Los nódulos de las raíces se encuentran en las raíces de las plantas , principalmente leguminosas , que forman una simbiosis con las bacterias fijadoras de nitrógeno . [1] En condiciones de limitación de nitrógeno , las plantas capaces forman una relación simbiótica con una cepa de bacterias específica del huésped conocida como rizobios . [2] Este proceso ha evolucionado varias veces dentro de las leguminosas, así como en otras especies que se encuentran dentro del clado Rosid . [3] Los cultivos de leguminosas incluyen frijoles , guisantes y soja .
Dentro de los nódulos de las raíces de las leguminosas, el gas nitrógeno (N 2 ) de la atmósfera se convierte en amoníaco (NH 3 ), que luego se asimila en aminoácidos (los componentes básicos de las proteínas), nucleótidos (los componentes básicos del ADN y ARN , así como la importante molécula de energía ATP ) y otros componentes celulares como vitaminas , flavonas y hormonas . Su habilidad para arreglarEl nitrógeno gaseoso convierte a las leguminosas en un organismo agrícola ideal, ya que se reduce su necesidad de fertilizantes nitrogenados. De hecho, el alto contenido de nitrógeno bloquea el desarrollo de nódulos ya que no hay ningún beneficio para la planta de formar la simbiosis. La energía para dividir el gas nitrógeno en el nódulo proviene del azúcar que se transloca de la hoja (un producto de la fotosíntesis ). El malato como producto de degradación de la sacarosa es la fuente directa de carbono del bacterioide. La fijación de nitrógeno en el nódulo es muy sensible al oxígeno. Los nódulos de leguminosas albergan una proteína que contiene hierro llamada leghemoglobina , estrechamente relacionada con la mioglobina animal , para facilitar la difusión del gas oxígeno utilizado en la respiración.
Las plantas que contribuyen a la fijación de N2 incluyen la familia de las leguminosas - Fabaceae - con taxones como kudzu , tréboles , soja , alfalfa , altramuces , cacahuetes y rooibos . Contienen bacterias simbióticas llamadas rizobios dentro de los nódulos, que producen compuestos de nitrógeno que ayudan a la planta a crecer y competir con otras plantas. Cuando la planta muere, el nitrógeno fijo se libera, lo que lo pone a disposición de otras plantas, y esto ayuda a fertilizar el suelo . [4] [5]La gran mayoría de las leguminosas tienen esta asociación, pero algunos géneros (por ejemplo, Styphnolobium ) no la tienen. En muchas prácticas agrícolas tradicionales, los campos se rotan a través de varios tipos de cultivos, que generalmente incluye uno que consiste principalmente o en su totalidad en un cultivo de leguminosas como el trébol, para aprovechar esto.
Aunque, con mucho, la mayoría de las plantas capaces de formar nódulos radiculares fijadoras de nitrógeno pertenecen a la familia de las leguminosas Fabaceae , existen algunas excepciones:
La capacidad de fijar nitrógeno está lejos de estar presente universalmente en estas familias. Por ejemplo, de 122 géneros en las Rosáceas , solo 4 géneros son capaces de fijar nitrógeno. Todas estas familias pertenecen a los órdenes Cucurbitales , Fagales y Rosales , que junto con los Fabales forman un clado de eurosides . En este clado, Fabales fue el primer linaje en ramificarse; por tanto, la capacidad de fijar nitrógeno puede ser plesiomórfica y posteriormente perderse en la mayoría de los descendientes de la planta fijadora de nitrógeno original; Sin embargo, puede ser que los factores genéticos y fisiológicos básicosLos requisitos estaban presentes en un estado incipiente en los últimos ancestros comunes de todas estas plantas, pero solo evolucionaron para funcionar plenamente en algunas de ellas: