फलियों में नोड्यूल बैक्टीरिया

पेलियोन्टोलॉजिकल साक्ष्य बताते हैं कि यूकेसालपिनियोइडी समूह से संबंधित कुछ पौधे सबसे प्राचीन फलियां थीं जिनमें नोड्यूल थे।

फलीदार पौधों की आधुनिक प्रजातियों में, पिपिलजोनेसी परिवार के कई प्रतिनिधियों की जड़ों पर नोड्यूल पाए गए हैं।

इस तरह के परिवारों के फिलोजेनेटिक रूप से अधिक आदिम प्रतिनिधि जैसे कि कैसलपिनियासी मिमोसेसी ज्यादातर मामलों में नोड्यूल नहीं बनाते हैं।

फलीदार पौधों की 13,000 प्रजातियों (550 जेनेरा) में से, अब तक केवल लगभग 1300 प्रजातियों (243 जेनेरा) में नोड्यूल्स की उपस्थिति की पहचान की गई है। इसमें मुख्य रूप से कृषि में उपयोग की जाने वाली पौधों की प्रजातियां (200 से अधिक) शामिल हैं।

पिंड बनने से, फलियां वायुमंडलीय नाइट्रोजन को अवशोषित करने की क्षमता प्राप्त कर लेती हैं। हालांकि, वे नाइट्रोजन के बंधे हुए रूपों - अमोनियम लवण और नाइट्रिक एसिड को खाने में सक्षम हैं। केवल एक पौधा, हेडीसारम कोरोनारियम, केवल आणविक नाइट्रोजन को आत्मसात करता है। इसलिए, प्रकृति में नोड्यूल के बिना, यह पौधा नहीं होता है।

नोड्यूल बैक्टीरिया फलीदार पौधे को नाइट्रोजन की आपूर्ति करते हैं, जो हवा से तय होता है। पौधे, बदले में, कार्बोहाइड्रेट चयापचय उत्पादों और खनिज लवणों के साथ बैक्टीरिया की आपूर्ति करते हैं जिनकी उन्हें वृद्धि और विकास के लिए आवश्यकता होती है।

1866 में, प्रसिद्ध वनस्पतिशास्त्री और मृदा वैज्ञानिक एम.एस. वोरोनिन ने फलीदार पौधों की जड़ों पर नोड्यूल्स में सबसे छोटे "बछड़ों" को देखा। वोरोनिन ने उस समय के लिए साहसिक धारणाएं सामने रखीं: उन्होंने बैक्टीरिया की गतिविधि के साथ नोड्यूल्स के गठन को जोड़ा, और जड़ ऊतक कोशिकाओं के बढ़ते विभाजन को पौधे की प्रतिक्रिया के साथ जड़ में घुसने वाले बैक्टीरिया से जोड़ा।

20 साल बाद, डच वैज्ञानिक बेजरिन्क ने मटर, वेच, चिनी, बीन्स, सेराडेला और लॉलीपॉप के नोड्यूल्स से बैक्टीरिया को अलग किया और उनके गुणों का अध्ययन किया, पौधों को संक्रमित करने की क्षमता का परीक्षण किया और नोड्यूल्स के गठन का कारण बना। उन्होंने इन सूक्ष्मजीवों का नाम बैसिलस रेडिसिकोला रखा। चूँकि बीजाणु बनाने वाले बैक्टीरिया जीनस बेसिलस से संबंधित होते हैं, और नोड्यूल बैक्टीरिया में इस क्षमता की कमी होती है, ए। प्राज़्मोव्स्की ने उनका नाम बदलकर बैक्टीरियम रेडिकिकोला रखा। बी फ्रैंक ने नोड्यूल बैक्टीरिया के लिए एक अधिक सफल जेनेरिक नाम प्रस्तावित किया - राइजोबियम (ग्रीक राइजो से - जड़, जैव - जीवन; जड़ों पर जीवन)। यह नाम जड़ पकड़ चुका है और अभी भी साहित्य में प्रयोग किया जाता है।

नोड्यूल बैक्टीरिया की एक प्रजाति को नामित करने के लिए, सामान्य नाम राइज़ोबियम में एक शब्द जोड़ने की प्रथा है, जो पौधों की प्रजातियों के लैटिन नाम के अनुरूप है, जिनके नोड्यूल से वे अलग-थलग हैं और जिस पर वे नोड्यूल बना सकते हैं। उदाहरण के लिए, राइजोबियम ट्राइफोली - क्लोवर नोड्यूल बैक्टीरिया, राइजोबियम ल्यूपिनी - ल्यूपिन नोड्यूल बैक्टीरिया, आदि। ऐसे मामलों में जहां नोड्यूल बैक्टीरिया विभिन्न प्रकार के फलीदार पौधों की जड़ों पर नोड्यूल बनाने में सक्षम होते हैं, यानी, तथाकथित क्रॉस-संक्रमण का कारण बनते हैं, प्रजाति का नाम, जैसा कि सामूहिक था - यह इस "क्रॉस-संक्रमित" को दर्शाता है। क्षमता। उदाहरण के लिए, राइजोबियम लेग्यूमिनोसारम - मटर (पिसुम), मसूर (लेंस), रैंक (लैथिरस) के नोड्यूल बैक्टीरिया।

नोड्यूल बैक्टीरिया की आकृति विज्ञान और शरीर विज्ञान - नोड्यूल बैक्टीरिया की एक अद्भुत विविधता - बहुरूपता की विशेषता है। प्रयोगशाला स्थितियों और मिट्टी में शुद्ध कल्चर में नोड्यूल बैक्टीरिया का अध्ययन करते समय कई शोधकर्ताओं ने इस ओर ध्यान आकर्षित किया। नोड्यूल बैक्टीरिया रॉड के आकार का और अंडाकार हो सकता है। इन जीवाणुओं में फ़िल्टर करने योग्य रूप, एल-रूप, कोकॉइड इमोबेल और मोबाइल जीव भी हैं।

पोषक मीडिया पर शुद्ध संस्कृति में युवा नोड्यूल बैक्टीरिया में आमतौर पर एक रॉड के आकार का आकार होता है, छड़ का आकार लगभग 0.5-0.9 X 1.2-3.0 माइक्रोन, मोबाइल, विभाजन द्वारा गुणा होता है। तिपतिया घास के नोड्यूल बैक्टीरिया की छड़ के आकार की कोशिकाओं में, बंधाव द्वारा विभाजन देखा जाता है। उम्र के साथ, रॉड के आकार की कोशिकाएं नवोदित हो सकती हैं। ग्राम के अनुसार, कोशिकाएं नकारात्मक रूप से दागती हैं, उनकी अल्ट्राफाइन संरचना ग्राम-नकारात्मक जीवाणुओं की विशिष्ट होती है।

उम्र बढ़ने के साथ, नोड्यूल बैक्टीरिया अपनी गतिशीलता खो देते हैं और तथाकथित कमरबंद छड़ की स्थिति में चले जाते हैं। कोशिकाओं में प्रोटोप्लाज्म के घने और ढीले वर्गों के प्रत्यावर्तन के कारण उन्हें यह नाम मिला। एनिलिन रंजक के साथ कोशिकाओं के उपचार के बाद एक प्रकाश सूक्ष्मदर्शी के नीचे देखे जाने पर कोशिकाओं की धारिता का अच्छी तरह से पता लगाया जाता है। प्रोटोप्लाज्म (मेखला) के घने खंड उनके बीच के रिक्त स्थान से भी बदतर दागदार होते हैं। एक फ्लोरोसेंट माइक्रोस्कोप में, बैंड हल्के हरे रंग के होते हैं, उनके बीच की जगह चमकती नहीं है और अंधेरा दिखती है।बैंड सेल के बीच में या सिरों पर स्थित हो सकते हैं। यदि तैयारी को देखने से पहले कंट्रास्ट एजेंटों के साथ इलाज नहीं किया जाता है, तो कोशिकाओं का घेरा इलेक्ट्रॉन विवर्तन पैटर्न पर भी दिखाई देता है। संभवतः, उम्र के साथ, जीवाणु कोशिका फैटी समावेशन से भर जाती है जो रंग का अनुभव नहीं करती है और परिणामस्वरूप, कोशिका को धारीदार बना देती है। "बेल्टेड रॉड्स" का चरण बैक्टेरॉइड्स के गठन के चरण से पहले होता है - अनियमित आकार की कोशिकाएं: गाढ़ी, शाखित, गोलाकार, नाशपाती के आकार की और फ्लास्क के आकार की।

बैक्टेरॉइड्स में अधिक विलेय कणिकाएँ होती हैं और रॉड के आकार की कोशिकाओं की तुलना में ग्लाइकोजन और वसा की उच्च सामग्री की विशेषता होती है। कृत्रिम पोषक मीडिया में विकसित और नोड्यूल ऊतकों में बनने वाले बैक्टेरॉइड शारीरिक रूप से एक ही प्रकार के होते हैं। ऐसा माना जाता है कि बैक्टेरॉइड अपूर्ण विभाजन प्रक्रिया वाले बैक्टीरिया के रूप हैं। नोड्यूल बैक्टीरिया के अधूरे कोशिका विभाजन के साथ, बैक्टेरॉइड्स के द्विबीजपत्री शाखाओं वाले रूप उत्पन्न होते हैं। संस्कृति की उम्र बढ़ने के साथ जीवाणुओं की संख्या बढ़ जाती है; उनकी उपस्थिति पोषक माध्यम की कमी, चयापचय उत्पादों के संचय और माध्यम में अल्कलॉइड की शुरूआत से सुगम होती है।

चावल। 3

नोड्यूल बैक्टीरिया की पुरानी (दो महीने पुरानी) संस्कृतियों में, एक इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप का उपयोग करके, कई कोशिकाओं - आर्थ्रोस्पोर्स में स्पष्ट रूप से परिभाषित गोलाकार संरचनाओं की पहचान करना संभव है। कोशिकाओं में इनकी संख्या 1 से 5 तक होती है।

चावल। 4

विभिन्न प्रकार के फलीदार पौधों के नोड्यूल बैक्टीरिया पोषक माध्यम पर अलग-अलग दरों पर बढ़ते हैं। तेजी से बढ़ने वाले बैक्टीरिया में मटर, तिपतिया घास, अल्फाल्फा, चारा बीन्स, वेच, दाल, चिनी, स्वीट क्लोवर, मेथी, सेम, छोले, और पक्षी-पैर के राइजोबिया शामिल हैं; धीमी गति से बढ़ने के लिए - ल्यूपिन, सोयाबीन, मूंगफली, सेराडेला, मूंग, लोबिया, सैनफॉइन, गोरस के नोड्यूल बैक्टीरिया। तेजी से बढ़ने वाली संस्कृतियों की पूरी तरह से गठित कॉलोनियों को ऊष्मायन के तीसरे - चौथे दिन, धीमी गति से बढ़ने वाली संस्कृतियों की कॉलोनियों - 7 - 8 तारीख को प्राप्त किया जा सकता है।

तेजी से बढ़ने वाले नोड्यूल बैक्टीरिया को फ्लैगेल्ला की पेरिट्रिचस व्यवस्था की विशेषता होती है, जबकि धीमी गति से बढ़ने वाले बैक्टीरिया मोनोट्रिचियल होते हैं।

तरल मीडिया पर उगाए जाने पर नोड्यूल बैक्टीरिया कोशिकाओं में फ्लैगेल्ला के अलावा, फिलामेंटस और बीड-जैसे बहिर्वाह बनते हैं। उनकी लंबाई 8-10 माइक्रोन तक पहुंचती है। वे आमतौर पर कोशिका की सतह पर स्थित होते हैं, उनमें प्रति कोशिका 4 से 10 या अधिक होते हैं।

तेजी से बढ़ने वाले नोड्यूल बैक्टीरिया की कालोनियों में पके हुए दूध का रंग होता है, जो अक्सर पारभासी, पतला होता है, चिकनी किनारों के साथ, मध्यम रूप से उत्तल होता है, और अंततः अगर माध्यम की सतह पर बढ़ता है। धीमी गति से बढ़ने वाले बैक्टीरिया की कॉलोनियां अधिक उत्तल, छोटी, सूखी, घनी होती हैं और, एक नियम के रूप में, माध्यम की सतह पर नहीं बढ़ती हैं। नोड्यूल बैक्टीरिया द्वारा निर्मित बलगम पॉलीसेकेराइड प्रकार का एक जटिल यौगिक है, जिसमें हेक्सोस, पेंटोस और यूरोनिक एसिड शामिल हैं।

नोड्यूल बैक्टीरिया माइक्रोएरोफिल्स होते हैं (वे पर्यावरण में थोड़ी मात्रा में ऑक्सीजन के साथ विकसित होते हैं), हालांकि, वे एरोबिक स्थितियों को पसंद करते हैं।

नोड्यूल बैक्टीरिया पोषक मीडिया में कार्बन स्रोत के रूप में कार्बोहाइड्रेट और कार्बनिक अम्ल का उपयोग करते हैं, और विभिन्न खनिज और कार्बनिक नाइट्रोजन युक्त यौगिकों को नाइट्रोजन स्रोत के रूप में उपयोग करते हैं। नाइट्रोजन युक्त पदार्थों की एक उच्च सामग्री के साथ मीडिया पर खेती करने पर, नोड्यूल बैक्टीरिया पौधे में प्रवेश करने और नोड्यूल बनाने की अपनी क्षमता खो सकते हैं। इसलिए, नोड्यूल बैक्टीरिया आमतौर पर पौधे के अर्क (बीन, मटर शोरबा) या मिट्टी के अर्क पर उगाए जाते हैं। विकास के लिए आवश्यक फास्फोरस नोड्यूल बैक्टीरिया द्वारा खनिज और कार्बनिक फास्फोरस युक्त यौगिकों से प्राप्त किया जा सकता है; खनिज यौगिक कैल्शियम, पोटेशियम और अन्य खनिज तत्वों के स्रोत के रूप में काम कर सकते हैं।

नोड्यूल से या सीधे मिट्टी से नोड्यूल बैक्टीरिया को अलग करते समय बाहरी सैप्रोफाइटिक माइक्रोफ्लोरा को दबाने के लिए, क्रिस्टल वायलेट, टैनिन या एंटीबायोटिक दवाओं के साथ पोषक तत्व मीडिया की सिफारिश की जाती है।

नोड्यूल बैक्टीरिया की अधिकांश संस्कृतियों के विकास के लिए, 24-26 ° की सीमा में एक इष्टतम तापमान की आवश्यकता होती है। 0° और 37°C पर वृद्धि रुक ​​जाती है। आमतौर पर नोड्यूल बैक्टीरिया की संस्कृतियों को कम तापमान (2-4 डिग्री सेल्सियस) पर प्रयोगशाला स्थितियों में संग्रहित किया जाता है।

कई प्रकार के नोड्यूल बैक्टीरिया बी विटामिन को संश्लेषित करने में सक्षम होते हैं, साथ ही हेटरोआक्सिन (बीटा-इंडोलेसेटिक एसिड) जैसे विकास पदार्थ भी।

सभी नोड्यूल बैक्टीरिया मध्यम (पीएच = 8.0) की क्षारीय प्रतिक्रिया के लिए लगभग समान रूप से प्रतिरोधी होते हैं, लेकिन एक अम्लीय के प्रति असमान रूप से संवेदनशील होते हैं।

नोड्यूल बैक्टीरिया की विशिष्टता, उग्रता, प्रतिस्पर्धात्मकता और गतिविधि - नोड्यूल बैक्टीरिया की विशिष्टता की अवधारणा एक सामूहिक है। यह बैक्टीरिया की पौधों में नोड्यूल बनाने की क्षमता को दर्शाता है। यदि हम सामान्य रूप से नोड्यूल बैक्टीरिया के बारे में बात करते हैं, तो उनके लिए केवल फलीदार पौधों के समूह में नोड्यूल का गठन पहले से ही विशिष्ट है - उनके पास फलीदार पौधों के लिए चयनात्मकता है।

हालांकि, अगर हम नोड्यूल बैक्टीरिया की अलग-अलग संस्कृतियों पर विचार करते हैं, तो यह पता चला है कि उनमें से कुछ ऐसे हैं जो केवल एक निश्चित, कभी-कभी बड़े, कभी-कभी छोटे, फलीदार पौधों के समूह को संक्रमित करने में सक्षम होते हैं, और इस अर्थ में, नोड्यूल बैक्टीरिया की विशिष्टता मेजबान संयंत्र के संबंध में एक चयनात्मक क्षमता है। नोड्यूल बैक्टीरिया की विशिष्टता संकीर्ण हो सकती है (क्लोवर नोड्यूल बैक्टीरिया केवल क्लोवर के एक समूह को संक्रमित करते हैं - प्रजाति विशिष्टता, और ल्यूपिन नोड्यूल बैक्टीरिया को वैरिएटल विशिष्टता द्वारा भी विशेषता दी जा सकती है - ल्यूपिन के केवल अल्कलॉइड या अल्कलॉइड-मुक्त किस्मों को संक्रमित करें)। एक विस्तृत विशिष्टता के साथ, मटर के नोड्यूल बैक्टीरिया मटर, ठोड़ी और बीन के पौधों को संक्रमित कर सकते हैं, और मटर और बीन के नोड्यूल बैक्टीरिया मटर के पौधों को संक्रमित कर सकते हैं, यानी, वे सभी "क्रॉस-संक्रमित" करने की क्षमता की विशेषता रखते हैं। नोड्यूल बैक्टीरिया की विशिष्टता उनके वर्गीकरण को रेखांकित करती है।

नोड्यूल बैक्टीरिया की विशिष्टता एक पौधे या उनके एक समूह के लिए उनके दीर्घकालिक अनुकूलन और इस संपत्ति के आनुवंशिक संचरण के परिणामस्वरूप उत्पन्न हुई। इस संबंध में, क्रॉस-संक्रमण समूह के भीतर पौधों के लिए नोड्यूल बैक्टीरिया की एक अलग अनुकूलन क्षमता भी है। इस प्रकार, अल्फाल्फा नोड्यूल बैक्टीरिया मीठे तिपतिया घास में नोड्यूल बना सकते हैं। फिर भी, वे अल्फाल्फा के लिए अधिक अनुकूलित हैं, और स्वीट क्लोवर बैक्टीरिया स्वीट क्लोवर के लिए अधिक अनुकूलित हैं।

नोड्यूल बैक्टीरिया के साथ फलीदार पौधों की जड़ प्रणाली के संक्रमण की प्रक्रिया में, सूक्ष्मजीवों के विषाणु का बहुत महत्व है। यदि विशिष्टता बैक्टीरिया की कार्रवाई के स्पेक्ट्रम को निर्धारित करती है, तो नोड्यूल बैक्टीरिया का विषाणु इस स्पेक्ट्रम के भीतर उनकी क्रिया की गतिविधि को दर्शाता है। विषाणु नोड्यूल बैक्टीरिया की जड़ के ऊतकों में प्रवेश करने, वहां गुणा करने और नोड्यूल के गठन का कारण बनने की क्षमता को संदर्भित करता है।

एक महत्वपूर्ण भूमिका न केवल पौधे की जड़ों में घुसने की क्षमता से, बल्कि इस पैठ की गति से भी निभाई जाती है।

नोड्यूल बैक्टीरिया के एक तनाव के विषाणु को निर्धारित करने के लिए, नोड्यूल के गठन का कारण बनने की क्षमता स्थापित करना आवश्यक है। किसी भी नस्ल के विषाणु की कसौटी बैक्टीरिया की न्यूनतम संख्या हो सकती है जो अन्य उपभेदों की तुलना में जड़ों का अधिक जोरदार संक्रमण प्रदान करती है, जो नोड्यूल के गठन में परिणत होती है।

