fungsi siderophor

Fungsi Siderophores di rizosfer Tanaman
Pengenalan
Siderophores adalah besi chelating agen yang disekresikan oleh mikroorganisme dan tanaman graminaceous dalam menanggapi kekurangan zat besi
senyawa ini penting tidak hanya untuk gizi besi tetapi juga berspekulasi untuk berfungsi dalam ekologi mikroorganisme dalam rizosfer tanaman
Siderophores telah dipelajari untuk kepentingan mereka dalam penindasan penyakit tanaman dengan mediasi kompetisi nutrisi untuk besi dan mereka memberikan kontribusi langsung kepada kompetensi rizosfer akar-kolonisasi bakteri

pada sistem mikroba tanaman untuk fitoremediasi logam berat, di mana siderophores dan phytosiderophores memfasilitasi serapan logam berat dan makanan mentransfer rantai logam
Salah satu aspek ekologi yang harus diperhatikan dalam penelitian tentang gizi besi mikroba dalam rhizosphere adalah pengaruh pertumbuhan akar tanaman pada persaingan untuk besi.Karena akar tanaman baru memperpanjang memiliki akses pertama ke besi yang dimobilisasi pada ujung akar, ada kemungkinan bahwa akar mengambil banyak dari besi tersedia pada waktu yang sama bahwa pertumbuhan mikroba baru mulai terjadi di zona pemanjangan.

Tingkat dimana akar-koloni mikroorganisme bersaing untuk besi tergantung di mana mereka berada di rizosfer, kondisi pH dan redoks, dan efektivitas respon stres tanaman besi seperti pengasaman rizosfer, pelepasan pereduksi, dan sekresi akar besi memobilisasi eksudat yang meningkatkan bioavailabilitas besi
Besi dalam Lingkungan dan Mikrobiologi

Mikroorganisme tumbuh di bawah kondisi aerobik membutuhkan zat besi untuk berbagai fungsi termasuk pengurangan oksigen untuk ofATP sintesis, pengurangan prekursor ribotide DNA, untuk pembentukan heme, dan untuk tujuan penting lainnya.


Besi mikroba Serapan Mekanisme
Dalam rizosfer, mikroorganisme baik menggunakan asam organik atau phytosiderophores untuk mengangkut besi, atau menghasilkan siderophores.
tiga mekanisme umum diakui untuk pemanfaatan senyawa ini oleh mikroorganisme. Ini termasuk mekanisme antar-jemput di mana chelators memberikan besi untuk reduktase pada permukaan sel, serapan langsung dari siderophores metallated dengan hidrolisis merusak chelator di dalam sel, dan serapan langsung diikuti dengan penghapusan reduktif dari besi dan resecretion dari chelator yang

Tergantung pada kemampuan sistem transportasi khusus untuk memanfaatkan logam kelat dominan hadir dalam larutan tanah, persaingan dapat terjadi antara tanaman dan mikroorganisme, dan antara berbagai jenis mikroorganisme untuk besi dan tersedia
Ini telah sangat baik dipelajari untuk Pseudomonas spp, yang tidak hanya menghasilkan chelators besi yang sangat unik yang digunakan dalam cara strainspecific tetapi juga mempertahankan kemampuan untuk menggunakan lebih siderophores generik diproduksi oleh mikroorganisme lainnya.

Dalam kultur murni besi membatasi media, pseudomonad dapat menghasilkan jumlah yang sangat besar siderophore yang menghambat penyerapan zat besi oleh bakteri dan jamur lainnya, dan yang juga dapat menyebabkan kekurangan zat besi pada tanaman
Interaksi Mikroba Tanaman
Penelitian hidroponik pada penggunaan tanaman siderophores mikroba dan phytosiderophores membenamkan sistem root dalam konsentrasi yang seragam khelat. Pada kenyataannya, phytosiderophores diproduksi di belakang ujung akar [76], di mana mereka menumpuk ke konsentrasi tinggi dalam zona lokal dari rizosfer tersebut [77]
Demikian pula, siderophores mikroba, jika diproduksi dalam jumlah yang signifikan di rizosfer, kemungkinan besar disekresikan di situs dari aktivitas mikroba tinggi di belakang apeks akar dan di lokasi munculnya akar lateral [1,75].

Salah satu kontroversi khususnya yang berasal dari studi hidroponik adalah pengamatan bahwa asam organik dan phytosiderophores tunduk pada degradasi cepat [78] dan bahwa mereka dengan demikian akan efektif untuk memobilisasi besi dalam tanah.
Dalam sebuah penelitian yang dilakukan dengan hati-hati yang menguji efek distribusi bakteri di rizosfer tentang degradasi phytosiderophore, tanaman jagung ditanam axenically atau diinokulasi dengan campuran mikroorganisme dalam substrat kapur ditambah dengan oksida besi. Mereka yang ditanam axenically dikembangkan dengan baik dan dirilis phytosiderophores, padahal tanaman diinokulasi menunjukkan gejala defisiensi berat Fe, menunjukkan degradasi mikroba phytosiderophores di zona akar apikal [

