Heterocisto
Las bacterias también pueden entrar en una relación simbiótica con ciertas plantas. En dicha relación, las bacterias no responden a la disponibilidad de nitrógeno, sino a las señales producidas por la planta para la diferenciación de los heterocistos. Hasta el 60% de las células pueden convertirse en heteróclitos, proporcionando nitrógeno fijo a la planta a cambio de carbono fijo. Se desconoce la señal producida por la planta y la fase de diferenciación de los heterocistos a la que afecta. Presumiblemente, la señal simbiótica generada por la planta actúa antes de la activación de NctA, ya que hetR es necesario para la diferenciación simbiótica de los heterocistos. Para la asociación simbiótica con la planta, se necesita nctA ya que las bacterias con nctA mutado no pueden infectar a las plantas.
Anabaena-AzollaEdit
Una relación simbiótica notable es la de la cianobacteria Anabaena con las plantas Azolla. La Anabaena reside en los tallos y dentro de las hojas de las plantas Azolla. La planta Azolla realiza la fotosíntesis y proporciona carbono fijo para que la Anabaena lo utilice como fuente de energía para las dinitrogenasas de las células de los heterocistos. A cambio, los heterocistos son capaces de proporcionar a las células vegetativas y a la planta de Azolla nitrógeno fijo en forma de amoníaco, lo que favorece el crecimiento de ambos organismos.
Esta relación simbiótica es explotada por los seres humanos en la agricultura. En Asia, las plantas de Azolla que contienen especies de Anabaena se utilizan como biofertilizante cuando el nitrógeno es limitante, así como en la alimentación animal. Las diferentes cepas de Azolla-Anabaena se adaptan a diferentes entornos y pueden dar lugar a diferencias en la producción de los cultivos. Se ha demostrado que los cultivos de arroz con Azolla-Anabaena como biofertilizante dan lugar a una cantidad y calidad de producto mucho mayor en comparación con los cultivos sin la cianobacteria. Las plantas de Azolla-Anabaena se cultivan antes y después de la plantación de arroz. A medida que las plantas de Azolla-Anabaena crecen, acumulan nitrógeno fijo debido a la acción de las enzimas nitrogenasas y al carbono orgánico procedente de la fotosíntesis de las plantas de Azolla y de las células vegetativas de Anabaena. Cuando las plantas Azolla-Anabaena mueren y se descomponen, liberan altas cantidades de nitrógeno fijo, fósforo, carbono orgánico y muchos otros nutrientes en el suelo, proporcionando un entorno rico ideal para el crecimiento de los cultivos de arroz.
La relación Anabaena-Azolla también se ha explorado como un posible método de eliminación de contaminantes del medio ambiente, un proceso conocido como fitorremediación. Se ha demostrado que la Anabaena sp. junto con la Azolla caroliniana eliminan con éxito el uranio, un contaminante tóxico causado por la minería, así como los metales pesados mercurio (II), cromo (III) y cromo (VI) de las aguas residuales contaminadas.
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