70. Эпифитные микроорганизмы поверхности листьев (филлосферы), семян (гистосферы), зоны корня ( ризосферы, ризоплана) растений; их роль в жизнедеятельности растений как сапрофитов и антагонистов.
Эпифитная микрофлора находится на поверхности надземной части растения на протяжении всей его жизни. Она однообразна и не зависит ни от вида растений, ни от их места произрастания. Для микроорганизмов эпифитной микрофлоры растение – основное место обитания. Эпифитная микрофлора сохраняется на семенах и при их прорастании переходит на поверхность растений. Чаще всего встречаются Bacterium herbicolaaureum и Pseudomonas fluorescens, реже – Bacteria mesentericus, Bacteria vulgaris, грибы, Escherichia coli.
Эпифитные микроорганизмы – это такие, которые живут на поверхности растений и питаются за счет естественных выделений тканей растений и небольшого количества органических загрязнений, которые находятся на поверхности растений. Эти микроорганизмы не способны проникать через клеточную оболочку растительных клеток, поэтому глубоко расположенные ткани растений микроорганизмов обычно не содержат.
Бактерии, которые заселяют поверхность листьев и стеблей называются филлосферой.
Микрофлора листовой поверхности растений приспособлена переносить высокие облучения и низкую влажность. Листья подвергаются воздействию частиц пыли и воздуха, приводя к образованию типичной флоры на их поверхности. Кутикулы, воски и выросты помогают в развитии микроорганизмов [Vorholt, 2012].
Зона почвы, находящаяся в контакте с корневой системой растений, называется ризосферой, а микроорганизмы, развивающиеся в ней –ризосферными. Выделяют два типа ризосферы: ближнюю (ризоплану) и отдаленную.
Ризоплана располагается непосредственно на поверхности корней, отдаленная ризосфера – в радиусе 50см от них. Количество микроорганизмов в ризосфере в 100раз больше, чем в почве, где растения не произрастают. Скопление микробов вокруг корней связано с выделением последними различных питательных веществ. Кроме корневых выделений, микроорганизмы ризосферы используют для питания отмершие корневые волоски эпидермиса.
Основная масса прикорневой ризосферы представлена различными неспорообразующими бактериями. Качественный состав микрофлоры ризосферы зависит от вида растений. Так, ведущее место в ризосфере крестоцветных занимают флуоресцирующие бактерии, клевера – азотобактер и т.д.. Численность видов, населяющих ризосферу, находится в зависимости от возраста и физиологического состояния растений.
Максимальное количество микроорганизмов наблюдается в период кущения, цветения, плодоношения. Бактерии ризосферы благоприятно воздействуют на растения:
- стимулируют его развитие за счет увеличения в ризосфере минеральных элементов питания (минерализация органических веществ, остатков растений, трупов животных), образования витаминов, ростовых веществ;
- улучшают структуру почвы;
- проявляют антагонистическую активность по отношению к фитопатогенным микроорганизмам.
Наряду с пользой, приносимой растениям эпифитными и ризосферными бактериями, они способны вызывать и заболевания. Например, Pseudomonas fluorescensпри проникновении через поврежденные ткани может вызвать загнивание растения.
Микрофлора семян растений очень специфична и достаточно устойчивая. Семена и микроорганизмы находятся в постоянных симбиотических или антагонистических отношениях, изучать которые начали совсем недавно и научно достоверной информации крайне мало. Часто возникают сложности с отсутствием четкой границы между симбиозом и паразитическими отношениями микроорганизмов к растениям. В связи с этим, применяется термин « условный патоген», который способен в связи с определенными условиями проявлять свойства фитопатогена, в иных же ситуациях входит в состав нормофлоры растения [Евсеев, 2004]. Так, многие эпифитные микроорганизмы относят к условным патогенам растений, влияя на снижение посевных качеств семян вследствие их неправильного хранения [Решетникова, 2004].
Патогенные микроорганизмы микрофлоры семян способны сделать токсичным лекарственное растение. Особенно легко патогену поддаются имеющие микротравмы, битые и разрушенные семена. Такие семена являются носителями активных микробиологических очагов [Гуринович, 2005]. Особо быстрое нарастание пораженности семян происходит такими токсино-образующими грибами, как Alternaria, Penicillum, Cladosporium, Fusarium [Евсеев, 2004].
Вопрос о составе нормофлоры семян и изменение её от длительности и условий хранения изучен недостаточно, поэтому данная тема является актуальной.
