Статьи по растениеводческим темам

Взаємовідношення мікроорганізмів і рослин

1. Мікроорганізми, зони кореня і їх вплив на рослину.

На поверхні коренів і надземних частин рослин виділяються органічні речовини, які синтезуються організмом рослини. Це явище називають екзосмосом. Кількість сполук, які виділяє рослина на протязі життя, може становити до 10 % маси рослини і більше.

При кореневому екзосмосі утворюються різні органічні кислоти – яблучна, янтарна, винна, лимонна, щавлева та ін. Виявлено і цукри, які представлені альдозами, кетозами, а також деякі амінокислоти (аланін, лізин та ін.). Склад продуктів екзосмосу окремих рослин різний. У виділеннях коренів присутні фізіологічно активні речовини – вітаміни, ростові речовини, іноді алкалоїди та ін. Багато з них в деяких кількостях виділяються і надземними органами рослин. Тому на коренях і надземних органах рослин інтенсивно розмножуються сапрофітні мікроорганізми. Подібне явище обумовлює утворення біологічних співтовариств, які основані на взаємодії рослин з широким спектром грунтових мікроорганізмів, що оселяються на поверхні коренів або проникають в рослинні тканини. Отримуючи від рослин доступну органічну речовину (кореневі виділення), грунтові мікроорганізми поставляють своїм партнерам легкозасвоювані сполуки азоту і фосфору, синтезують фітогормони і вітаміни, знижують чисельність і пригнічують активність грунтових фітопатогенів.

Розглянемо склад мікрофлори зони кореня. Зазвичай виділяють «кореневі» мікроорганізми, які оселяються на самій поверхні кореня – мікроорганізми ризо плани і мікроорганізми, які оселяються в прилягаючих до коренів рослин шарах грунту – мікроорганізми ризосфери. Кількість мікроорганізмів в ризо плані і ризосфері кореня в сотні разів більша, ніж в іншій масі грунту. В зоні молодого кореня в основному розмножуються неспороутворюючі бактерії (Pseudjmjnas, Mycobacterium та ін.). Тут же зустрічаються мікроскопічні гриби, дріжджі, водорослі і інші мікроорганізми. Здатність специфічних груп мікроорганізмів розвиватися в ризосфері певних видів рослин і позитивно або негативно на них впливати визначила необхідність чергування культур, тобто сівозміни. Доцільність і навіть необхідність впровадження сівозміни виникла, коли було встановлено несприятливий вплив на родючість грунту тривалого вирощування на полі однієї і тієї ж культури – «ґрунтовтома». Мікроорганізми, які розвиваються в ризосфері рослин і на рослинних залишках можуть накопичувати в грунті токсичні для рослини речовини. Так, в результаті життєдіяльності бактерії роду Pseudomonas утворюються феназинкарбонова кислота, диацетилфлороглюцин та інші сполуки, шкідливі для рослин. Фітотоксини продукують грунтові гриби: Aspergillus fumsgatus – гельволеву кислоту, гриби роду Penicillium – патулін, Trichoderma – віридин і т. д. ці фітотоксичні речовини здатні нагромаджуватися в грунті і негативно впливати на рослин.

Існують і інші причини, які обумовлюють вплив однієї рослини на іншу, зокрема хімічного характеру. Це так звана алелопатична дія рослин (хімічний вплив однієї рослини на іншу). Деякі покритонасінні рослини здатні виробляти токсичні речовини, зокрема алкалоїди. Ці речовини не тільки накопичуються в рослинних тканинах, але і частково виділяються в грунт. Так, коренева система вівса виділяє скополетин, льон – ряд ароматичних сполук (ферулову, гідроксибензойну кислоти та ін..), люцерна – алкалоїди, цукрові буряки – також ароматичні сполуки (гідроксибензойну, кумаринові, ферулову, ванілінову кислоти). В результаті досліджень було встановлено, що алелопатичну дію здійснюють багато летких сполук рослин, серед них альдегіди, терпени, етилен, ефірні олії та ін.. В пожнивних залишках рослин знайдено деякі речовини, токсично діючі на рослину. Так, в соломі злакових рослин присутні кумаринові, гідроксибензойна, ферулова кислоти та ін. Сильну алелопатичну дію спричинюють хінони.

Склад мікрофлори ризосфери змінюється з віком рослин. Наприклад, бацили, актиноміцети і целюлозо руйнуючі мікроорганізми практично відсутні в ризосфері молодих рослин, з’являються на більш пізніх етапах їх розвитку. Вірогідно, що зазначена група мікроорганізмів живе не за рахунок екзосмосу рослин, а бере активну участь в розкладанні відмираючи коренів.