चावल। 5

मिट्टी में, अन्य उपभेदों की उपस्थिति में, अधिक विषाणुजनित तनाव हमेशा पौधे को पहले संक्रमित नहीं करेगा। इस मामले में, किसी को अपनी प्रतिस्पर्धी क्षमता को ध्यान में रखना चाहिए, जो अक्सर प्राकृतिक परिस्थितियों में पौरुष की संपत्ति को छुपाता है।

यह आवश्यक है कि विषाणुजनित उपभेदों में भी प्रतिस्पर्धात्मकता हो, अर्थात, वे न केवल स्थानीय सैप्रोफाइटिक माइक्रोफ्लोरा के प्रतिनिधियों के साथ, बल्कि नोड्यूल बैक्टीरिया के अन्य उपभेदों के साथ भी सफलतापूर्वक प्रतिस्पर्धा कर सकते हैं। एक नस्ल की प्रतिस्पर्धात्मकता का एक संकेतक पौधों की जड़ों पर नोड्यूल्स की कुल संख्या के प्रतिशत के रूप में इसके द्वारा गठित नोड्यूल्स की संख्या है।

नोड्यूल बैक्टीरिया की एक महत्वपूर्ण संपत्ति उनकी गतिविधि (दक्षता) है, अर्थात। आणविक नाइट्रोजन को आत्मसात करने और इसमें मेजबान पौधे की जरूरतों को पूरा करने के लिए फलीदार पौधों के साथ सहजीवन की क्षमता। इस बात पर निर्भर करता है कि नोड्यूल बैक्टीरिया फलियां की उपज में वृद्धि में किस हद तक योगदान करते हैं, उन्हें आमतौर पर सक्रिय (प्रभावी), निष्क्रिय (अप्रभावी) और निष्क्रिय (अप्रभावी) में विभाजित किया जाता है।

लेग्यूमिनस पौधे की दूसरी प्रजाति के सहजीवन में एक मेजबान पौधे के लिए निष्क्रिय बैक्टीरिया का एक तनाव काफी प्रभावी हो सकता है। इसलिए, इसकी प्रभावशीलता के संदर्भ में एक तनाव को चिह्नित करते समय, यह हमेशा इंगित किया जाना चाहिए कि किस मेजबान पौधे की प्रजातियों के संबंध में इसका प्रभाव प्रकट होता है।

नोड्यूल बैक्टीरिया की गतिविधि उनकी स्थायी संपत्ति नहीं है। अक्सर प्रयोगशाला अभ्यास में, नोड्यूल बैक्टीरिया की संस्कृतियों में गतिविधि का नुकसान होता है। इस मामले में, या तो पूरी संस्कृति की गतिविधि खो जाती है, या कम गतिविधि वाली अलग-अलग कोशिकाएं दिखाई देती हैं। नोड्यूल बैक्टीरिया की गतिविधि में कमी कुछ एंटीबायोटिक्स, अमीनो एसिड की उपस्थिति में होती है। नोड्यूल बैक्टीरिया की गतिविधि के नुकसान के कारणों में से एक फेज का प्रभाव हो सकता है। पारित होने से, यानी, बार-बार मेजबान पौधे (एक विशेष पौधे प्रजातियों के अनुकूलन) के माध्यम से बैक्टीरिया को पारित करके, अप्रभावी लोगों से प्रभावी उपभेदों को प्राप्त करना संभव है।

चावल। 6 - इलेक्ट्रॉन सूक्ष्म परीक्षण के दौरान जड़ के बालों की सतह पर दानेदार पदार्थ की एक परत (1) (पी. डार्ट, एफ. मर्सर के अनुसार, आवर्धन X 30,000) और एक घिनौनी जूगली परत (2), जिसमें तिपतिया घास की जड़ के बाल होते हैं डूबे हुए, एक प्रकाश सूक्ष्मदर्शी के नीचे (ज़ूम x 80)

गामा किरणों के संपर्क में आने से बढ़ी हुई दक्षता के साथ तनाव प्राप्त करना संभव हो जाता है। एक निष्क्रिय स्ट्रेन से अल्फाल्फा नोड्यूल बैक्टीरिया के अत्यधिक सक्रिय रेडियोम्यूटेंट्स के उद्भव के ज्ञात मामले हैं। आयनकारी विकिरण का उपयोग, जिसका कोशिका की आनुवंशिक विशेषताओं में परिवर्तन पर सीधा प्रभाव पड़ता है, सभी संभावना में, नोड्यूल बैक्टीरिया के अत्यधिक सक्रिय उपभेदों के चयन में एक आशाजनक तकनीक हो सकती है।

नोड्यूल बैक्टीरिया के साथ एक फलीदार पौधे का संक्रमण - नोड्यूल बैक्टीरिया के साथ जड़ प्रणाली के संक्रमण की सामान्य प्रक्रिया को सुनिश्चित करने के लिए, जड़ क्षेत्र में काफी बड़ी संख्या में व्यवहार्य जीवाणु कोशिकाओं का होना आवश्यक है।

एक फलीदार पौधे की जड़ प्रणाली के विकास के दौरान, जड़ की सतह पर नोड्यूल बैक्टीरिया का गुणन जड़ स्राव से प्रेरित होता है। रूट कैप्स और बालों के विनाश उत्पाद भी उपयुक्त सब्सट्रेट के साथ नोड्यूल बैक्टीरिया प्रदान करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।

जड़ की सतह पर श्लेष्म पदार्थ (मैट्रिक्स) की एक परत होती है, जो राइजोस्फीयर में बैक्टीरिया की उपस्थिति की परवाह किए बिना बनती है। लाइट-ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप के तहत जांच करने पर यह परत स्पष्ट रूप से दिखाई देती है। इनोक्यूलेशन के बाद नोड्यूल बैक्टीरिया आमतौर पर इस परत की ओर भागते हैं और जड़ के उत्तेजक प्रभाव के कारण उसमें जमा हो जाते हैं, जो 30 मिमी तक की दूरी पर भी प्रकट होता है।

पौधे की जड़ में नोड्यूल बैक्टीरिया के प्रवेश के तंत्र के बारे में कई परिकल्पनाएँ हैं। उनमें से सबसे दिलचस्प निम्नलिखित हैं। एक परिकल्पना के लेखक कहते हैं कि नोड्यूल बैक्टीरिया एपिडर्मल और कॉर्टिकल टिश्यू (विशेष रूप से उन जगहों पर जहां पार्श्व जड़ें बंद हो जाती हैं) को नुकसान पहुंचाकर जड़ में घुस जाते हैं। इस परिकल्पना को ब्रिल (1888) के शोध के आधार पर सामने रखा गया था, जिसने फलीदार पौधों में पहले नोड्यूल बैक्टीरिया के निलंबन में डूबी सुई से जड़ों को छेद कर नोड्यूल्स का निर्माण किया था। एक विशेष मामले के रूप में, ऐसा कार्यान्वयन पथ काफी वास्तविक है। उदाहरण के लिए, मूंगफली के पिंड मुख्य रूप से जड़ शाखाओं के कुल्हाड़ियों में स्थित होते हैं, जो पार्श्व जड़ों के अंकुरण के दौरान अंतराल के माध्यम से जड़ में नोड्यूल बैक्टीरिया के प्रवेश का सुझाव देते हैं।

एक दिलचस्प और निराधार परिकल्पना नहीं है, जड़ के बालों के माध्यम से नोड्यूल बैक्टीरिया का जड़ के ऊतकों में प्रवेश। अधिकांश शोधकर्ताओं द्वारा रूट रोम के माध्यम से नोड्यूल बैक्टीरिया के मार्ग को मान्यता दी गई है।

यह संभव है कि नोड्यूल बैक्टीरिया युवा जड़ युक्तियों के एपिडर्मल कोशिकाओं के माध्यम से जड़ में प्रवेश कर सकते हैं। प्राज़्मोव्स्की (1889) के अनुसार, बैक्टीरिया केवल युवा कोशिका भित्ति (जड़ के बाल या एपिडर्मल कोशिकाओं) के माध्यम से जड़ में प्रवेश कर सकते हैं और रासायनिक रूप से परिवर्तित या कोर्टेक्स की कॉर्क परत पर काबू पाने में पूरी तरह से अक्षम हैं। यह समझा सकता है कि नोड्यूल आमतौर पर मुख्य जड़ के युवा वर्गों और उभरती पार्श्व जड़ों पर विकसित होते हैं।

हाल ही में, ऑक्सिन परिकल्पना को काफी लोकप्रियता मिली है। इस परिकल्पना के लेखकों का मानना ​​है कि नोड्यूल बैक्टीरिया ट्रिप्टोफैन से पी-इंडोलेसेटिक एसिड (हेटेरोऑक्सिन) के संश्लेषण को उत्तेजित करके जड़ में प्रवेश करते हैं, जो हमेशा पौधों की जड़ के स्राव में मौजूद होता है। हेटेरोआक्सिन की उपस्थिति जड़ के बालों की वक्रता से जुड़ी होती है, जो आमतौर पर तब देखी जाती है जब जड़ प्रणाली नोड्यूल बैक्टीरिया से संक्रमित होती है।

चावल। 7

पौधे के संक्रमण के समय बीटा-इंडोलाइलैसेटिक एसिड का स्रोत, जाहिर है, केवल पौधे ही नहीं हैं जो जड़ प्रणाली के माध्यम से ट्रिप्टोफैन को स्रावित करते हैं, जो रूट नोड्यूल सहित कई प्रकार के बैक्टीरिया बीटा-इंडोलिलेसेटिक एसिड में परिवर्तित हो सकते हैं। नोड्यूल बैक्टीरिया स्वयं, और संभवतः रूट ज़ोन में रहने वाले अन्य प्रकार के मिट्टी के सूक्ष्मजीव, हेटेरोएक्सिन के संश्लेषण में भी भाग ले सकते हैं।

