Hétérocyte
La bactérie peut également entrer dans une relation symbiotique avec certaines plantes. Dans une telle relation, les bactéries ne répondent pas à la disponibilité de l’azote, mais à des signaux produits par la plante pour la différenciation des hétérocytes. Jusqu’à 60 % des cellules peuvent devenir des hétérocystes, fournissant de l’azote fixe à la plante en échange de carbone fixe. Le signal produit par la plante et le stade de différenciation des hétérocytes qu’il affecte sont inconnus. On peut supposer que le signal symbiotique produit par la plante agit avant l’activation de NctA, car hetR est nécessaire à la différenciation symbiotique des hétérocytes. Pour l’association symbiotique avec la plante, nctA est nécessaire car les bactéries avec nctA muté ne peuvent pas infecter les plantes.
Anabaena-AzollaEdit
Une relation symbiotique notable est celle des cyanobactéries Anabaena avec les plantes Azolla. Les Anabaena résident sur les tiges et à l’intérieur des feuilles des plantes Azolla. La plante Azolla subit la photosynthèse et fournit du carbone fixe que l’Anabaena utilise comme source d’énergie pour les dinitrogénases dans les cellules hétérocystes. En retour, les hétérocystes sont capables de fournir aux cellules végétatives et à la plante Azolla de l’azote fixe sous forme d’ammoniac qui soutient la croissance des deux organismes.
Cette relation symbiotique est exploitée par les humains en agriculture. En Asie, les plantes Azolla contenant des espèces Anabaena sont utilisées comme biofertilisant lorsque l’azote est limitant ainsi que dans l’alimentation animale. Différentes souches d’Azolla-Anabaena sont adaptées à différents environnements et peuvent entraîner des différences dans la production des cultures. Il a été démontré que les cultures de riz cultivées avec Azolla-Anabaena comme biofertilisant donnent une quantité et une qualité de produit bien supérieures à celles des cultures sans cyanobactéries. Les plants d’Azolla-Anabaena sont cultivés avant et après les cultures de riz. Au fur et à mesure de leur croissance, les plants d’Azolla-Anabaena accumulent de l’azote fixe grâce à l’action des enzymes de la nitrogénase et du carbone organique provenant de la photosynthèse des plants d’Azolla et des cellules végétatives d’Anabaena. Lorsque les plantes Azolla-Anabaena meurent et se décomposent, elles libèrent de grandes quantités d’azote fixe, de phosphore, de carbone organique et de nombreux autres nutriments dans le sol, fournissant un environnement riche idéal pour la croissance des cultures de riz.
La relation Anabaena-Azolla a également été explorée comme une méthode possible pour éliminer les polluants de l’environnement, un processus connu sous le nom de phytoremédiation. Il a été démontré qu’Anabaena sp. associée à Azolla caroliniana réussit à éliminer l’uranium, un polluant toxique causé par l’exploitation minière, ainsi que les métaux lourds que sont le mercure (II), le chrome (III) et le chrome (VI) des eaux usées contaminées.
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