Test 3 - Nodule formation in plants as induced by Rhizobium...

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Nodule formation in plants as induced by Rhizobium bacteria     o Nodules- sites of nitrogen fixation in the roots of leguminous plants  (have to make elemental N or take it in to make important biological  molecules and these guys use nodules to make it, essential for  them to grow happy) Occur because of a symbiosis between legumes and  Rhizobium bacteria  o Legumes- plants that bear seeds in pods (ex= soybeans, clover,  alfalfa, beans, and peas)  o Rhizobium     - genus of gram negative, rod shaped, motile, soil  bacteria o Steps in Nodule formation     1) Recognition of the correct partner  on the part of both  the plant and the Rhizobium  bacteria (specific interaction,  only certain rhizobium interact with certain plants) (more  later) Rhizobium      are divided into species and then further  subdivided into biovars  A biovar (bv) infects only certain plants within the  legume family  o E.g.= Rhizobium  leguminosarum  bv viciae   infects peas; Rhizobium  leguminosarum  bv  trifolii  infects clover 2) Attachment of the bacterium to the roots hairs ( picture 1)  3) Invasion of the root hair through the formation of a tube  (infection thread)( picture 2)  4) Migration of the bacteria to the root via the infection  thread  5) Bacteria invade roots cells adjacent to the root hair –  causes rapid plant cell division and rapid bacterial cell  division  Invasion of root cells   rapid plant and bacterial cell  division   nodule formation (result of the rapid cell  division) 
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6) Most bacteria within nodules are transformed (through cell  division) into bacteroides (not regular Rhizobium  because  Bacteroides are surrounded by a layer of plant cell  membrane (peribacteroid membrane provided by the  plant)  7) Nitrogen fixation begins within bacteroid cells (where it  actually occurs)  8) Continued plant and bacterial cell division completes  nodules formation  o Notes: 1) What happens when the plant dies?  Nodule supplies fixed N to bacteria and plant, but  when the plant dies the nodules disintegrate  Bacteroides cannot resume growth (because they’re  specifically altered to fix N and they don’t fix N when  they’re by themselves, only in a symbiotic  relationship; once they’ve switched to a bacteroid they  cant switch back so they die) A few (regular) bacteria are present in the nodule and  they resume growth (survival mechanism) (this growth  probably isn’t great because soil doesn’t have lots of  nutrients and don’t have spores to survive so they 
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