Растения имеют сложные взаимодействия с микроорганизмами в почве и ризосфере. Эти взаимодействия играют решающую роль в росте растений, получении питательных веществ и защите от патогенов. Полезные микроорганизмы, такие как бактерии и грибы, образуют симбиотические отношения с растениями, обеспечивая различные преимущества, улучшающие здоровье и продуктивность растений.
Ризосфера: горячая точка микробов
Ризосфера — это область почвы, непосредственно окружающая корни растений, где проживает плотная и разнообразная популяция микроорганизмов. Корневой экссудат, состоящий из сахаров, аминокислот, органических кислот и других соединений, выделяемых корнями растений, привлекает микроорганизмы в ризосферу. Это локализованное микробное сообщество образует уникальную экосистему, в которой происходят различные взаимодействия.
Симбиотические отношения
Растения устанавливают симбиотические отношения как с бактериями, так и с грибами. Одним из хорошо известных примеров является симбиотическая ассоциация между бобовыми растениями (например, соевыми бобами) и азотфиксирующими бактериями, называемыми ризобиями. Бактерии колонизируют специализированные структуры, называемые корневыми клубеньками, и преобразуют атмосферный азот в форму, которую могут использовать растения. В свою очередь растение предоставляет бактериям источник энергии в виде углеводов.
Микоризы – еще одна важная группа полезных микроорганизмов. Они образуют ассоциации с корнями большинства видов растений. Микориза облегчает поглощение питательных веществ, особенно фосфора, расширяя зону действия корневой системы растения. Взамен грибы получают богатые энергией соединения, вырабатываемые растением посредством фотосинтеза.
Стимулирование роста растений
Полезные почвенные микроорганизмы усиливают рост растений, обеспечивая доступность питательных веществ и приобретая ресурсы, которые в противном случае были бы недоступны растениям. Например, некоторые бактерии обладают способностью растворять минералы, такие как фосфаты, что делает их более доступными для растений. Точно так же микоризные грибы образуют обширную сеть гиф, увеличивая площадь поверхности для поглощения питательных веществ и улучшая поглощение воды.
Индуцированная системная резистентность
Растения также могут активировать свои защитные механизмы посредством взаимодействия с полезными микроорганизмами. Этот процесс, известный как индуцированная системная устойчивость (ISR), включает выработку различных защитных соединений, которые защищают растения от патогенов. Некоторые бактерии активируют ISR, колонизируя корни растений и вызывая системный ответ во всем растении, что приводит к повышению устойчивости к болезням.
Растительно-микробная связь
Общение между растениями и микробами имеет решающее значение для установления и поддержания полезных взаимодействий. Микробы могут обнаруживать химические сигналы, излучаемые растениями, и реагировать на них, что позволяет им распознавать конкретные растения-хозяева и инициировать симбиотические отношения. В свою очередь, растения могут воспринимать микробные сигналы и регулировать экспрессию генов, чтобы модулировать свои реакции. Эта сложная система связи обеспечивает создание и поддержание полезных ассоциаций.
Значение для физиологии растений
Взаимодействие между растениями и полезными микроорганизмами имеет важное значение для физиологии растений. Это влияет на усвоение питательных веществ, рост растений, устойчивость к стрессу и общее состояние растений. Понимание этих взаимодействий может привести к разработке устойчивых методов ведения сельского хозяйства, которые повышают продуктивность растений и одновременно снижают потребность в синтетических удобрениях и пестицидах.
Прикладное значение: Ботанические сады.
Ботанические сады служат важным хранилищем разнообразия растений, и знания о взаимодействии растений и микробов могут принести пользу их усилиям по сохранению. Понимая симбиотические ассоциации, садоводы и исследователи могут оптимизировать состояние почвы, чтобы способствовать росту и распространению редких и исчезающих видов растений. Кроме того, включение полезных микроорганизмов в экосистему ботанического сада может улучшить здоровье растений и снизить риск заболеваний.
Заключение
Взаимодействие между растениями и полезными микроорганизмами в почве и ризосфере жизненно важно для роста растений, получения питательных веществ и защиты от патогенов. Симбиотические отношения с азотфиксирующими бактериями и микоризными грибами позволяют растениям получать доступ к питательным веществам и улучшать общее состояние здоровья. Понимание и использование этих взаимодействий может произвести революцию в сельском хозяйстве и природоохранной практике, что приведет к созданию устойчивых и устойчивых растительных экосистем.
Дата публикации: