Frankia sp.

Таксономия

Надцарство: Cellular organisms
Царство: Bacteria
Отдел: Actinobacteria
Класс: Actinobacteria
Подкласс: Actinobacteridae
Порядок: Actinomycetales
Подпорядок: Frankineae
Семейство: Frankiaceae
Род: Frankia
Frankia sp.

Frankia Sp. является азотофиксирующей бактерией, живущей в почве и имеющей симбиотические отношения со многими растениями. Frankia Sp. является актиномицетом с типичной морфологией гиф. Способна к образованию клубеньков у небобовых растений (облепиха, ольха и др).

Организмы с симбиотическими отношениями с растениями-хозяевами необходимы для их здоровья и выживания. Они оказывают помощь в создании и транспортировкe отдельных гормонов корня, контролируют патогены, поступление воды, минеральное поглощение. Frankia Sp. фиксирует атмосферный азот и преобразует его в аммиак, живя в корневых клубеньках Actinorhizal растений (группа покрытосеменных растений, характеризующихся способностью образовывать симбиоз с азотофиксирующей актинобактерией Frankia). Frankia Sp. может удовлетворить почти всю потребность растений в азоте, и, следовательно, эти растения часто могут процветать на почвах с малым содержанием связанного азота. Frankia является симбионтом многочисленных двудольных растений и может фиксировать до 15% биологически связанного азота в мире.

Один из видов трехсторонних симбиотических отношений, включающих растения, микоризу и Frankia, представляет собой сложное, многослойное сообщество организмов, которые защищают и поддерживают друг друга. Этот симбиоз приобретает все большее значение по мере изменения климата. Секвенирование генома может помочь прояснить эволюцию прокариот, растений-симбионтов, экологических и географических адаптаций, метаболического разнообразия, горизонтального потока генов между симбиотическими прокариотами.

Первый штамм Frankia - штамм CpI1 (также известный как HFPCpI1)) был зарегестрирован у Comptonia peregrin в 1978 г.(Каллахам,1978). После его описания стало ясно, что штамм, выделенный E. H. Pommer в 1959 г. из клубеньков Alnus glutinosa , сильно напоминал HFPCpI1.

Штаммы Frankia производят 3 типа клеток: вегетативные гифы, визикулы и споры. Все 3 типа можно увидеть в симбиозе в зависимости от видов растений. Гифы составляют примерно от 0,5 до 1,5 мм в ширину. Клеточная стенка является двухслойной. Цитоплазма гиф может содержать гранулы гликогена, а также липидов. Можно видеть цитоплазматические трубочки, имеющие сечение, в среднем, 45 нм в диаметре. Эти структуры входят в основу клеточной мембраны. Споры "sporangiospores" имеют многокамерные спорангии, которые образуются на гифах. Везикулы представляют собой инкапсулированные липиды, сферической формы размером от 2 до 6 мм в диаметре, прикрепленные к гифам коротким везикулярным стебельком. Везикулы содержат нитрогеназы и вспомогательные ферменты.

	Гифы Frankia sp., выделенные из корневых клубеньков (Фото Д. Бенсона)

Frankia sp. в PubMed

Frankia species are the most geographically widespread gram-positive plant symbionts, carrying out N(2) fixation in root nodules of trees and woody shrubs called actinorhizal plants. Taking advantage of the sequencing of three Frankia genomes, proteomics techniques were used to investigate the population of extracellular proteins (the exoproteome) from Frankia, some of which potentially mediate host-microbe interactions. Initial two-dimensional sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis analysis of culture supernatants indicated that cytoplasmic proteins appeared in supernatants as cells aged, likely because older hyphae lyse in this slow-growing filamentous actinomycete. Using liquid chromatography coupled to tandem mass spectrometry to identify peptides, 38 proteins were identified in the culture supernatant of Frankia sp. strain CcI3, but only three had predicted export signal peptides. In symbiotic cells, 42 signal peptide-containing proteins were detected from strain CcI3 in Casuarina cunninghamiana and Casuarina glauca root nodules, while 73 and 53 putative secreted proteins containing signal peptides were identified from Frankia strains in field-collected root nodules of Alnus incana and Elaeagnus angustifolia, respectively. Solute-binding proteins were the most commonly identified secreted proteins in symbiosis, particularly those predicted to bind branched-chain amino acids and peptides. These direct proteomics results complement a previous bioinformatics study that predicted few secreted hydrolytic enzymes in the Frankia proteome and provide direct evidence that the symbiosis succeeds partly, if not largely, because of a benign relationship.

Авторы: Mastronunzio JE, Huang Y, Benson DR.

Идентификатор: PMID: 19749056.

Литература:
Здесь
Здесь
Здесь
Здесь