共生窒素固定と非共生窒素固定の違い

共生窒素固定とは

共生窒素固定は、根粒に生息する共生細菌による大気中の窒素の固定です。これらの細菌は、マメ科植物などの植物、エンドウ豆、豆、アルファルファ、クローバーなどの鞘を持つ植物と相互に有益な関係を維持しています。固定窒素は、同じ土壌で次世代のマメ科植物が使用できます。

図1：根粒の共生

共生細菌は最初に根毛に感染し、鞘のような陥入を形成します。バクテリアによるオーキシンの生成により、近くの根細胞の増殖が誘導されます。これは根粒を形成します。次に、バクテリアはメタヘモグロビンを生成します。メタヘモグロビンは、窒素ガスの固定に必要な嫌気性条件を維持するために酸素をトラップします。ニトロゲナーゼは窒素固定反応に関与する酵素であり、Nの還元反応の活性化エネルギーを低下させます₂ アンモニア/ NHに₃。次に、このアンモニアはアミノ酸などの有機化合物に変換されます。

非共生窒素固定とは何ですか

非共生窒素固定は、土壌に自由に生息しているバクテリアによる大気中の窒素の固定です。クロストリジウム・パスツリアヌムは、非共生窒素固定菌である嫌気性菌の1つです。大気中の窒素を固定するもう1つの自由生活性の好気性細菌は、Azotobacterchroococcumです。グラヌロバクターは、大気から直接窒素を得ることができる細菌のグループです。熱帯気候地域では、アゾトバクターとベイジェリンキアが窒素固定に関与する主要な細菌種であり、多くの作物の成長に栄養素を提供します。

図2：2種類の窒素固定細菌の役割

非共生窒素固定の2つの主要なステップは、アンモニアの形成と硝化です。アンモニアは、大気中の窒素を還元することによって形成されます。次に、硝化細菌は、アンモニアを亜硝酸塩と硝酸塩に変換するのに役立ちます。アンモニアは、Nitrosomonas、Nitrosococcus、およびNitrosospiraによって亜硝酸塩に変換されます。次に、亜硝酸塩は、ニトロバクター、ニトロスピナ、ニトロコッカス、およびニトロスピラによって硝酸塩に変換されます。

共生窒素固定と非共生窒素固定の類似点

共生窒素固定と非共生窒素固定の違い

意味

共生窒素固定とは、植物が固定窒素と引き換えにニッチな固定炭素を細菌に提供する相互関係の一部を指し、非共生窒素固定とは、生きている自家栄養細菌のグループによって実行される生物学的窒素固定のプロセスを指します。好気的または嫌気的に土壌中で遊離し、植物に依存しません。

細菌の生息地

共生窒素固定細菌は植物と相利共生関係にあり、非共生窒素固定細菌は土壌中で自由生活しています。

窒素化合物の形成

アンモニア、アミノ酸、およびウレイドは、共生窒素固定中に形成され、アンモニア、亜硝酸塩、および硝酸塩は、非共生窒素固定中に形成されます。

補足

共生細菌は宿主のために窒素を生成しますが、非共生細菌は土壌で窒素を利用できるようにします。

例

いくつかの窒素固定細菌は、Rhizobium meliloti、Rhizobium trifolii、Rhizobium leguminosarumなどであり、非共生窒素固定細菌は、Azotobacter spp。、B eijerinckia、Granulobacterなどです。

結論

共生窒素固定は、植物と相互関係にある共生細菌による窒素固定であり、非共生窒素固定は、自由生活の土壌細菌による窒素固定です。共生窒素固定と非共生窒素固定の主な違いは、各プロセスに関与する窒素固定細菌の種類です。

リファレンス：

1. ShreejaD。「共生および非共生窒素固定細菌」。土壌管理インド、2016年7月20日、こちらから入手可能

画像提供：

1. Joyline Chepkorirによる「根粒の共生」– Commons Wikimedia2による自作（CC BY-SA 4.0）。「窒素循環」Cicle_del_nitrogen_de.svg：* Cicle_del_nitrogen_ca.svg：JohannDréo（ユーザー：Nojhan）、traductiondeJoanjocd'après画像：Cycleazote fr.svg。派生作業：Burkhard（トーク）Nitrogen_Cycle.jpg：Environmental Protection Agencyderiv作業：Raeky（トーク）– Commons Wikimedia経由のCicle_del_nitrogen_de.svgNitrogen_Cycle.jpg（CC BY-SA 3.0）