Perbedaan dalam pemanfaatan siderophores mikroba oleh tanaman dicotyledonous telah berkorelasi dengan efisiensi reaksi besi stres [82]. Dalam sebuah percobaan dengan varietas besi efisien dan tidak efisien anyelir hidroponik tumbuh, siderophore mikroba, pseudobactin, ditunjukkan untuk melayani sebagai sumber besi untuk kultivar lebih efisien tetapi tidak untuk kultivar tidak efisien
Siderophore produksi di rizosfer yang

Mutan Escherichia coli untuk mendeteksi siderophores hydroxamate dan catecholate Saat ini, beberapa survei menunjukkan bahwa siderophores hydroxamate umumnya terjadi pada tanah pada konsentrasi nanomolar yang dapat ditingkatkan dengan amandemen dengan substrat karbon digunakan untuk mensimulasikan berbagai kondisi rizosfer di situs yang kaya gizi


Dalam penelitian awal pada rizosfer, itu diasumsikan bahwa pseudomonad dan bakteri Gram-Grampositive atau berbagai variabel, seperti Bacillus, Arthrobacter adalah bakteri dominan yang tumbuh pada akar tanaman. Ada juga beberapa penyelidikan produksi siderophore oleh bakteri pengikat nitrogen, jamur mikoriza, dan jamur yang dipilih seperti Rhizopus

Siderophore produksi oleh bakteri rizosfer yang culturable pada media agar-agar telah diperkirakan oleh pelapisan keluar koloni pada media agar yang mengandung krom azurol indikator, sebuah kompleks besi-pengkelat lemah yang berubah warna pada deferration
Bakteri yang tumbuh pada media uji yang dihasilkan siderophores in vitro pada konsentrasi berkisar 100-230 mikroM kisaran konsentrasi yang akan efektif untuk menyediakan tanaman dengan besi chelated dalam kasus mereka memiliki mekanisme untuk penggunaan chelator yang





Salah satu kekuatan pendorong di belakang penelitian tentang siderophores dan pentingnya mereka dalam penjajahan rizosfer telah menemukan bahwa berbagai bakteri dapat memiliki berbagai efek pada pertumbuhan tanaman. Bakteri tertentu, disebut mempromosikan pertumbuhan tanaman, diperkirakan menghasilkan hormon, vitamin, dan faktor pertumbuhan yang meningkatkan pertumbuhan tanaman, sedangkan, bakteri lain menghasilkan senyawa yang merusak bagi tanaman.

Azotobacter, Azospirillum, basil, Enterobacter, dan Pseudomonas dan semua diisolasi dari rizosfer berbagai tanaman. In vitro inokulasi bibit jagung dengan strain mengakibatkan penurunan 50% untuk kenaikan 70% dalam pertumbuhan tanaman dibandingkan dengan kontrol noninoculated
mutan dari P. fluorescens yang dipilih untuk kelebihan produksi siderophore terbukti memiliki kemampuan ditingkatkan untuk pengendalian penyakit tanaman dan untuk secara signifikan meningkatkan pertumbuhan tanaman dibandingkan dengan strain induk

Penelitian genetik telah menunjukkan bahwa urutan nukleotida dari Pseudomonas sp. M114 gen strain PbuA, pengkodean reseptor membran luar untuk besi pseudobactin M114, menampilkan karakteristik yang sama dengan protein membran luar lain [110].Urutan ini juga memiliki homologi yang kuat dengan kotak TonB baik E. coli dan Pseudomonas reseptor


Penelitian awal sering digunakan tes skrining menggunakan coculture dari pseudomonad dan patogen tanaman pada media plate agar menunjukkan bahwa siderophores mungkin bertanggung jawab untuk menekan pertumbuhan patogen jamur di bawah berbagai kondisi besi yang membatasi.
Kompetisi untuk besi adalah karena kemampuan unggul dari Pseudomonas sp. siderophores untuk chelate besi, yang didasarkan pada stabilitas tinggi konstan untuk besi dibandingkan dengan siderophores yang dihasilkan oleh jamur patogen paling
Peningkatan jumlah siderophore memproduksi organisme dalam rizosfer dikaitkan dengan penekanan penyakit meningkat dan dapat dicapai dengan mengubah tanah dengan kompos
Penekanan patogen jamur di rizosfer oleh pseudomonad rootcolonizing melibatkan beberapa mekanisme yang dapat beroperasi secara individual atau kolektif untuk memusuhi patogen. Mekanisme ini melibatkan kompetisi nutrisi, produksi antibiotik, pelepasan sianida, dan produksi siderophores
Demikian pula, antagonisme dari lima isolat bakteri, termasuk Acinetobacter sp, B. polymyxa., B. subtilis, P. cepacia, dan P. putida, melawan patogen Sclerotinia sclerotiorum, S. minor, dan Gaeumannomyces graminis terbukti disebabkan antibiotik bukan produksi siderophore
Apakah antibiotik atau siderophores atau keduanya terlibat dalam penindasan penyakit, peran jelas siderophores adalah peningkatan daya saing yang mungkin terkait dengan kemampuan untuk memproduksi dan menggunakan siderophores untuk akuisisi besi di bawah besi pembatas, karbon tinggi kondisi rhizosphere tersebut.