Мікрофлора поверхні кореня дещо відрізняється від ризосфери. Так, в ризо плані більше представників роду Pseudomonas, слабо розмножуються Azotobacter, целюлюзоруйнуючі і деякі інші мікроорганізми. Мікрофлора зони кореня – це певний біологічний бар’єр, який впливає на взаємовідношення вищих рослин і паразитів.

В останній час встановлено, що серед різних представників ризосферних мікроорганізмів є певні види, які володіють здатністю не тільки знаходитись і розмножуватись на коренях рослин, але і проникати в корені, а потім мігрувати в стебла і листки. Такі мікроорганізми віднесені до ендофітних ризо бактерій, тобто організмів, які здатні жити і розмножуватися в тканинах вищих рослин. Прикладом може бути ендофітна ризо бактерія Klebsiella planticola, здатна проникати у внутрішні органи рослин, активно розмножуватися і знаходитися там тривалий час, мігруючи від кореня до листків і від листків до коренів. Подібні особливості цієї бактерії дали можливість використати цей мікроорганізм в якості мікробного біопрепарату біоплант-К для підсилення росту сільськогосподарських рослин і боротьби з кореневими фітопатогенами, оскільки ця бактерія, розмножуючись в тканинах рослин, синтезує ростові речовини і антибіотики, які позитивно впливають на продуктивність рослин.

2. Симбіоз мікроорганізмів з рослинами

Деякі рослини вступають в тісні симбіотичні взаємозв’язки з мікроорганізмами грунту. Проникаючи в кореневу систему або надземні органи рослин, вони живляться в них органічними речовинами, які синтезує рослина-господар. В свою чергу рослини отримують від мікроорганізмів-симбіонтів ряд необхідних їм речовин різного характеру.

Вище розглядався симбіоз бобових рослин з азот фіксуючими бактеріями. Встановлено також, що коренева система наземних рослин утворює з грибами так звану мікоризу, яка безсумнівно має симбіотичний характер. Складний комплекс, який утворюється коренями рослин і грибом називають мікоризою «ГРИБНИЙ КОРІНЬ». Розрізняють ектотрофну, ендотрофну і перехідну (ектоендотрофну) мікоризу.

Екзотрофна мікориза – це мікориза, при якій гіфи гриба переплітаються і утворюють навколо кореня свого роду чохол або муфту. В цьому випадку поглинання поживних речовин із грунту здійснюється за допомогою міцелію гриба. При ендотрофній мікоризі гіфи гриба поширюються не тільки між клітинами екзодерми, але і проникають в клітини кори кореня рослин. При ектоендотрофній мікоризі гіфи гриба утворюють зовнішній чохол із міцелія, а також проникають всередину кореня, в клітини міжклітинного простору.

Мікориза позитивно впливає на поживний режим і розвиток рослини-господаря, що обумовлюється в певній мірі здатністю поглинати поживні речовини, які знаходяться в грунті. Міцелій за допомогою ферментів, які він виділяє, трансформує важкорозчинні мінеральні речовини і мінералізує складні органічні речовини, переводячи їх в доступні для рослин форми. Крім того, в гіфах грибів, які утворюють мікоризу, містяться ауксини, дія яких залежить від концентрації; в низьких концентраціях вони сприяють утворенню і росту коренів, а в більш високих концентраціях затримують розвиток великих коренів, одночасно підсилюючи ріст дрібних. Мікориза виконує роль кореневих волосків. Рослини з мікоризою краще переносять засуху.

Розвиток мікоризи у значній мірі залежить від вологості, аерації, температури, рН, кількості поживних речовин та інших факторів грунту. Багатьма дослідниками встановлено, що мікориза лісових дерев зустрічається частіше в кислих (в середньому рН 4,0), добре керованих, багатих неп розкладеною органічною речовиною, але бідних на азот і фосфор грунтах.

Більшість рослин земної кулі мікотрофи. Одні відносяться до облігатних мікотрофів – нормально ростуть і розвиваються лише в співжитті з грибами, інші – до факультативних, які можуть існувати і без мікоризи або одночасно з нею поглинають грунтовий розчин кореневими волосками.

3. Епіфітні мікроорганізми і зберігання врожаю

Частина мікроорганізмів, які розвиваються в зоні коренів рослин під час їх вегетації, переходить на надземні органи і продовжує там розвиватися. Деяка кількість мікроорганізмів потрапляє на поверхню рослин з пилом і комахами.

Мікроорганізми, які розвиваються на поверхні рослин, отримали назву епіфітів, або мікробів філосфери. Ці мікроорганізми не паразитують на рослинах, а ростуть за рахунок нормальних виділень їх тканин і незначних кількостей забруднень органічного походження, які потрапляють на поверхню рослин.

