แบคทีเรียที่ตรึงไนโตรเจนได้

แหนแดง

เซลล์ของ Azotobacter

แบคทีเรียที่ตรึงไนโตรเจนได้ (Nitrogen fixing bacteria หรือ Diazotroph) เป็นแบคทีเรียหรืออาร์เคียที่ใช้ก๊าซไนโตรเจนเป็นแหล่งไนโตรเจนได้ โดยเปลี่ยนก๊าซไนโตรเจนให้กลายเป็นแอมโมเนีย

ชนิดของแบคทีเรียที่ตรึงไนโตรเจนได้

แบคทีเรียที่อยู่ร่วมกับสิ่งมีชีวิตอื่น

ตัวอย่างแบคทีเรียในกลุ่มนี้ เช่นไรโซเบียมที่เกิดปมกับพืชตระกูลถั่ว แฟรงเคียที่เกิดปมกับพืชชนิดอื่น และอนาบีนาที่อยู่กับแหนแดง เป็นต้น

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

แบคทีเรียที่อยู่เป็นอิสระ

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

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

แหล่งข้อมูลอื่น

• Azotobacter
• Rhizobia
• Frankia & Actinorhizal Plants เก็บถาวร 2018-08-06 ที่ เวย์แบ็กแมชชีน