belgplantebakterier
Store norske leksikon,Biologi,Bakterier
Belgplantebakterier er en slekt av bakterier som lever i symbiose med belgplanter. De har evne til å binde nitrogen fra luften og på den måten forsyne belgplanten med organiske nitrogenforbindelser. På den annen side mottar bakteriene karbohydrater og andre nødvendige stoffer fra belgplanten.
Levesett Bakteriene lever saprofyttisk i jorden som frie organismer, men tiltrekkes av rothår på belgplantene. Dette skjer fordi røttene utskiller visse stoffer, flavonoider, som bakteriene reagerer på. Disse stoffene er spesifikke for den enkelte belgplantearten (eller -slekten) og aktiverer derfor bare en bestemt type av belgplantebakterier.Rothåret krøller seg sammen i spissen og celleveggen åpnes slik at bakteriene kan komme inn, der de formerer seg sterkt. I rothåret dannes et indre rør, infeksjonsrør, som bakteriene følger inn i selve roten. Der stimulerer de rotcellene lokalt til sterk vekst og det dannes tydelige rotknoller. Inne i knollcellene omdannes bakteriene til bakteroider ved at de sveller og ofte endrer form. Stoffomsetning Bakteroidene har evne til å binde (fiksere) nitrogengass, N2, fra luften. De inneholder enzymet nitrogenase som katalyserer reduksjonen av nitrogen til ammonium, NH4+. Denne prosessen krever atskillig energi og dessuten reduserende stoffer. Begge deler produseres ved bakteroidenes respirasjon, der substratet (karbohydrater) kommer fra planten.Nitrogenase er imidlertid meget ømfintlig for oksygen som trengs til respirasjonen. En stor del av oksygenet fjernes ved at det bindes til leghemoglobin, et rødfarget stoff som er beslektet med blodets hemoglobin. Aktive rotknoller er derfor tydelig lyserøde av farge.Ammonium utskilles fra bakteroidene til rotcellenes cytoplasma der det syntetiseres ulike aminosyrer og amider som belgplanten bruker som sin nitrogennæring. Belgplanter er derfor i høy grad uavhengig av vanlige nitrogenkilder (for eksempel nitrat) i jorden. På den annen side vil sterk gjødsling med nitrogen føre til undertrykking av knolldannelse og nitrogenbinding. Gjødseleffekt Når belgplantene dør, vil plantedelene som ikke høstes, blant annet røttene, bidra med sitt nitrogeninnhold til en økning av jordens nitrogeninnhold. Ved dyrking av for eksempel kløver og lusern kan det per år bindes 100–400 kilo nitrogen per hektar. Vekselbruk mellom belgplanter og andre planter, for eksempel korn, er derfor meget lønnsomt.Blant bakteriene er det en høy grad av spesifisitet med hensyn til hvilke slekter av belgplanter som de kan infisere og danne knoller på. I praksis inokuleres en stor del av det belgplantefrøet som sås med riktig stamme av Rhizobium-bakterier. Blant annet på grunn av høye omkostninger ved nitrogengjødsling, foregår det en intens forskning med henblikk på en effektivisering av nitrogenbindingen. Man vet at en rekke genetiske faktorer både hos Rhizobium og belgplantene kontrollerer infeksjon, knolldannelse, nitrogenbinding og avling. Både overføring av gener innenfor slekten Rhizobium og foredling av belgplanter er aktuelle forskningsområder. Overføring av gener for nitrogenbinding til andre plantegrupper, for eksempel korn, synes derimot å innebære svært store problemer. Les mer i Store norske leksikon biologiske redoksreaksjoner nitrogenfiksering nitrogensyklus