हेटेरोआक्सिन की क्रिया विशिष्ट नहीं है और केवल फलियां ही नहीं, बल्कि विभिन्न पौधों की प्रजातियों में जड़ के बालों की वक्रता का कारण बनती है। इसी समय, नोड्यूल बैक्टीरिया केवल महत्वपूर्ण चयनात्मकता प्रदर्शित करते हुए, केवल फलीदार पौधों में जड़ के बालों की वक्रता का कारण बनते हैं। यदि विचाराधीन प्रभाव केवल β-इंडोलेसेटिक एसिड द्वारा निर्धारित किया गया था, तो ऐसी विशिष्टता मौजूद नहीं होगी। इसके अलावा, नोड्यूल बैक्टीरिया के प्रभाव में जड़ के बालों में परिवर्तन की प्रकृति हेटेरोएक्सिन के प्रभाव से कुछ अलग है।

यह भी ध्यान दिया जाना चाहिए कि कुछ मामलों में, बिना मुड़े जड़ के बाल संक्रमण के संपर्क में आते हैं। टिप्पणियों से पता चलता है कि अल्फाल्फा और मटर में, 60-70% जड़ के बाल मुड़े और मुड़े हुए होते हैं, और तिपतिया घास में - लगभग 50%। तिपतिया घास की कुछ प्रजातियों में, यह प्रतिक्रिया संक्रमित बालों के 1/4 से अधिक में नहीं देखी जाती है। वक्रता की प्रतिक्रिया में, जाहिर है, जड़ के बालों की स्थिति का बहुत महत्व है। बैक्टीरिया द्वारा उत्पादित पदार्थों की क्रिया के प्रति बढ़ते हुए मूल बाल सबसे अधिक संवेदनशील होते हैं।

चावल। 8

नोड्यूल नाइट्रोजनस जीवाणु फली

एक अन्य परिकल्पना पर ध्यान दिया जाना चाहिए, जिसके अनुसार नोड्यूल बैक्टीरिया जड़ के बालों की सतह पर उंगली जैसी फलाव के निर्माण के दौरान जड़ में प्रवेश करते हैं। इस परिकल्पना की पुष्टि करने वाले रूट हेयर सेक्शन का एक इलेक्ट्रॉन विवर्तन पैटर्न छतरी के हैंडल के रूप में एक रूट हेयर को मुड़ा हुआ दिखाता है, जिसके मोड़ में नोड्यूल बैक्टीरिया का जमाव होता है। नोड्यूल बैक्टीरिया जैसे कि जड़ के बालों (पिनोसाइटोसिस के समान) द्वारा खींचे (निगल) जाते हैं।

चावल। 9 - गांठदार जीवाणुओं की उपस्थिति में फलीदार पौधों की जड़ के बालों की वक्रता: 1.2 - स्टोल, x 120; 3 - जड़ के बालों के माध्यम से अल्ट्राथिन सेक्शन। बढ़ा हुआ X 10,000 (के. सलमान और जी. फारेस के अनुसार)

सभी प्रकार के फलीदार पौधों में जड़ के ऊतकों में नोड्यूल बैक्टीरिया की शुरूआत की प्रक्रिया समान होती है और इसमें दो चरण होते हैं। पहले चरण में जड़ के बालों का संक्रमण होता है। दूसरे चरण में, नोड्यूल गठन की प्रक्रिया गहनता से आगे बढ़ती है। विभिन्न पौधों की प्रजातियों में चरणों की अवधि अलग-अलग होती है: ट्राइफोलियम फ्रैजिफेरम में पहला चरण 6 दिनों तक रहता है, ट्राइफोलियम निग्रेसेन्स में - 3 दिन। कुछ मामलों में चरणों के बीच की सीमाओं का पता लगाना बहुत मुश्किल होता है। जड़ के बालों में नोड्यूल बैक्टीरिया का सबसे गहन परिचय पौधे के विकास के शुरुआती चरणों में होता है। दूसरा चरण नोड्यूल्स के बड़े पैमाने पर गठन के दौरान समाप्त होता है। अक्सर, जड़ों के बालों में नोड्यूल बैक्टीरिया का प्रवेश जड़ों पर नोड्यूल बनने के बाद भी जारी रहता है। यह तथाकथित अधिक या अतिरिक्त संक्रमण इसलिए होता है क्योंकि बालों का संक्रमण लंबे समय तक नहीं रुकता है। संक्रमण के बाद के चरणों में, नोड्यूल आमतौर पर जड़ के नीचे स्थित होते हैं।

जड़ में प्रवेश करने के बाद (जड़ के बाल, एपिडर्मल सेल, जड़ क्षति के स्थानों के माध्यम से), नोड्यूल बैक्टीरिया फिर पौधे की जड़ के ऊतकों में चले जाते हैं। सबसे आसानी से, बैक्टीरिया इंटरसेलुलर स्पेस से गुजरते हैं।

या तो एक एकल कोशिका या जीवाणु कोशिकाओं का एक समूह जड़ के ऊतकों में प्रवेश कर सकता है। यदि एक अलग कोशिका पेश की गई है, तो यह ऊतक के माध्यम से एकल कोशिका के रूप में आगे बढ़ना जारी रख सकती है। एकल कोशिकाओं द्वारा जड़ संक्रमण का तरीका ल्यूपिन पौधों की विशेषता है।

हालांकि, ज्यादातर मामलों में, हमलावर कोशिका, सक्रिय रूप से गुणा, तथाकथित संक्रामक धागे (या संक्रामक टीजी) बनाती है और पहले से ही ऐसे धागे के रूप में पौधे के ऊतकों में चली जाती है।

एक प्रकाश सूक्ष्मदर्शी में संक्रमण प्रक्रिया के अध्ययन के आधार पर शब्द "संक्रमण सूत्र" उत्पन्न हुआ। बीजेरिन्क के काम से शुरू होकर, संक्रमण के धागे को एक घिनौने हाइफे-जैसे द्रव्यमान के रूप में माना जाने लगा

गठन की विधि के अनुसार, फलीदार पौधों के नोड्यूल्स को दो प्रकारों में विभाजित किया जाता है: पहला प्रकार - पेरीसाइकल (जड़ परत) की कोशिकाओं के विभाजन के दौरान नोड्यूल उत्पन्न होते हैं, जो आमतौर पर प्रोटोक्साइलम के खिलाफ स्थित होते हैं (पहली बार वाहिकाओं के निर्माण के लिए समय में) ) - पिंड के अंतर्जात प्रकार के गठन; टाइप 2 - कॉर्टेक्स और एंडोडर्म (प्राथमिक कॉर्टेक्स की आंतरिक परत) के पैरेन्काइमल कोशिकाओं में रोगज़नक़ की शुरूआत के परिणामस्वरूप नोड्यूल रूट कॉर्टेक्स से उत्पन्न होते हैं - एक बाहरी प्रकार का नोड्यूल गठन।

चावल। 10 - फलीदार पौधों के नोड्यूल ऊतक के माध्यम से अनुभाग: 1 - मटर के नोड्यूल के माध्यम से क्रॉस सेक्शन। नोड्यूल में संवहनी ऊतक के भेदभाव की शुरुआत (जी बॉन्ड के अनुसार); डी - रैंक के नोड्यूल के माध्यम से अनुदैर्ध्य खंड। बढ़ा हुआ x90

प्रकृति में, बाद वाला प्रकार प्रबल होता है। जड़ के केंद्रीय सिलेंडर के ऊतक केवल अंतर्जात और बहिर्जात दोनों प्रकार के पिंडों के संवहनी तंत्र के निर्माण में भाग लेते हैं।

नोड्यूल और लेटरल रूट फॉर्मेशन की प्रकृति में अंतर विशेष रूप से सेराडेला में स्पष्ट रूप से देखा गया है, क्योंकि इस पौधे की मुख्य जड़ के कॉर्टिकल ऊतक - पहले नोड्यूल की साइट - में कोशिकाओं की एक अपेक्षाकृत छोटी परत होती है और नोड्यूल बहुत दिखाई देते हैं। बैक्टीरिया के साथ जड़ के संक्रमण के तुरंत बाद। वे पहले जड़ पर चपटा प्रोट्रूशियंस बनाते हैं, जिससे उन्हें पार्श्व जड़ों के शंक्वाकार प्रोट्रूशियंस से अलग करना संभव हो जाता है। कई संरचनात्मक विशेषताओं में नोड्यूल पार्श्व जड़ों से भिन्न होते हैं: एक केंद्रीय सिलेंडर, रूट कैप और एपिडर्मिस की अनुपस्थिति, और नोड्यूल को कवर करने वाली छाल की एक महत्वपूर्ण परत की उपस्थिति।

चावल। ग्यारह - अंतःकोशिकीय संक्रमण एक जेब (दाएं) और एक मशाल (बाएं) के रूप में नोड्यूल बैक्टीरिया के साथ होता है। तीर एक जीवाणु कोशिका को दर्शाता है जो पौधे की कोशिका के कोशिका द्रव्य में प्रवेश करने की तैयारी कर रहा है। बढ़ा हुआ एक्स 20,000

फलीदार पौधों के पिंड का निर्माण उस अवधि के दौरान होता है जब जड़ में अभी भी एक प्राथमिक संरचना होती है। यह संक्रामक धागों के सिरों से 2-3 परतों की दूरी पर स्थित कॉर्टिकल कोशिकाओं के विभाजन से शुरू होता है। संक्रामक धागों द्वारा प्रवेश की गई प्रांतस्था की परतें अपरिवर्तित रहती हैं। उसी समय, सेराडेला में, कॉर्टिकल कोशिकाओं का विभाजन सीधे संक्रमित जड़ के बालों के नीचे होता है, जबकि मटर में, कोशिका विभाजन केवल कॉर्टेक्स की अंतिम परत में नोट किया जाता है।

एक रेडियल ऊतक संरचना के गठन के साथ विभाजन आंतरिक कोर कोशिकाओं तक जारी रहता है। यह एक विशिष्ट दिशा के बिना, बेतरतीब ढंग से होता है, और इसके परिणामस्वरूप, नोड्यूल का एक मेरिस्टेम (शैक्षिक ऊतकों की एक प्रणाली) उत्पन्न होता है, जिसमें छोटे दानेदार कोशिकाएं होती हैं।

