Botanica - simbiosi delle piante superiori

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, presenta due atomi legati da un triplo legame. La rottura di questo triplo legame, necessaria per consentire il legame con l'idrogeno, richiede molta energia e 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 e hanno bisogno di azoto che normalmente ricavano dal suolo sotto forma di nitrati o ammonio. Tuttavia, ci sono alcuni batteri che sono in grado di compiere questa reazione.

Alcuni batteri appartenenti al genere Rhizobium sono capaci di rompere questo triplo legame grazie a un complesso enzimatico chiamato complesso nitrogenasi. La nitrogenasi viene codificata da geni chiamati geni NIF. Per la sua sintesi, i rizobi hanno bisogno di almeno 25 moli di ATP per molecola di azoto, quindi necessitano di moltissima energia. La nitrogenasi non funziona in presenza di ossigeno, poiché viene inattivata dall'ossigeno.

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

I batteri azoto-fissatori risolvono questo problema stringendo un rapporto di simbiosi con gli eucarioti. Le piante sono eucarioti, quindi la simbiosi è un mezzo per soddisfare la richiesta di energia. La maggior parte dei batteri azoto-fissatori ottiene questa energia necessaria dal loro ospite, nel caso in esame, dalla pianta. Le simbiosi azoto-fissatrici coinvolgono piante, animali, funghi e 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 dà origine a veri e propri organi visibili a occhio nudo: i noduli radicali. Questi noduli non si formano in assenza di batteri. I batteri inducono la formazione di un nuovo organo, all'interno del quale avviene la fissazione dell'azoto atmosferico.

Come si forma questo nuovo organo?

La pianta manda delle molecole segnale, che sono flavonoidi. I batteri, a loro volta, riconoscono il segnale e vengono attratti da queste molecole. I batteri presenti nel suolo vengono attratti dall'apparato radicale e, se sono i batteri giusti e avviene il riconoscimento tra il batterio e la pianta, si verificano una serie di fenomeni. Vediamo uno schema di radice e dei peli radicali, in questo caso di una leguminosa. In un primo momento, i batteri arrivano e avviene il riconoscimento, e la prima risposta dell'avvenuto riconoscimento è...