Bakterie brodawkowe

Bakterie brodawkowe, bakterie korzeniowe – glebowe bakterie azotowe z rodzaju Rhizobium, Bradyrhizobium, Azorhizobium, Sinorhizobium i Mesorhizobium żyjące w symbiozie z roślinami motylkowatymi, które tworzą na swych korzeniach narośla, tzw. brodawki korzeniowe^[1][2]. Poza wymiennymi grupami należącymi do α-proteobakterii w symbiozę z roślinami wchodzą także Gram-dodatnie bakterie Frankia indukujące brodawki u roślin należących do Betulaceae, Casuarinaceae, Myricaceae, Elaeagnaceae, Rhamnaceae, Rosaceae, Coriariaceae i Datisticaceae^[2]. Na początku XXI wieku odkryto, że brodawki korzeniowe u roślin bobowatych mogą być również indukowane przez bakterie nie należące do Rhizobiaceae. Są to bakterie z grupy Methylobacterium i Burkholderia^[3][4].

Rośliny bobowate tworzą jedną z największych rodzin na Ziemi liczącą około 18000 gatunków, a ich sukces jest prawdopodobnie związany z symbiozą z bakteriami wiążącymi azot atmosferyczny^[4].

Bakterie te mają zdolność wiązania wolnego azotu (N₂), dzięki czemu zaopatrują rośliny w azot (40-550 kg N/ha/rok). W wyniku tej symbiozy rośliny dają plony o dużej zawartości azotu.

Każda roślina może współżyć tylko z określonym gatunkiem bakterii brodawkowych, np.:

• łubin współżyje z Bradyrhizobium sp.,
• soja – Bradyrhizobium japonicum,
• groch, bób i soczewica – Rhizobium leguminosarum bv. viceae,
• fasola – R. leguminosarum bv. phaseoli,
• koniczyna – R. leguminosarum bv. trifolii.

Rośliny tworzące brodawki korzeniowe są w stanie rozpoznać sygnał chemiczny od poszczególnych gatunków bakterii i ewolucyjnie dobierają optymalnego partnera^[5]. Relacje bakterii z rodzaju Burkholderia są mniej specyficzne. Mogą one wchodzić w symbiozę z wieloma gatunkami roślin^[6].

Dodatek małej ilości nawozu azotowego (nawożenie startowe) dostarcza roślinie we wczesnym okresie rozwoju pokarmu azotowego i zabezpiecza ją przed głodem azotowym w okresie między wyczerpaniem tego składnika z nasienia a początkiem symbiotycznego wiązania azotu z powietrza. Efektywność symbiozy między rośliną motylkowatą a bakteriami brodawkowymi zależy od: stosowanych pestycydów, zanieczyszczeń gleby metalami ciężkimi, jak również obecności bakteriofagów i niektórych szkodników glebowych (np. oprzędzika), które niszczą brodawki korzeniowe. Nadmierna chemizacja rolnictwa powoduje zubożenie gleb w bakterie brodawkowe, np. zaprawy nasienne opóźniają tempo wzrostu szczepów Rhizobium i Bradyrhizobium oraz zmniejszają liczebność i wielkość ich kolonii.