प्रांतस्था की विभाजित कोशिकाएं बदल जाती हैं: नाभिक गोल होते हैं और आकार में वृद्धि होती है, विशेष रूप से नाभिक। माइटोसिस के बाद, नाभिक फैल जाते हैं और अपना मूल रूप लिए बिना फिर से विभाजित होने लगते हैं।

एक द्वितीयक विभज्योतक प्रकट होता है। जल्द ही, एंडोडर्म और पेरिसाइकल में, आरंभिक विभाजन के लक्षण दिखाई देते हैं, जो पूर्व बाहरी कोशिकाओं में मुख्य रूप से स्पर्शरेखा सेप्टा द्वारा होता है। यह विभाजन अंत में सामान्य मेरिस्टेमेटिक कॉम्प्लेक्स तक फैला हुआ है, जिनमें से छोटी कोशिकाएँ लम्बी होती हैं, रिक्तिकाएँ गायब हो जाती हैं, नाभिक अधिकांश कोशिका को भर देता है। तथाकथित प्राथमिक नोड्यूल बनता है, कोशिकाओं के प्लाज्मा में जिनमें नोड्यूल बैक्टीरिया अनुपस्थित होते हैं, क्योंकि इस स्तर पर वे अभी भी संक्रमण के धागे के अंदर हैं। जबकि प्राथमिक नोड्यूल का गठन किया जा रहा है, संक्रमण धागे कई बार बाहर निकलते हैं और या तो कोशिकाओं के बीच - अंतरकोशिकीय रूप से, या कोशिकाओं के माध्यम से - अंतःकोशिकीय रूप से - और बैक्टीरिया पेश कर सकते हैं।

चावल। 12 - नोड्यूल बैक्टीरिया के साथ इंट्रासेल्युलर संक्रामक धागे: 1 - अनुदैर्ध्य खंड (डी। गुडचाइल्ड और एफ। बर्जर्सन के अनुसार), 2 - क्रॉस सेक्शन। दूर चला गया, x 35000

उनमें नोड्यूल बैक्टीरिया के सक्रिय प्रजनन के कारण इंटरसेलुलर संक्रामक धागे अक्सर एक विचित्र आकार प्राप्त करते हैं - वे जेब (डायवर्टिकुला) या मशालों के रूप में बनते हैं।

कोशिका से कोशिका में संक्रमण धागों की आवाजाही की प्रक्रिया पूरी तरह से स्पष्ट नहीं है। जाहिर तौर पर, संक्रामक धागे, जैसा कि कनाडाई सूक्ष्म जीवविज्ञानी डी। जॉर्डन का मानना ​​​​है, पौधे के ऊतकों के अंतरकोशिकीय स्थानों में नग्न श्लेष्म किस्में के रूप में घूमते हैं, जब तक कि कुछ अभी भी अकथनीय कारणों के कारण, वे आसन्न कोशिकाओं के साइटोप्लाज्म में प्रवेश करना शुरू कर देते हैं।

कुछ मामलों में, संक्रमण धागे का आक्रमण एक में होता है, कुछ मामलों में - प्रत्येक पड़ोसी कोशिका में। इन अंतर्वलित ट्यूबलर गुहाओं (डायवर्टिकुला) के माध्यम से, बलगम प्रवाह में संलग्न धागे की सामग्री। संक्रामक धागों की सबसे सक्रिय वृद्धि आमतौर पर पादप कोशिका के केंद्रक के पास होती है। धागे का प्रवेश नाभिक के संचलन के साथ होता है, जो संक्रमण के स्थल की ओर बढ़ता है, बढ़ता है, आकार बदलता है और पतित होता है। इसी तरह की तस्वीर एक फंगल संक्रमण में देखी जाती है, जब नाभिक अक्सर आक्रमणकारी हाइप की ओर भागता है, सबसे बड़ी शारीरिक गतिविधि के स्थान के रूप में क्षति के लिए आकर्षित होता है, धागे के करीब आता है, सूज जाता है और ढह जाता है। जाहिर है, यह संक्रमण के लिए पौधे की प्रतिक्रिया की विशेषता है।

वार्षिक पौधों में, संक्रामक धागे आमतौर पर जड़ के संक्रमण की पहली अवधि के दौरान, बारहमासी पौधों में - विकास की लंबी अवधि के दौरान दिखाई देते हैं।

चावल। 13

बैक्टीरिया को अलग-अलग समय पर और अलग-अलग तरीकों से संक्रमण के धागे से छोड़ा जा सकता है। बैक्टीरिया का बाहर निकलना, एक नियम के रूप में, एक बहुत लंबी प्रक्रिया है, खासकर बारहमासी पौधों में। आम तौर पर, मेजबान संयंत्र के साइटोप्लाज्म में संक्रमण धागे से बैक्टीरिया की रिहाई आंतरिक दबाव से जुड़ी होती है जिसके परिणामस्वरूप धागे में बैक्टीरिया के गहन गुणन और बलगम का उत्सर्जन होता है। कभी-कभी संक्रमण धागे के बलगम से घिरे समूहों में बैक्टीरिया धागे से बाहर निकल जाते हैं। पुटिकाओं (वेसिकुलर फॉर्मेशन) के रूप में। चूंकि पुटिकाओं में झिल्ली नहीं होती है, इसलिए उनमें से बैक्टीरिया का बाहर निकलना बहुत आसान होता है। नोड्यूल बैक्टीरिया भी पौधों की कोशिकाओं में अंतरकोशिकीय स्थानों से अकेले प्रवेश कर सकते हैं।

नोड्यूल बैक्टीरिया जो संक्रमण धागे से उभरे हैं, मेजबान ऊतक में गुणा करना जारी रखते हैं। इस अवधि के दौरान उनका प्रजनन संकुचन विभाजन द्वारा होता है। अधिकांश बैक्टीरिया कोशिका के साइटोप्लाज्म में गुणा करते हैं, न कि संक्रमण धागे में। संक्रमित कोशिकाएं भविष्य के बैक्टेरॉइड ऊतक को जन्म देती हैं।

नोड्यूल बैक्टीरिया की तेजी से गुणा करने वाली कोशिकाओं से भरे हुए, पौधे की कोशिकाएं गहन रूप से विभाजित होने लगती हैं। संक्रमित कोशिकाओं के माइटोटिक विभाजन के समय, नोड्यूल बैक्टीरिया मातृ कोशिका के दो विपरीत ध्रुवों पर जमा हो सकते हैं और निष्क्रिय रूप से संतति कोशिकाओं में प्रवेश कर सकते हैं। प्रत्येक असंक्रमित कोशिकाएं नोड्यूल बैक्टीरिया के एक मजबूत उत्तेजक प्रभाव के तहत होती हैं और परिणामस्वरूप, विभाजित भी होती हैं। विभज्योतक कोशिकाओं के इस शक्तिशाली माइटोटिक विभाजन के कारण, गांठदार बैक्टीरिया गांठदार ऊतकों में फैल जाते हैं और जीवाणुभ क्षेत्र का आयतन बढ़ जाता है।

सघन रूप से पड़ी हुई और सक्रिय रूप से विभाजित होने वाली कोशिकाओं से मिलकर संक्रमित ऊतक, पहले एक काटे गए शंकु के आकार का होता है। इसके बाद, इस शंकु के क्रमिक विकास और एक साथ विभाजन और मेरिस्टेमेटिक कोशिकाओं के विकास के कारण, गांठदार ऊतक बढ़ता है, इसके शंकु आकार को खो देता है।

इस प्रकार, कोर कोशिकाओं के रेडियल और स्पर्शरेखा विभाजन के परिणामस्वरूप नोड्यूल पहले बढ़ता है, और फिर उनके आकार और एक साथ विभाजन में वृद्धि के कारण। पादप कोशिकाओं के पूरी तरह से बैक्टीरिया से भर जाने के बाद, माइटोसिस रुक जाता है। हालांकि, कोशिकाएं आकार में वृद्धि जारी रखती हैं और अक्सर अत्यधिक लम्बी होती हैं। उनका आकार असंक्रमित पौधों की कोशिकाओं की तुलना में कई गुना बड़ा होता है, जो नोड्यूल के बैक्टेरॉइड क्षेत्र में उनके बीच स्थित होते हैं।

एक फलीदार पौधे की जड़ के साथ एक युवा नोड्यूल का कनेक्शन संवहनी-रेशेदार बंडलों के लिए धन्यवाद किया जाता है। पहली बार, संवहनी रेशेदार बंडल एम.एस. द्वारा देखे गए थे। वोरोनिन (1866)। विभिन्न प्रकार के फलीदार पौधों की गांठों में संवहनी तंत्र के होने का समय अलग-अलग होता है। तो, सोयाबीन नोड्यूल्स में, संवहनी बंडलों के विकास की शुरुआत गाय के पैरेन्काइमा की दो परतों में नोड्यूल बैक्टीरिया के प्रवेश के क्षण के साथ मेल खाती है। नोड्यूल की वृद्धि के साथ, संचालन प्रणाली बढ़ती है, शाखाएं होती हैं, और जीवाणुभ क्षेत्र को घेर लेती हैं।

संवहनी प्रणाली के भेदभाव की प्रक्रिया के समानांतर, प्राथमिक नोड्यूल की बाहरी परत से नोड्यूल एंडोडर्म बनता है। फिर नोड्यूल गोल होता है, इसकी परिधीय कोशिका परत नोड्यूल छाल से घिरी होती है।

रूट एपिडर्मिस टूट जाता है, और नोड्यूल का विकास और आकार में वृद्धि जारी रहती है।

परिपक्व पिंडों के अनुदैर्ध्य वर्गों पर एक प्रकाश सूक्ष्मदर्शी का उपयोग करते हुए, ऊतक विभेदन के 4 विशिष्ट क्षेत्रों को आमतौर पर स्पष्ट रूप से प्रतिष्ठित किया जाता है: कॉर्टेक्स, मेरिस्टेम, बैक्टेरॉइड ज़ोन और संवहनी प्रणाली। सभी नोड्यूल ऊतक एक्रोपेटल अनुक्रम में अंतर करते हैं क्योंकि नई कोशिकाएं मेरिस्टेम द्वारा शुरू की जाती हैं।

