Роль микроорганизмов в жизнедеятельности растений

Просмотры: 2967
12.09.2018
Роль микроорганизмов в жизнедеятельности растений

Почвенный состав, включающий не только химические соединения, но и находящиеся в нем микроорганизмы, оказывает важнейшее влияние на рост и развитие сельскохозяйственных культур. В прилегающей к корням растений микрозоне (ризосфере), где вместе с продуктами корневых выделений находятся также и многочисленные представители микробиоты, постоянно происходят непрерывные процессы: синтез биологически активных веществ, преобразование недоступных для растительных организмов соединений в легкоусваиваемые формы, нитрификация почвы, выделение токсичных продуктов и т. п. Поэтому жизнедеятельность растений тесно связана и напрямую зависит от состава и количества присутствующих в почвенной среде микроорганизмов. 


Взаимодействие различных типов микроорганизмов с растениями может иметь положительный, нейтральный или отрицательный результат. Последний возможен в том случае, если растения служат источником пищи для паразитирующих на них микроорганизмов, что в конечном итоге приводит к заболеванию и даже гибели культур. Но функции многих представителей почвенной микрофауны все же имеют прогрессивное направление: они непосредственно участвуют в трансформациях находящихся в грунте азота, фосфора, серы, формируя соединения, необходимые для питания растений, в доступной для них форме, что активизирует процессы роста культур и позитивно отражается на их развитии. Именно благодаря деятельности почвенных микроорганизмов происходит разложение и минерализация растительных остатков, за счет чего в почве увеличивается количество органических и минеральных соединений, а освободившийся углерод выделяется в атмосферу. 


Микориза


Ярким примером успешного «сотрудничества» некоторых культур с ризосферными микроорганизмами является симбиоз корневой системы растений с арбускулярными микоризными грибами. Гифы таких грибов проникают в межклеточные пространства или внутрь клеток растительного организма и поставляют необходимые питательные вещества, которые транспортируются от внекорневого мицелия гриба, непосредственно к клеткам самого растения. Кроме того, микоризные грибы оказывают влияние на уровень рН ризосферы, изменяя подвижность питательных элементов так, чтобы повысить их доступность для растений. В то же время для собственного питания микоризные грибы используют необходимые им органические соединения, которые выделяются корневой системой растений. Способность образовывать такие взаимовыгодные симбиотические связи наблюдается у 85% видов растений. 


Те культуры, у которых эволюционно выработалась способность к взаимодействию с арбускулярными микоризными грибами, обладают преимуществом перед остальными растениями, утратившими такую особенность. Согласно статистическим научным данным, количество растительных организмов, сосуществующих с микоризными грибами, в среднем в 11,8 раз превосходит численность видов остальных представителей высших растений. К тому же наличие (или отсутствие) микоризы оказывает влияние и на распределение азота и фосфора между этими группами. Таким образом, арбускулярные микоризные грибы могут перераспределять питательные ресурсы между растениями различных видов. 


Колония бактерий Pseudomonas


Положительное воздействие на культуры оказывает группа ризосферных бактерий рода Pseudomonas (PGPR). Начиная с конца ХХ века их применяют для ограничения жизнедеятельности растительных патогенов (добавляют в почву или к семенам зерновых культур). Некоторые представители бактерий PGPR способны стимулировать производительность растений разными способами. Так, исследования показали, что инокуляция растений отдельными видами PGPR содействует увеличению содержания в них питательных веществ, повышает устойчивость к влиянию неблагоприятных факторов, а некоторые бактерии способны даже вырабатывать фитогормоны, увеличивая тем самым количество полезных микроорганизмов и ограничивая содержание в ризосфере патогенов. Таким образом, те виды культур, которые могут привлекать и удерживать в своей ризосфере популяции бактерий PGPR, отличаются большей выживаемостью, интенсивным ростом и высокой урожайностью, а следовательно, они более конкурентноспособны. 


Клубеньки на корнях культуры


Кроме вышеперечисленных микроорганизмов, в почве также присутствуют фосфатные солюбилизирующие бактерии (PSB) или микробы (PSM). Их положительная роль состоит в повышении плодородия почвы путем преобразования нерастворимых фосфатных соединений (с железом, алюминием и кальцием) в доступные для растений, растворимые формы. Практические наблюдения подтвердили более высокий уровень роста культур, находящихся в зоне деятельности солюбилизирующих микроорганизмов, который происходит в связи с увеличением количества поглощаемого растениями фосфора. Но вместе с тем, влияние этих бактерий довольно относительное, так как они не участвуют в самом процессе транспортировки растворимого фосфора к корневой системе растений. 


Наблюдения микробиологов за взаимодействием растений и почвенных биоорганизмов в ризосфере помогают изучить их влияние друг на друга, а также выявить закономерности, позволяющие регулировать с помощью микрофлоры и микрофауны (бактерий, грибов, вирусов, нематод, водорослей и пр.) скорость роста культур, их устойчивость к неблагоприятным факторам, а также уровень урожайности. В результате таких исследований разрабатываются биологические препараты, способные частично или полностью заменить широко применяемые в сельском хозяйстве агрохимикаты, что может значительно снизить риск загрязнения окружающей среды, улучшить экологическую ситуацию, повысить качество почвенных и водных ресурсов.




Текст сообщения*
Защита от автоматических сообщений