La fijación biológica de N2 representa la principal fuente de entrada de N en los suelos agrícolas, incluidos los de las regiones áridas. Los principales sistemas de fijación de N2 son los sistemas simbióticos, que pueden desempeñar un papel importante en la mejora de la fertilidad y la productividad de los suelos con bajo contenido de nitrógeno. Las simbiosis de Rhizobium-leguminosa han recibido la mayor atención y han sido examinadas ampliamente. Se revisa el comportamiento de algunos sistemas de fijación de N2 en condiciones ambientales severas como estrés por sal, estrés por sequía, acidez, alcalinidad, deficiencia de nutrientes, fertilizantes, metales pesados y pesticidas.
EL PROCESO DE FIJACIÓN DE NITRÓGENO
El elemento nitrógeno, o “azote”, que significa “sin vida”, como lo llamó Antonie Lavoisier hace unos 200 años, ha demostrado ser todo menos sin vida, ya que es un componente de alimentos, venenos, fertilizantes y explosivos (277) . La atmósfera contiene alrededor de 1015 toneladas de gas N2, y el ciclo del nitrógeno implica la transformación de unas 3 × 109 toneladas de N2 por año a nivel mundial (244). Sin embargo, las transformaciones (p. Ej., Fijación de N2) no son exclusivamente biológicas. Los rayos probablemente representan aproximadamente el 10% del suministro mundial de nitrógeno fijo (301). La industria de los fertilizantes también proporciona cantidades muy importantes de nitrógeno químicamente fijado. La producción mundial de nitrógeno fijo a partir de dinitrógeno para fertilizantes químicos representa aproximadamente el 25% del N2 recién fijado de la Tierra, y los procesos biológicos representan aproximadamente el 60%.
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Fijación de cianobacterias:
- Las cianobacterias pueden fijar el CO2 y el N2 disponibles de manera ubicua y, por lo tanto, cubrir la demanda de los dos elementos más importantes.
- La fijación de N2 tiene un alto costo de energía metabólica, pero las cianobacterias son organismos fototróficos que usan la luz solar para cubrir su demanda de energía.
- La nitrogenasa, el complejo enzimático responsable de la fijación de N2, es sensible al oxígeno y requiere un entorno cercano a anóxico.
- Las cianobacterias son organismos fototróficos que desarrollan oxígeno y desarrollaron varias estrategias para combinar esto con la fijación de N2.
- Para fijar N2, las cianobacterias separan los procesos incompatibles de la fotosíntesis oxigenada y la fijación de N2 espacialmente (en diferentes células) o temporalmente (durante la noche), o una combinación de ambos.
- La fijación de N2 en el océano está restringida a los (sub) trópicos y llevada a cabo por cianobacterias filamentosas y unicelulares no heterocistosas de vida libre y por cianobacterias simbióticas que viven con microalgas.
- Las cianobacterias heterocistosas se encuentran en agua dulce, agua salobre, ambientes terrestres y simbióticas en plantas y algas.
- Las cianobacterias tienen un reloj circadiano que sincroniza los procesos metabólicos y permite la fijación de N2.
- Fijación de ribocio:
- bacteria del suelo común,
Rhizobium , invade la raíz y se multiplica dentro de las células de la corteza. La planta suministra todos los nutrientes y energía necesarios para la bacteria. Dentro de una semana después de la infección, son visibles pequeños nódulos a simple vista. En el campo, se pueden ver pequeños nódulos 2-3 semanas después de la siembra, dependiendo de las especies de leguminosas y las condiciones de germinación. Cuando los nódulos son jóvenes y aún no fijan nitrógeno, generalmente son blancos o grises en el interior. A medida que los nódulos crecen, gradualmente se vuelven de color rosado o rojizo, lo que indica que ha comenzado la fijación de nitrógeno. El color rosado o rojo es causado por la leghemoglobina (similar a la hemoglobina en la sangre) que controla el flujo de oxígeno a las bacterias.
Los nódulos en muchas leguminosas perennes como la alfalfa y el trébol tienen forma de dedo. Los nódulos maduros en realidad pueden parecerse a una mano con una masa central (palma) y porciones sobresalientes (dedos), aunque el nódulo completo generalmente tiene menos de 1/2 pulgada de diámetro. Los nódulos en las plantas perennes son de larga duración y fijarán el nitrógeno durante toda la temporada de crecimiento, siempre que las condiciones sean favorables. La mayoría de los nódulos (10-50 por planta grande de alfalfa) se centrarán alrededor de la raíz del grifo.
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Buena suerte.