चावल। 14

नोड्यूल छाल - नोड्यूल का खोल, जो एक सुरक्षात्मक कार्य करता है। छाल में असंक्रमित पैरेन्काइमल कोशिकाओं की कई पंक्तियाँ होती हैं, जिनका आकार और विशेषताएँ विभिन्न फलियों में भिन्न होती हैं। सबसे अधिक बार, प्रांतस्था की कोशिकाओं में एक लम्बी आकृति होती है और नोड्यूल की अन्य कोशिकाओं की तुलना में बड़ी होती है।

चावल। 15

बारहमासी वुडी प्रजातियों के नोड्यूल्स की छाल में, रेजिन, टैनिन और टैनिन युक्त कॉर्क झिल्ली वाली कोशिकाएं अक्सर पाई जाती हैं।

नोड्यूल मेरिस्टेम प्रांतस्था की कोशिकाओं के नीचे स्थित है और असंक्रमित कोशिकाओं को भी गहन रूप से विभाजित करने का एक क्षेत्र है। गुत्थी के विभज्योतक की विशेषता सघन दूरी, अंतरकोशिकीय रिक्त स्थान के बिना, अनियमित आकार की छोटी पतली दीवार वाली कोशिकाओं से होती है। नोड्यूल मेरिस्टेम कोशिकाएं अन्य प्रकार के मेरिस्टेमेटिक ऊतक (रूट टॉप, स्टेम टॉप) की कोशिकाओं के समान होती हैं। नोड्यूल मेरिस्टेम कोशिकाओं में राइबोसोम, गोल्गी बॉडी, प्रोटोप्लास्टिड्स, माइटोकॉन्ड्रिया और अन्य संरचनाओं के साथ घने, बारीक दानेदार साइटोप्लाज्म होते हैं। छोटी-छोटी रसधानियाँ होती हैं। साइटोप्लाज्म के केंद्र में एक परमाणु झिल्ली, छिद्र और एक स्पष्ट रूप से परिभाषित नाभिक के साथ एक बड़ा नाभिक होता है। विभज्योतक कोशिकाओं का कार्य नोडल कॉर्टेक्स, बैक्टेरॉइड क्षेत्र और संवहनी तंत्र की कोशिकाओं का निर्माण करना है। मेरिस्टेम के स्थान के आधार पर, नोड्यूल में विभिन्न प्रकार के आकार होते हैं: गोलाकार (मटर, बीन्स, सेराडेला, मूंगफली) या बेलनाकार (अल्फाल्फा, वेच, रैंक, बबूल, तिपतिया घास)। मेरिस्टेम, नोड्यूल की परिधि के साथ अलग-अलग क्षेत्रों में स्थित है, ल्यूपिन में मफ-जैसे नोड्यूल के गठन की ओर जाता है।

नोड्यूल मेरिस्टेम लंबे समय तक कार्य करता है, यहां तक ​​कि नोड्यूल नेक्रोसिस के दौरान भी, जब वे पहले से ही जीवित जीवाणु द्रव्यमान से भरे होते हैं और पौधों की कोशिकाओं को नष्ट कर देते हैं।

एक नोड्यूल का बैक्टेरॉइड ज़ोन इसके मध्य भाग पर कब्जा कर लेता है और नोड्यूल के कुल शुष्क द्रव्यमान का 16 से 50% तक बना देता है। नोड्यूल गठन की पहली अवधि में, यह अनिवार्य रूप से एक जीवाणु क्षेत्र है, क्योंकि यह जीवाणु कोशिकाओं से भरा होता है जो विकास के जीवाणु चरण के बजाय बैक्टीरिया में होते हैं। फिर भी, जब बैक्टीरिया युक्त नोड्यूल टिशू ज़ोन की बात आती है, तो इसे बैक्टेरॉइड कहने की प्रथा है।

नोड्यूल के बैक्टेरॉइड क्षेत्र में मुख्य रूप से नोड्यूल बैक्टीरिया से संक्रमित कोशिकाएं होती हैं और आंशिक रूप से उनसे सटे असंक्रमित कोशिकाएं होती हैं, जो पिगमेंट, टैनिन और शरद ऋतु से - स्टार्च से भरी होती हैं।

चावल। 16 - फलीदार पौधों में गांठों का रूप: 1, 2 - मटर; 3, 6 (दाएं) - ल्यूपिन; 4 - मूंगफली (ई। श्विंगहैमर के अनुसार); 5 - रैंक, क्लॉवर, विकी, 6 (बाएं) - अल्फाल्फा (जे तिथि के अनुसार); 7 - विभिन्न प्रकार के जंगली फलीदार पौधे (ए.आर. वर्नर, एन.वाईए. गोर्डिएन्को के अनुसार)

नोड्यूल बैक्टीरिया के प्रभावी उपभेदों द्वारा गठित नोड्यूल्स में, अप्रभावी उपभेदों की शुरूआत पर गठित नोड्यूल्स की तुलना में बैक्टेरॉइड ज़ोन की औसत सापेक्ष मात्रा अधिक होती है।

कुछ मामलों में, जीवाणुभ क्षेत्र की मात्रा नोड्यूल जीवन की प्रारंभिक अवधि में अधिकतम तक पहुंच जाती है और बाद में अपेक्षाकृत स्थिर रहती है। बैक्टेरॉइड ज़ोन संक्रामक धागों के घने नेटवर्क द्वारा प्रवेश किया जाता है, और परिधि के साथ संवहनी रेशेदार बंडलों से घिरा होता है।

विभिन्न प्रकार की फलियों की गांठों में जीवाणुभों का रूप अलग-अलग हो सकता है। तो, विकी, रैंक और मटर में, वे दो-शाखाओं वाले या कांटा वाले होते हैं। तिपतिया घास और सैनफॉइन के लिए, छोले के लिए जीवाणुओं का प्रमुख रूप गोलाकार, नाशपाती के आकार का, सूजा हुआ, अंडाकार और गोल होता है। बीन, सेराडेला, बर्ड-फुट और ल्यूपिन के बैक्टेरॉइड्स का आकार लगभग छड़ के आकार का होता है।

नाभिक और रसधानियों के मध्य क्षेत्र को छोड़कर, बैक्टेरॉइड अधिकांश पौधे कोशिका को भरते हैं। इस प्रकार, गुलाबी रंग के नोड्यूल के बैक्टेरॉइड ज़ोन में बैक्टेरॉइड्स का प्रतिशत नोड्यूल बैक्टीरिया की कुल संख्या का 94.2 है। बैक्टेरॉइड कोशिकाएं जीवाणु कोशिकाओं की तुलना में 3-5 गुना बड़ी होती हैं।

चावल। 17

नोड्यूल बैक्टीरिया के बैक्टेरॉइड इस तथ्य के कारण विशेष रुचि रखते हैं कि वे वायुमंडलीय नाइट्रोजन के गहन बंधन की अवधि के दौरान फलीदार पौधों के नोड्यूल के लगभग एकमात्र निवासी हैं। कुछ शोधकर्ता बैक्टेरॉइड्स को पैथोलॉजिकल अपक्षयी रूप मानते हैं और नाइट्रोजन निर्धारण की प्रक्रिया को नोड्यूल बैक्टीरिया के बैक्टेरॉइड रूप से संबद्ध नहीं करते हैं। अधिकांश शोधकर्ता पाते हैं कि बैक्टेरॉइड नोड्यूल बैक्टीरिया के सबसे व्यवहार्य और सक्रिय रूप हैं और फलियां वायुमंडलीय नाइट्रोजन को केवल उनकी भागीदारी से ठीक करती हैं।

चावल। 18

नोड्यूल का संवहनी तंत्र बैक्टीरिया और मेजबान पौधे के बीच एक लिंक प्रदान करता है। संवहनी बंडलों के माध्यम से पोषक तत्वों और चयापचय उत्पादों को ले जाया जाता है। संवहनी प्रणाली जल्दी विकसित होती है और लंबे समय तक कार्य करती है।

पूरी तरह से गठित वाहिकाओं की एक विशिष्ट संरचना होती है: इनमें जाइलम ट्रेकिड्स, फ्लोएम फाइबर, छलनी ट्यूब और साथ की कोशिकाएं होती हैं।

फली के प्रकार के आधार पर, ग्लोमेरुलस का कनेक्शन एक या एक से अधिक संवहनी बंडलों के माध्यम से किया जाता है। उदाहरण के लिए, मटर में गांठ के आधार पर दो विभेदित संवहनी नोड होते हैं। उनमें से प्रत्येक आमतौर पर द्विबीजपत्री रूप से दो बार शाखा करता है, और परिणामस्वरूप, 8 बंडल दूसरी द्विबीजपत्री शाखा के स्थान से नोड्यूल से गुजरते हैं। कई पौधों में केवल एक गुच्छा होता है, जबकि एक ही समय में, एक वर्ष की आयु में एक सेसबानिया ग्रैंडिफ्लोरा नोड्यूल में, वे 126 तक गिनने में सक्षम थे। अक्सर, नोड्यूल की संवहनी प्रणाली को बाहरी तरफ से अलग किया जाता है। आंशिक रूप से या पूरी तरह से सबराइज्ड कोशिकाओं की एक परत द्वारा इसकी छाल, जिसे नोड्यूल एंडोडर्म कहा जाता है, रूट एंडोडर्मिस से जुड़ा होता है। नोड्यूल एंडोडर्म, असंक्रमित गोजातीय पैरेन्काइमा की बाहरी परत है, जो नोड्यूल ऊतक और रूट कॉर्टेक्स के बीच स्थित है।

अधिकांश पौधों की प्रजातियों में, वर्णित प्रकार के अनुसार नोड्यूल बनते हैं। इसलिए, नोड्यूल गठन जड़ के बाहर शुरू होने वाली जटिल घटनाओं का परिणाम है। संक्रमण के प्रारंभिक चरणों के बाद, एक नोड्यूल के गठन को प्रेरित किया जाता है, फिर नोड्यूल ऊतक क्षेत्र में बैक्टीरिया का प्रसार होता है और नाइट्रोजन स्थिरीकरण होता है।

