Botanica - simbiosi delle piante superiori

BOTANICA 5-12-2013

SIMBIOSI DELLE PIANTE SUPERIORI CHE COINVOLGE BATTERI DEL SUOLO

Le piante non sono in grado di fissare direttamente l'azoto atmosferico. La molecola di azoto che è

N2 vede due atomi legati da un triplo legame e la rottura di questo triplo legame, necessaria per

consentire il legame con l'idrogeno, richiede molta energia e richiede anche l'attività di un enzima

che le piante non sintetizzano. La reazione di fissazione dell'azoto atmosferico è N2+3H2=>2NH3.

Le piante non sono in grado di compiere questa reazione hanno bisogno di azoto che normalmente

le piante ricavano dal suolo sotto forma di nitrati o ammonio, ma ci sono alcuni batteri che sono in

grado di compiere questa reazione. Alcuni batteri appartenenti al genere Rhizobium, questi sono in

grado di rompere questo triplo legame grazie ad un complesso enzimatico chiamato COMPLESSO

NITROGENASI. La nitrogenasi viene codificata da dei geni chiamati GENI NIF, per la sua sintesi i

rizobi hanno bisogno di almeno 25 moli per molecola di azoto di ATP, quindi hanno bisogno di

moltissima energia. La nitrogenasi non funziona in presenza di ossigeno, viene inattivata

dall'ossigeno.

Come risolvono il problema della necessità di energia i batteri che fissano l'azoto (azoto-

fissatori)?

Lo risolvono stringendo un rapporto di simbiosi con gli eucarioti, le piante sono eucarioti, quindi la

simbiosi è un mezzo per soddisfare la richiesta di energia e la maggior parte dei batteri azoto-

fissatori ottiene questa energia necessaria dal loro ospite, nel caso che stiamo studiando dalla pianta.

Le simbiosi azoto-fissatrici vedono coinvolti le piante, gli animali, i funghi, i protisti quindi diversi

organismi. I funghi formano una simbiosi con i cianobatteri e danno origine ai peli.

RAPPORTO SIMBIOTICO TRA LEGUMINOSE E GENERE RHIZOBIUM

Questo rapporto simbiotico da origine ai dei veri propri organi visibili a occhio nudo sono i

NODULI RADICALI, questi non ci sono in assenza di batteri. I batteri inducono la formazione di

un nuovo organo, all'interno di questo nuovo organo avviene la fissazione dell'azoto atmosferico.

Come si forma questo nuovo organo?

La pianta manda delle molecole segnale, queste molecole segnale sono dei flavonoidi, e i batteri, a

loro volta, riconoscono il segnale e vengono attratti da queste molecole, batteri che sono presenti

nel suolo vengono attratti dall'apparato radicale e se sono i batteri giusti e se avviene cioè il

riconoscimento tra il batterio e la pianta succedono una serie di fenomeni. Vediamo una schema di

radice e dei peli radicali, in questo caso di una leguminosa. In un primo momento i batteri arrivano

avviene il riconoscimento e la prima risposta dell'avvenuto riconoscimento è l'incurvamento del

pelo radicale, dopodichè la parete del pelo si invagina e sempre all'interno si forma una specie di

canale che prende il nome di FILAMENTO DI INFEZIONE dove entrano i batteri, ad un certo

punto la parete del filamento di infezione cessa di accrescersi mentre la membrana plasmatica

continua la sua formazione e si forma quella che viene detta una VESCICOLA DI INFEZIONE.

Questa vescicola di infezione poi si frammenta, ogni batterio viene delimitato dalla membrana

plasmatica e pertanto non è mai a diretto contatto col citoplasma dell'ospite ma è separato dal

citoplasma dell'ospite dalla membrana plasmatica dell'ospite stesso. Questa struttura batterio +

membrana prende il nome di SIMBIOSOMA. A mano a mano che il filamento di infezione procede

e che i batteri entrano, questi producono CITOCHININE ormoni che stimolano la divisione

cellulare a basse concentrazioni e le cellule del parenchima corticale della radice si dividono e si

forma questa struttura nuova, il nodulo radicale. Il nodulo si forma per effetto della concentrazione

di citochinine che induce la divisione cellulare. La parte efficiente, attiva del nodulo è la parte più

interna dove i batteri assumono questa forma allungata e vengono detti BATTERIOIDI, queste

forme sono le forme che fissano l'azoto atmosferico.

Se prendiamo un nodulo e facciamo una sezione, la coloriamo e poi la osserviamo al microscopio

ottico vediamo queste cellule che sono tutte piene di batteri, e sono cellule che diventano anche

piuttosto grosse. I nuclei della cellula ospite diventano poliploidi cioè moltiplicano la quantità di

DNA. La poliploidia è una caratteristica delle cellule che sono molto attive.