Os nódulos ou nódulos são a expressão de uma simbiose rizobiana formando-se nas raízes de várias espécies de plantas , incluindo Fabaceae , sob a ação de bactérias cujos gêneros Rhizobium e Bradyrhizobium . Esses rizóbios vivem em simbiose com a planta colonizada. Os nódulos produzidos pelo actinomiceto do gênero Frankia são chamados de actinorrizas . Nessa associação simbiótica, a planta fornece às substâncias carbonáceas e às bactérias as substâncias nitrogenadas sintetizadas a partir do nitrogênio atmosférico . Essa simbiose permite que a planta fixe o nitrogênio atmosférico graças à enzima nitrogenase sintetizada pela bactéria e que falta nas plantas eucarióticas .
Nos nódulos, os rizóbios são capazes de converter o nitrogênio atmosférico (N 2 ) em amônia (NH 3 ) que pode ser assimilado pela planta hospedeira, enquanto separadamente esses organismos não podem utilizar o nitrogênio presente no ar . A amônia pode então ser usada para produzir aminoácidos (usados para a síntese de proteínas ), nucleotídeos (usados para a síntese de DNA e RNA ) e outros compostos celulares essenciais para a planta. Em troca do nitrogênio fixado pela bactéria , a planta colonizada fornece malato de sua fotossíntese , como fonte de carbono que será utilizado para a metabolização do dinitrogênio em amônia. A cor vermelho típico dos nódulos é devido à presença de leghemoglobina , um dioxigénio (O 2 ) fixação hemoproteína que constitui 40% do conteúdo de proteína destas estruturas. Embora os rizóbios sejam sensíveis ao oxigênio, eles ainda precisam dele para obter o ATP necessário para a fixação de nitrogênio. A hemoglobina permite essa difusão do oxigênio sem que seja livre nas células e, portanto, tóxico para as bactérias. Acenos verdes são um sinal de um problema de simbiose e são incapazes de fixar o nitrogênio
A fixação de nitrogênio em nódulos é um serviço ecológico útil na agricultura. Isso ajuda a reduzir o uso de fertilizantes de nitrogênio e os custos monetários e ambientais do cultivo de leguminosas, especialmente a soja.
As atividades coordenadas de um vegetal e uma bactéria do gênero Rhizobium dependem das reações químicas entre os dois parceiros simbióticos.
As raízes secretar substâncias químicas, tais como flavonóides e isoflavanoid, que atraem Rhizobium- bactérias do tipo de bairro. Em resposta, as bactérias sintetizam e emitem fatores de nodulação, chamados de fatores de noding . Sob sua ação, os pêlos das raízes mudam sua direção de crescimento e formam uma estrutura de bumbum de pastor, que envolve o rizóbio. As bactérias podem, assim, entrar na casca (parênquima cortical), por meio de uma rede infecciosa. Ao mesmo tempo, a raiz começa a responder a essa penetração dividindo as células da casca e o periciclo do cilindro central. As vesículas contendo a bactéria brotam nas células da casca a partir do final da rede infecciosa ramificada.
O crescimento continua nas regiões infectadas da casca e do periciclo , até que essas duas massas de células se fundam e formem o nódulo. A bactéria causa invaginações da membrana plasmática que se fundem com o aparelho de Golgi , o que permite o avanço da bactéria em direção ao córtex radicular.
O nódulo continua a crescer, à medida que o tecido condutor que conecta o nódulo ao xilema e floema do cilindro central cresce. Esse tecido condutor fornece aos nódulos carboidratos e outras substâncias orgânicas necessárias ao metabolismo celular. Também transporta os compostos de nitrogênio produzidos no nódulo para o cilindro central, que os distribui pela planta. Portanto, não estamos falando de infecção, mas de simbiose, cada indivíduo sendo benéfico para o outro.
Dependendo de cada planta (especialmente leguminosas), haverá mais ou menos benefícios.
Ex: 1 hectare (10.000 m²)
Tremoço sem nós; 2,2 toneladas
Tremoço com nós; 4,2 toneladas