด แม้จะมีแอมโมเนียเพียงพอที่จะกดการตรึงไนโตรเจนได้ [1] ปลวกที่กินอาหารที่มีไนโตรเจนต่ำจะยอมให้เกิดการตรึงไนโตรเจนได้แต่ไม่มากนัก Shipworm เป็นเพียงสปีชีส์เดียวที่ได้รับประโยชน์จากแบคทีเรียในลำไส้ในการตรึงออกซิเจน[1]

แบคทีเรียที่อยู่เป็นอิสระ[แก้]

แบคทีเรียกลุ่มนี้เป็นกลุ่มที่อาศัยอยู่อย่างเป็นอิสระในดินหรือสิ่งแวดล้อมอื่นๆ สามารถตรึงไนโตรเจนจากอากาศได้โดยไม่ต้องอาศัยคาร์โบไฮเดรตหรือแหล่งพลังงานจากพืช จุลินทรีย์พวกนี้อาศัยแหล่งพลังงานจากอินทรียวัตถุที่อยู่ในดิน ดังนั้นกิจกรรมของจุลินทรีย์พวกนี้จึงไม่ต้องการภาวะอยู่ร่วมกับพืช (non-symbiotic) ได้แก่ Azotobacter ซึ่งเป็นแบคทีเรียที่เจริญได้ดีในสภาพที่มีอากาศถ่ายเทดีและ Clostridium ซึ่งเป็นแบคทีเรียที่เจริญได้ดีในสภาพอับอากาศ (anaerobic bacteria) [5]

  • แบคทีเรียที่ไม่ใช้ออกซิเจนซึ่งไม่สามารถทนออกซิเจนได้ถ้าไม่ตรึงไนโตรเจน อาศัยในบริเวณที่มีออกซิเจนต่ำ ตัวอย่างเช่น Clostridium หรือแบคทีเรียรีดิวซ์ซัลเฟตในดินตะกอนที่สะอาด เช่น Desulfovibrio)และเมทาโนเจนที่ตรึงไนโตรเคนในลำไส้สัตว์[1]
  • แบคทีเรียกึ่งไร้ออกซิเจน ซึ่งเจริญในที่ที่มีหรือไม่มีออกซิเจนก็ได้ แต่จะตรึงไนโตรเจนเมื่อไม่มีออกซิเจน ตัวอย่างเช่น Klebsiella pneumoniae, Bacillus polymyxa, Bacillus macerans, และ Escherichia intermedia.[1]
  • แบคทีเรียที่ใช้ออกซิเจน ซึ่งเอนไซม์ไนโตรจีเนสอาจถูกทำลายด้วยออกซิเจนได้ เช่น Azotobacter vinelandii มีอัตราการหายใจสูง และมีสารป้องกันการทำลายของออกซิเจน [1]
  • แบคทีเรียที่สร้างออกซิเจนเป็นผลพลอยได้จากการสังเคราะห์ด้วยแสง บางชนิดสามารถตรึงไนโตรเจนได้ ตัวอย่างเช่น Anabaena cylindrica และ Nostoc communeซึ่งสร้างเฮเทอโรซิสต์บางชนิดไม่มีเฮเทอโรซิสต์ซึ่งจะตรึงออกซิเจนได้เมื่อมีแสงน้อยหรือออกซิเจนต่ำ เช่นPlectonema[1]
  • แบคทีเรียที่ไม่สร้างออกซิเจนเป็นผลพลอยได้จากการสังเคราะห์ด้วยแสง ซึ่งไม่เกิดน้ำระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสง จะสร้างไนโตรจีเนสในสภาวะที่มีไนโตรเจนจำกัด โดยการสร้งเอนไซม์นี้จะถูกยับยั้งเมื่อมีแอมโมเนียสูง ตัวอย่างเช่น Rhodobacter sphaeroides, Rhodopseudomonas palustris, Rhodobacter capsulatus.[6]

อ้างอิง[แก้]

  1. 1.00 1.01 1.02 1.03 1.04 1.05 1.06 1.07 1.08 1.09 1.10 Postgate, J (1998). Nitrogen Fixation, 3rd Edition. Cambridge University Press, Cambridge UK. 
  2. 2.0 2.1 Beckwith, J, Tjepkema, J D, Cashon, R E, Schwintzer, C R, Tisa, L S (2002). "Hemoglobin in five genetically diverse Frankia strains". Can J Microbiol 48 (12): 1048–1055. doi:10.1139/w02-106. PMID 12619816. 
  3. 3.0 3.1 3.2 Vessey JK, Pawlowski, K and Bergman B (2005). "Root-based N2-fixing symbioses: Legumes, actinorhizal plants, Parasponia sp and cycads". Plant and soil 274 (1–2): 51–78. doi:10.1007/s11104-005-5881-5. 
  4. Soltis DE, Soltis PS, Morgan DR, Swensen SM, Mullin BC, Dowd JM, Martin PG (1995). "Chloroplast gene sequence data suggest a single origin of the predisposition for symbiotic nitrogen fixation in angiosperms". Proc Natl Acad Sci USA 92 (7): 2647–2651. doi:10.1073/pnas.92.7.2647. PMC 42275. PMID 7708699. 
  5. สุบัณฑิต นิ่มรัตน์. 2549. จุลชีววิทยาทางดิน. กทม. โอเดียนสโตร์
  6. Blankenship RE, Madigan MT & Bauer CE (1995). Anoxygenic photosynthetic bacteria. Dordrecht, The Netherlands, Kluwer Academic.

แหล่งข้อมูลอื่น[แก้]