Микроорганизмы и растения

После изучения данной главы студент должен: знать

• • принципы создания и существования симбиозов микроорганизмов с растениями; уметь
• • выявлять различные симбиотические отношения микробов с растениями; владеть
• • навыками контроля роста микроорганизмов в симбиозах с растениями.

Мутуалистические симбиозы

Особенности микробно-растительных симбиозов

Микробно-растительные взаимодействия основываются как на обмене продуктами метаболизма, так и на предоставлении комфортного жизненного пространства для партнеров. Микроорганизмы играют существенную роль в процессах почвообразования, т. е. они во многом создают среду обитания для растений. Необходимые для роста и развития растений соединения возвращаются в окружающую среду благодаря разложению микроорганизмами сложных биологических полимеров (в частности, гумуса). В процессе связывания молекулярного азота, свойственного только прокариотам, почва обогащается доступными для растений азотными соединениями. Грибы и бактерии, обладающие мощными фосфатазами, способны обеспечивать растения соединениями фосфора. На скорость роста растений оказывают влияние специфические микробные метаболиты. В свою очередь, поверхностные и внутренние структуры растений, их мертвые остатки, а также различные прижизненные выделения могут быть источником питания и средой обитания для микроорганизмов, получающих пространство для роста, возможность перемещения и распространения вместе с частями растений, а в ряде случаев и защиту от внешних воздействий. Иногда растения образуют специальные органы и структуры, в которых обитают их микросимбионты. Выделение растениями веществ-аттрактантов или репеллентов приводит к сукцессии микробных ассоциаций.

Микробно-растительные взаимоотношения устанавливаются уже на стадии образования семени, оболочка, а часто и внутренние структуры которого уже несут клетки или покоящиеся формы микроорганизмов. Среди них наиболее часто встречаются представители таких родов аэробных и анаэробных бактерий, как Bacillus, Clostridium, Arthrobacler, Agrobacterium, Erwinia, Pseudomonas, Xanthomonas, Streptomyces и др., а также грибов, относящихся к родам Aspergillus, Bolrytis, Claviceps, Fusarium, Acremonium, Penicillium, Puccinia, Trichothecium, Phytophtora, Verticillium, Ustilago и др., среди которых есть и фитопатогенные. Несмотря на замедленный метаболизм, микроорганизмы и структуры семени постоянно находятся под взаимным влиянием продуктов обмена веществ. При прорастании семени в благоприятных физико-химических условиях метаболические процессы в нем и в микробной популяции, с ним связанной, значительно активизируются. Метаболиты, выделяемые как микроорганизмами, так и семенем, обладают определенной специфичностью, стимулируя или сдерживая рост различных групп микроорганизмов и влияя на процессы роста и развития молодого растения. Кроме того, при образовании проростка часть популяции микроорганизмов механически выносится из почвы в воздушную среду. Поэтому при анализе взаимоотношений растений и микроорганизмов их традиционно делят на внутрипочвенные и надземные. Мицелиальные микроорганизмы в симбиозе с растительными корнями способны освоить большее пространство почвы для питания. Ряд микроорганизмов путем выделения антимикробных субстанций может сдерживать колонизацию и инфицирование различных частей растения фитопатогенными микроорганизмами.