Задовольнятись мізерними запасами поживних речовин на поверхні рослин можуть далеко не всі мікроорганізми, тому склад епіфітної мікрофлори досить специфічний. До 80% загальної кількості епіфітів складають клітини Erwinia herbicola. Ця грамнегативна неспороутворююча бактерія на м'ясо-пептонному агарі утворює золотисто-жовті колонії. В деякій кількості на поверхні рослин знайдено і інші бактерії, зокрема фіксуючі молекулярний азот. Бацил і актиноміцетів серед епіфіт них мікроорганізмів мало, частіше зустрічаються спори різних видів грибів (Penicillum, Fusarium, Mucor та ін.).

Існування епіфітних мікроорганізмів на здоровій рослині в значній мірі пов’язано з кліматом. Під час вологої погоди їх чисельність зростає, а в суху – навпаки, зменшується. У тих рослин, які інтенсивніше виділяють продукти обміну речовин на поверхню тканин, епіфітна мікрофлора більша і різноманітніша.

Мікроорганізми живуть не тільки на стеблах, листках і інших надземних органах рослин, але і на насінні. Виключення складає насіння, яке щільно закрите плодовими або насінними оболонками, наприклад, плоди бобових культур. Під час збирання і обмолоту таке насіння сильно засмічується мікроорганізмами. Велике значення у цьому відіграє пил і грунт.

Ступінь обсіменіння різного насіння мікроорганізмами неоднакова і залежить від індивідуальних особливостей рослини, умов дозрівання насіння і його морфологічних ознак. Так, борозенка, шорстка поверхня епідермісу або квіткові луски сприяють накопиченню на поверхні насіння великої кількості пилу і мікрофлори. Тому на насінні злакових рослин більше мікроорганізмів, ніж на насінні деяких олійних або бобових з гладенькою поверхнею.

Вплив епіфітних мікроорганізмів на рослинний організм дуже різноманітний і залежить від навколишніх умов. На перших етапах проростання насіння епіфітні мікроорганізми починають розмножуватися і переходять на корені і проросток. При пониженій температурі інтенсивніше розвиваються холодостійкі мікроскопічні гриби, серед яких є і факультативні, і облігатні паразити. В результаті різко знижується польова схожість насіння. Попереднє протруювання насіння значно знижує шкідочинну дію епіфітних грибів. Цікаво, що протруювання насіння кукурудзи найбільш ефективне в умовах холодного клімату, так як при низькій температурі гриби більш агресивні, а імунітет рослин знижений.

Епіфітні мікроорганізми, розмножуючись на поверхні рослин, створюють біологічний бар’єр, який перешкоджає проникненню паразитів в рослинні тканини. Підсилюючи розмноження епіфітної мікрофлори оприскуванням рослин поживними для мікроорганізмів розчинами, вдається підвищити антагоністичну дію епіфітів на фітопатогенні мікроорганізми.

Велику роль епіфітні мікроорганізми відіграють при зберіганні насіння. Псування насіння під дією мікроорганізмів залежить, насамперед, від вологості і температури навколишнього середовища. Під час достигання насіння, вологість його сильно зменшується і досягає рівня, при якому розмноження мікроорганізмів стає неможливим. В достиглому насінні вся волога знаходиться в зв’язаному стані і недоступна мікроорганізмам.

Різні групи мікроорганізмів починають розвиватися на насінні при різних рівнях вологості. Так, при температурі біля 15-200 С деякі гриби можуть розмножуватися на насінні пшениці і кукурудзи з вологістю 14,5 -15%, а бактерії – при зволоженні насіння пшениці до 17,5-18%. Насінню кожної групи культур характерна своя критична вологість, при якій на ньому можливий розвиток мікроорганізмів. Мікроорганізми починають розвиватися на насінні лише тоді, коли в ньому з’являється вільна вода, тобто ступінь зволоження перевищує рівень зв’язаної води.

Розвиток мікроорганізмів на насінні визначається також температурою. При збільшеній вологості насіння мікроорганізми розмножуються тим швидше, чим вища температура. Залежно від вологості насіння пшениці і температури середовища на ньому розвиваються різні групи мікроорганізмів. При температурі 100 С навіть досить вологе насіння (18-19%) може добре зберігатися, а при 15-200 С воно починає швидко пліснявіти і псуватися. При зберіганні насіння при більш високій температурі, вологість його необхідно знизити. Активний розвиток мікроорганізмів в масі насіння різних культур при одній і тій же вологості починається в різні строки. Пшениця, жито, ячмінь, горох, боби і гречка досить стійкі, а в насінні проса, кукурудзи і соняшника мікроорганізми розвиваються швидше і інтенсивніше.

При відмоканні любого насіння, властива йому епіфітна мікрофлора швидко зникає, починають розвиватися різні міцелі альні гриби, переважно представники родів Penicillium, Aspergillus. Їз бактерій на насінні спочатку інтенсивно розмножуються мікрококи, які повністю витісняють Erwinia herbicola, пізніше зєявляються різноманітні неспороутворюючі палички, а при підвищеній температурі – бацили (Bacillus mesenterius, B. Subtilis та ін..). При більш тривалому розвитку мікроорганізмів в результаті їх життєдіяльності маса зерна може розігріватися до температури 600 С, насіння при цьому нерідко набуває темного кольору – «обвуглюється», так як в ньому утворюються сполуки темного кольору меланоїдної природи.

Зберігання врожаю плодів і овочів, що мають високу вологість, визначається їх імунітетом і створенням зовнішнього середовища, яке не сприяє розвитку мікроорганізмів на їх поверхні.

4. Розвиток на рослинах токсичних грибів.

До біологічно активних речовин, які виробляються деякими групами мікроорганізмів, слід віднести токсини – речовини, які викликають захворювання вищих організмів. Вказані сполуки виробляються як патогенними мікроорганізмами, так і деякими сапрофітами. Існують токсини, які локалізовані і клітинах мікроорганізмів – ендотоксини, інші виділяються мікробами в зовнішнє середовище – екзотоксини.

При розвитку на злаках або кормах деяких грибів накопичуються отруйні речовини, які інколи викликають тяжкі отруєння – мікотоксикози. В деяких випадках винуватцями харчових і кормових отруєнь можуть бути бактерії. Прикладом мікотоксикозу є ерготизм – хвороба людини і тварин, яка виникає при споживанні зерна, ураженого ріжками (сумчастий гриб Claviceps purpurea). Токсичні властивості ріжків пояснюються наявністю в них ряду алкалоїдів – лізергінова кислота, яка відноситься до похідних індолу. Вона зв’язана з однією або декількома амінокислотами. Захворювання ерготизмом проявляється по-різному, але при цьому вражається травний тракт, що поєднується з розладом нервової системи.

Тяжкі захворювання людей можуть викликати гриби роду Fusarium, які розвиваються на вегетуючих або скошених злаках. Гриб Fusarium graminearum утворює токсин, який шкідливий для людей і тварин. Хліб, випечений із борошна фузаріозного зерна, викликає симптоми, близькі до сп’яніння. Ця хвороба отримала назву «п’яний хліб». Токсин гриба містить глюкозиди і алкалоїди. Із токсину Fusarium sporotrichiella виділено сапонін, який зв’язаний з холестерином. В токсині знаходяться і сполуки, що відносяться до стеролів циклопентафенантренового ряду.

Корми, вражені токсичним грибом Stachybotris alternans, є причиною тяжкого захворювання тварин. До токсину чутлива і людина. Це захворювання називається стахиботритоксикозом. При хворобі виникають некрози слизової оболонки ротової порожнини та решти відділів травного тракту тварин. Із травного тракту токсини проникають в центральну нервову систему і викликають тяжкі ураження мозку. У людей, які працюють з цим кормом, також може виникнути ця хвороба.

При споживанні грубих кормів, на яких розвивається гриб Dendrodochium toxicum, спостерігається швидка загибель коней при симптомах розладу серцево-судинної системи і пригніченні кровотворення. При слабкому отруєнні розвивається затяжна хвороба з ураженням слизових оболонок ротової порожнини і кишківника. Потрапляння спор гриба на слизові оболонки людини викликає їх запалення. Ця хвороба носить назву дендродохіотоксикозу.

Отруєння тварин кормами можуть також викликати гриби родів Aspergillus (аспергілотоксикоз), Penicillium (пеніцилотоксикоз) і Mucor (мукоромікоз). Токсини утворюють і інші види грибів, які розвиваються на кормах, тому згодовування плісневих кормів недопустиме. Робота з ними також небезпечна, так як спори грибів, що містять токсичні речовини, потрапляють в ротову порожнину, дихальні шляхи і є причиною захворювань людини (зернова лихоманка та ін.).

Питання для самоконтролю.

1. Від чого залежить утворення епіфітної мікрофлори?

2. Які види мікроорганізмів можуть розвиватися на поверхні рослин?

3. Розкажіть про умови формування мікоризи.

4. Наведіть приклади розвитку на рослинах токсичних грибів.

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

По темам:

История Украины

Культурология

Высшая математика

Информатика

Охотоведение

Статистика

География

Военная наука

Английский язык

Генетика

Разное

Технологиеские темы

Украинский язык

Филология

Философия

Химия

Экология

Социология

Физическое воспитание

Растениевосдство

Педагогика

История

Психология

Религиоведение

Плодоводство

Экономические темы

Бухгалтерские темы

Маркетинг

Иностранные языки

Ветеринарная медицина

Технические темы

Землеустройство

Медицинские темы

Творчество

Лесное и парковое хозяйство

Агрономия

Преподавателям

Юридические темы