चेक माइक्रोबायोलॉजिस्ट वी। कास (1928) के अनुसार, नोड्यूल बैक्टीरिया के विकास के सभी चरणों को नोड्यूल्स के वर्गों पर देखा जा सकता है। इसलिए, नोड्यूल के ऊपरी भाग में, उदाहरण के लिए, अल्फाल्फा में मुख्य रूप से छोटे विभाजित रॉड के आकार की कोशिकाएं होती हैं, युवा बैक्टेरॉइड्स की एक छोटी मात्रा होती है, जिसकी संख्या धीरे-धीरे बढ़ जाती है क्योंकि नोड्यूल विकसित होता है। बीच में, नोड्यूल का गुलाबी रंग का हिस्सा, मुख्य रूप से जीवाणु कोशिकाएं और कम अक्सर छोटी छड़ के आकार की कोशिकाएं पाई जाती हैं। मेजबान पौधे की वनस्पति के प्रारंभिक चरण में नोड्यूल के आधार पर, बैक्टेरॉइड्स इसके मध्य भाग के समान होते हैं, लेकिन बढ़ते मौसम के अंत तक वे अधिक सूज जाते हैं और पहले पतित हो जाते हैं।

विभिन्न प्रकार के फलीदार पौधों की जड़ों पर पहली बार दिखाई देने वाली गांठों के प्रकट होने का समय अलग-अलग होता है। अधिकांश फलियों में उनकी उपस्थिति अक्सर पहली सच्ची पत्तियों के विकास के दौरान होती है। इस प्रकार, अल्फाल्फा के पहले पिंड का गठन अंकुरण के बाद 4 से 5 वें दिन के बीच मनाया जाता है, और 7 से 8 वें दिन यह प्रक्रिया सभी पौधों में होती है। सिकल अल्फाल्फा के पिंड 10 दिनों के बाद दिखाई देते हैं।

कामकाज की अवधि के दौरान, नोड्यूल आमतौर पर घने होते हैं। छोटी उम्र में जीवाणुओं के सक्रिय कल्चर से बनने वाली गांठें सफेद रंग की होती हैं। इष्टतम गतिविधि के प्रकट होने के समय तक, वे गुलाबी हो जाते हैं। निष्क्रिय जीवाणु संस्कृतियों के संक्रमण के दौरान उत्पन्न होने वाले नोड्यूल हरे रंग के होते हैं। अक्सर, उनकी संरचना व्यावहारिक रूप से नोड्यूल बैक्टीरिया के सक्रिय उपभेदों की भागीदारी के साथ गठित नोड्यूल की संरचना से भिन्न नहीं होती है, लेकिन वे समय से पहले नष्ट हो जाती हैं।

कुछ मामलों में, निष्क्रिय जीवाणुओं द्वारा गठित नोड्यूल्स की संरचना आदर्श से विचलित हो जाती है। यह नोड्यूल ऊतक के अव्यवस्था में व्यक्त किया जाता है, जो आमतौर पर स्पष्ट रूप से परिभाषित क्षेत्रीय भेदभाव खो देता है।

गुलाबी रंग पिंड में वर्णक की उपस्थिति से निर्धारित होता है, जो रासायनिक संरचना में रक्त हीमोग्लोबिन के समान होता है। इस संबंध में, वर्णक को लेगहीमोग्लोबिन (लेगोग्लोबिन) कहा जाता है - लेगुमिनोसे हीमोग्लोबिन। लेगोग्लोबिन केवल उन नोड्यूल कोशिकाओं में पाया जाता है जिनमें बैक्टेरॉयड होते हैं। यह बैक्टेरॉइड्स और उनके आसपास की झिल्ली के बीच की जगह में स्थानीयकृत है।

फलीदार पौधे के प्रकार के आधार पर इसकी मात्रा 1 से 3 मिलीग्राम प्रति 1 ग्राम नोड्यूल से होती है।

चावल। 19

वार्षिक फलीदार पौधों में, बढ़ते मौसम के अंत तक, जब नाइट्रोजन स्थिरीकरण की प्रक्रिया समाप्त हो जाती है, तो लाल वर्णक हरे रंग में बदल जाता है। रंग परिवर्तन नोड्यूल के आधार पर शुरू होता है, बाद में इसका शीर्ष हरा हो जाता है। बारहमासी फलीदार पौधों में, नोड्यूल का हरापन नहीं होता है या यह केवल नोड्यूल के आधार पर देखा जाता है। विभिन्न प्रकार के फलीदार पौधों में, लाल वर्णक का हरे रंग में संक्रमण तीव्रता की अलग-अलग डिग्री और अलग-अलग दरों पर होता है।

वार्षिक पौधों के पिंड अपेक्षाकृत कम समय के लिए कार्य करते हैं। अधिकांश फलियों में, नोड्यूल नेक्रोसिस मेजबान पौधे की फूल अवधि के दौरान शुरू होता है और आमतौर पर केंद्र से नोड्यूल की परिधि तक जाता है। विनाश के पहले लक्षणों में से एक नोड्यूल के आधार पर शक्तिशाली दीवारों वाली कोशिकाओं की एक परत का गठन है। जड़ के मुख्य पोत के लंबवत स्थित कोशिकाओं की यह परत, इसे नोड्यूल से अलग करती है और मेजबान संयंत्र और नोड्यूल ऊतकों के बीच पोषक तत्वों के आदान-प्रदान में देरी करती है।

नोड्यूल के पतित ऊतक की कोशिकाओं में कई रिक्तिकाएं दिखाई देती हैं, नाभिक दागने की अपनी क्षमता खो देते हैं, कुछ नोड्यूल बैक्टीरिया कोशिकाएं लाइसेज हो जाती हैं, और कुछ छोटे कोकॉइड आर्थ्रोस्पोर कोशिकाओं के रूप में पर्यावरण में चले जाते हैं।

पुराने पिंड काले, पिलपिला, मुलायम होते हैं। काटने पर उनमें से पानी जैसा बलगम निकलता है। नोड्यूल विनाश की प्रक्रिया, संवहनी तंत्र की कोशिकाओं के कॉर्किंग से शुरू होती है, पौधे की प्रकाश संश्लेषक गतिविधि में कमी, सूखापन या पर्यावरण की अत्यधिक आर्द्रता से सुविधा होती है।

एक नष्ट, म्यूसिलेजिनस नोड्यूल, प्रोटोजोआ, कवक, बेसिली और छोटे रॉड के आकार के नोड्यूल बैक्टीरिया में अक्सर पाए जाते हैं।

मेजबान संयंत्र की स्थिति नोड्यूल के कामकाज की अवधि को प्रभावित करती है। इस प्रकार, F. F. युखिमचुक (1957) के अनुसार, ल्यूपिन के फूलों को काटकर या हटाकर, इसकी वनस्पति की अवधि को लम्बा करना संभव है, और साथ ही, नोड्यूल बैक्टीरिया की सक्रिय गतिविधि का समय।

बारहमासी पौधों के पिंड, वार्षिक पिंड के विपरीत, कई वर्षों तक कार्य कर सकते हैं। इसलिए, उदाहरण के लिए, कारगाना में बारहमासी नोड्यूल होते हैं, जिसमें सेल की उम्र बढ़ने की प्रक्रिया एक साथ नए के गठन के साथ होती है। विस्टेरिया (चीनी विस्टेरिया) में, बारहमासी पिंड भी कार्य करते हैं, जो मेजबान की जड़ों पर गोलाकार सूजन बनाते हैं। बढ़ते मौसम के अंत तक, बारहमासी नोड्यूल्स के बैक्टेरॉइड ऊतक का क्षरण होता है, लेकिन पूरे नोड्यूल मरते नहीं हैं। अगले साल यह फिर से काम करना शुरू कर देता है।

फलीदार पौधों के साथ नोड्यूल बैक्टीरिया के सहजीवी संबंध को निर्धारित करने वाले कारक - एक सहजीवन के लिए जो पौधों के अच्छे विकास को सुनिश्चित करता है, पर्यावरणीय परिस्थितियों का एक निश्चित सेट आवश्यक है। यदि पर्यावरण की स्थिति प्रतिकूल है, तो उच्च पौरुष, प्रतिस्पर्धी क्षमता और माइक्रोसिंबियन की गतिविधि के बावजूद, सहजीवन की प्रभावशीलता कम होगी।

चावल। 20

पिंडों के विकास के लिए, इष्टतम नमी सामग्री मिट्टी की कुल नमी क्षमता का 60-70% है। न्यूनतम मिट्टी की नमी जिस पर मिट्टी में नोड्यूल बैक्टीरिया का विकास अभी भी संभव है, कुल नमी क्षमता के लगभग 16% के बराबर है। जब आर्द्रता इस सीमा से नीचे होती है, तो नोड्यूल बैक्टीरिया आमतौर पर गुणा नहीं करते हैं, लेकिन फिर भी वे मरते नहीं हैं और लंबे समय तक निष्क्रिय अवस्था में रह सकते हैं। नमी की कमी से पहले से बने पिंड भी मर जाते हैं।

अतिरिक्त नमी, साथ ही इसकी कमी, सहजीवन के लिए भी प्रतिकूल है - जड़ क्षेत्र में वातन की डिग्री में कमी के कारण, पौधे की जड़ प्रणाली को ऑक्सीजन की आपूर्ति बिगड़ जाती है। अपर्याप्त वातन भी मिट्टी में रहने वाले नोड्यूल बैक्टीरिया को नकारात्मक रूप से प्रभावित करता है, जो कि, जैसा कि आप जानते हैं, ऑक्सीजन उपलब्ध होने पर बेहतर गुणा करते हैं। फिर भी, रूट ज़ोन में उच्च वातन इस तथ्य की ओर जाता है कि आणविक नाइट्रोजन रिड्यूसर ऑक्सीजन को बांधना शुरू कर देते हैं, जिससे नोड्यूल्स के नाइट्रोजन निर्धारण की डिग्री कम हो जाती है।

तापमान कारक नोड्यूल बैक्टीरिया और फलीदार पौधों के बीच संबंध में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। विभिन्न प्रकार के फलीदार पौधों की तापमान विशेषताएँ भिन्न होती हैं। इसके अलावा, नोड्यूल बैक्टीरिया के विभिन्न उपभेदों के विकास और सक्रिय नाइट्रोजन स्थिरीकरण के लिए अपने स्वयं के विशिष्ट तापमान इष्टतम होते हैं। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि फलीदार पौधों के विकास के लिए इष्टतम तापमान, नोड्यूल्स का निर्माण और नाइट्रोजन स्थिरीकरण मेल नहीं खाता है। तो, प्राकृतिक परिस्थितियों में, नोड्यूल्स का गठन 0 डिग्री सेल्सियस से थोड़ा ऊपर के तापमान पर देखा जा सकता है, ऐसी परिस्थितियों में नाइट्रोजन स्थिरीकरण व्यावहारिक रूप से नहीं होता है। शायद केवल आर्कटिक सिंबियोटिक फलियां बहुत कम तापमान पर नाइट्रोजन को ठीक करती हैं। आमतौर पर, यह प्रक्रिया केवल 10 डिग्री सेल्सियस और उससे ऊपर होती है। कई फलीदार पौधों का अधिकतम नाइट्रोजन स्थिरीकरण 20-25 डिग्री सेल्सियस पर देखा जाता है। 30 डिग्री सेल्सियस से ऊपर का तापमान नाइट्रोजन संचय की प्रक्रिया पर प्रतिकूल प्रभाव डालता है।

नोड्यूल बैक्टीरिया की महत्वपूर्ण गतिविधि और नोड्यूल के गठन पर मिट्टी की प्रतिक्रिया का बहुत प्रभाव पड़ता है। विभिन्न प्रजातियों और यहां तक ​​कि नोड्यूल बैक्टीरिया के उपभेदों के लिए, आवास का पीएच मान कुछ अलग है। उदाहरण के लिए, क्लोवर नोड्यूल बैक्टीरिया अल्फाल्फा नोड्यूल बैक्टीरिया की तुलना में कम पीएच मान के प्रति अधिक प्रतिरोधी होते हैं। जाहिर है, पर्यावरण के लिए सूक्ष्मजीवों का अनुकूलन भी यहां प्रभावित करता है। तिपतिया घास अल्फाल्फा की तुलना में अधिक अम्लीय मिट्टी में उगता है। पारिस्थितिक कारक के रूप में मिट्टी की प्रतिक्रिया नोड्यूल बैक्टीरिया की गतिविधि और विषाणु को प्रभावित करती है। तटस्थ पीएच मान वाली मिट्टी से सबसे सक्रिय उपभेदों को अलग करना आसान होता है। अम्लीय मिट्टी में, निष्क्रिय और कमजोर विषाणु उपभेद अधिक आम हैं। एक अम्लीय वातावरण (pH 4.0 - 4.5) का पौधों पर सीधा प्रभाव पड़ता है, विशेष रूप से, पौधों के चयापचय की सिंथेटिक प्रक्रियाओं को बाधित करना और जड़ के बालों का सामान्य विकास। इनोक्युलेटेड पौधों में एक अम्लीय वातावरण में, जीवाणु ऊतक के कामकाज की अवधि तेजी से कम हो जाती है, जिससे नाइट्रोजन स्थिरीकरण की डिग्री में कमी आती है।

अम्लीय मिट्टी में, जैसा कि ए.वी. सेंट पीटर्सबर्ग में, एल्यूमीनियम और मैंगनीज के लवण मिट्टी के घोल में गुजरते हैं, पौधों की जड़ प्रणाली के विकास और नाइट्रोजन आत्मसात करने की प्रक्रिया पर प्रतिकूल प्रभाव डालते हैं, और फास्फोरस, कैल्शियम, मोलिब्डेनम और कार्बन डाइऑक्साइड के आत्मसात रूपों की सामग्री भी घट जाती है। चूने से प्रतिकूल मिट्टी की प्रतिक्रिया को सबसे अच्छा समाप्त किया जाता है।

नोड्यूल बैक्टीरिया के लिए, मेजबान ऊतक एक ऐसा पोषक माध्यम है जो ऊतक में सभी प्रकार के पोषक तत्वों की सामग्री के कारण सबसे अधिक मांग वाले तनाव को भी संतुष्ट कर सकता है। फिर भी, मेजबान संयंत्र के ऊतक में नोड्यूल बैक्टीरिया की शुरूआत के बाद, उनका विकास न केवल आंतरिक प्रक्रियाओं द्वारा निर्धारित किया जाता है, बल्कि बाहरी कारकों की कार्रवाई पर भी काफी हद तक निर्भर करता है जो संक्रामक प्रक्रिया के पूरे पाठ्यक्रम को प्रभावित करते हैं। पर्यावरण में एक या दूसरे पोषक तत्व की सामग्री या अनुपस्थिति सहजीवी नाइट्रोजन निर्धारण की अभिव्यक्ति के लिए एक निर्धारित क्षण हो सकती है।

खनिज नाइट्रोजन यौगिकों के उपलब्ध रूपों के साथ फलीदार पौधों की आपूर्ति की डिग्री सहजीवन की प्रभावशीलता को निर्धारित करती है। कई प्रयोगशाला और वनस्पति प्रयोगों के आधार पर, यह ज्ञात है कि पर्यावरण में नाइट्रोजन युक्त यौगिक जितने अधिक होते हैं, बैक्टीरिया के लिए जड़ में प्रवेश करना उतना ही कठिन होता है।

फलियों द्वारा नाइट्रोजन के अवशोषण को सक्रिय करने में फॉस्फोरस पोषण का बहुत महत्व है। माध्यम में कम फास्फोरस सामग्री के साथ, बैक्टीरिया जड़ में घुस जाते हैं, लेकिन नोड्यूल नहीं बनते हैं। फास्फोरस युक्त यौगिकों के आदान-प्रदान में लेग्युमिनस पौधों की कुछ ख़ासियतें होती हैं। फली के बीजों में फास्फोरस की मात्रा अधिक होती है। बीज के अंकुरण के दौरान आरक्षित फास्फोरस का उपयोग अन्य फसलों की तरह नहीं किया जाता है - अपेक्षाकृत समान रूप से सभी अंगों के निर्माण के लिए, लेकिन जड़ों में अधिक मात्रा में केंद्रित होता है। इसलिए, विकास के शुरुआती चरणों में, फलीदार पौधे, अनाज के विपरीत, कोटिलेडोन की कीमत पर फॉस्फोरस के लिए अपनी जरूरतों को काफी हद तक पूरा करते हैं, न कि मिट्टी के भंडार से। जितने बड़े बीज, उतनी ही कम फलियां मिट्टी के फास्फोरस पर निर्भर करती हैं। हालांकि, अस्तित्व के एक सहजीवी मोड के साथ, फलीदार पौधों में फास्फोरस की आवश्यकता एक ऑटोट्रॉफ़िक की तुलना में अधिक होती है। इसलिए, लगाए गए पौधों के माध्यम में फास्फोरस की कमी के साथ, नाइट्रोजन वाले पौधों की आपूर्ति बिगड़ जाती है।

सहजीवी नाइट्रोजन स्थिरीकरण के लिए मैग्नीशियम, सल्फर और आयरन की भी आवश्यकता होती है। मैग्नीशियम की कमी के साथ, नोड्यूल बैक्टीरिया का प्रजनन बाधित होता है, उनकी महत्वपूर्ण गतिविधि कम हो जाती है, और सहजीवी नाइट्रोजन निर्धारण को दबा दिया जाता है। सल्फर और आयरन का भी नोड्यूल्स के निर्माण और नाइट्रोजन निर्धारण की प्रक्रिया पर लाभकारी प्रभाव पड़ता है, विशेष रूप से, लेगहीमोग्लोबिन के संश्लेषण में निस्संदेह भूमिका निभाते हैं।

ट्रेस तत्वों में से, हम विशेष रूप से मोलिब्डेनम और बोरॉन की भूमिका पर ध्यान देते हैं। मोलिब्डेनम की कमी के साथ, नोड्यूल खराब रूप से बनते हैं, उनमें मुक्त अमीनो एसिड का संश्लेषण परेशान होता है, और लेगहीमोग्लोबिन का संश्लेषण दबा दिया जाता है। मोलिब्डेनम, चर वैलेंस (Fe, Co, Cu) वाले अन्य तत्वों के साथ रेडॉक्स एंजाइमेटिक प्रतिक्रियाओं में इलेक्ट्रॉनों के हस्तांतरण में मध्यस्थ के रूप में कार्य करता है। बोरॉन की कमी के साथ, नोड्यूल्स में संवहनी बंडल नहीं बनते हैं, और नतीजतन, बैक्टेरॉइड ऊतक का विकास बाधित होता है।

फलियों में नोड्यूल्स का निर्माण पौधों के कार्बोहाइड्रेट चयापचय से बहुत प्रभावित होता है, जो कई कारकों द्वारा निर्धारित होता है: प्रकाश संश्लेषण, पर्यावरण में कार्बन डाइऑक्साइड की उपस्थिति और पौधों की शारीरिक विशेषताएं। कार्बोहाइड्रेट पोषण में सुधार से टीकाकरण प्रक्रिया और नाइट्रोजन संचय पर सकारात्मक प्रभाव पड़ता है। व्यावहारिक दृष्टिकोण से, कार्बोहाइड्रेट के स्रोत के रूप में फलीदार पौधों को निषेचित करने के लिए पुआल और पुआल की ताजी खाद का उपयोग बहुत रुचि का है। लेकिन पहले वर्ष में भूसे को मिट्टी में मिलाने के बाद, इसके अपघटन के दौरान जहरीले पदार्थ जमा हो जाते हैं। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि सभी प्रकार के फलीदार पौधे पुआल के जहरीले अपघटन उत्पादों के प्रति संवेदनशील नहीं होते हैं; मटर, उदाहरण के लिए, उन पर प्रतिक्रिया न करें।