Особо сильное развитие микробоценоза поверхности семян происходит в момент их набухания и прорастания. За этот период идет обсеменение микроорганизмами всех вегетативных органов растения [Баглаева, 2008]. Стерильные условия проращивания семян определили, что именно эпифиты семени определяют микробный состав ризопланы и филлосферы.
Роль эпифитной микрофлоры в жизни растений огромна. Они участвуют в питании растений, предохранении от инфицирования болезнетворными микроорганизмами, стимулировании роста и развития растений продуктами метаболизма [Roberto, 2010]. Среди представителей эпифитной микрофлоры имеются активаторы роста (например, некоторые виды дрожжей Ps. herbicola), образующие витамины, ауксины, фолиевую кислоту, тиамин, рибофлавин и другие соединения. Эпифитные микроорганизмы являются элементом естественной защиты растительного организма за счет проявления природной антагонистической активности по отношению к фитопатогенам [Демченко с соавт., 2004].
48. Превращение микроорганизмами соединений фосфора: минерализация фосфорсодержащих органических соединений, перевод фосфатов в растворимое состояние. Роль микроорганизмов в фосфорном питании растений.
Фосфор, относящийся к группе биогенов, представляет собой химический элемент, без которого невозможны основные биосинтетические реакции в клетке.
В минерализации органических фосфатов (фитина, фосфолипидов, нуклеопротеидов и т. д.) участвуют бактерии родов Pseudomonas, Bacillus; семейства Actinomycetaceae и грибы рода Penicillium и др. Особенно большое количество органических фосфатов накапливается при внесении в почву фосфорных удобрений или при достаточном обеспечении почвы усвояемым фосфором. Тогда происходит так называемая биологическая иммобилизация фосфора: усвояемый фосфор используется микроорганизмами и включается в органические соединения микробной клетки. Установлено, что 8–10% фосфора, внесенного с удобрениями, подвергается иммобилизации.
Большие количества фосфора входят в состав почвенных минералов и недоступны или слабо доступны для растений. Многие микроорганизмы способны переводить такие соединения в растворимые формы. К ним относятся бактерии рода Bacillus (В. megaterium), грибы родов Penicillium,
Aspergillus и др. Некоторые микроорганизмы косвенно помогают этому процессу, выделяя кислоты, которые превращают фосфаты в растворимые формы. В процессе жизнедеятельности нитрифицирующих бактерий выделяется азотная кислота, а серобактерий – серная. Эти кислоты способствуют растворению нерастворимых фосфорных соединений в почве. Фосфорные бактерии играют важную роль в обеспечении растений усвояемым фосфором.
Роль микроорганизмов в фосфорном питании растений. Разложение органических веществ при участии микроорганизмов сопровождается фиксацией в клетках определенного количества фосфора в виде тех же органических веществ. Поэтому внесение в почву органических соединений, слишком бедных фосфором, например соломы, может вызывать биологическое закрепление фосфатов и связанное с ним фосфорное голодание растений. Ряд неорганических форм фосфора в почве представлен нерастворимыми фосфатами кальция, которые содержатся в основном в нейтральных и щелочных почвах. Такие соединения фосфора входят в состав минералов и недоступны или слабо доступны растениям. Многие микроорганизмы могут переводить нерастворимые соединения фосфора в растворимое, доступное для растений.
Список литературы
- Баглаева, Л.Ю. Динамика эпифитной микрофлоры семян шалфея мускатного при длительном хранении [Текст]/ Л.Ю. Баглаева, С.А. Кузнецов // Научные труды Южного филиала «Крымский агротехнологический университет» Национального аграрного университета. Сельскохозяйственные науки. — Симферополь, 2008. — Вып. 105. — С. 82.
- Гуринович, Л. К. Эфирные масла: химия, анализ и применение [Текст]/ Л.К. Гурино- вич, Т. В. Пучкова. — М.: Школа косметических химиков, 2005. — 192 с.
- Демченко, Е.В., Влияние сельскохозяйственной культуры и эколого- географической зоны произрастания на состав эпифитной микрофлоры зерна [Текст] /Демченко Е.В., Вершинина Е.В., Петрова А.Е. // Успехи современного естествознания. – 2004. — Т.7. – С.95-96.
- Евсеев, В.В. Подходы к управлению эпифитной микрофлорой агроэкосистем [Текст]/ В.В. Евсеев // Вестник защиты растений. — 2004. — № 2. — С. 48.
- Евсеев, В.В. Эпифитная микрофлора растений и агрохимикаты [Текст]/ В.В. Евсеев // Аграрная наука. — 2004. — № 4. — С. 26-28.
- Решетникова, М.Д. Химический анализ биологически активных веществ лекарственного растительного сырья и продуктов животного происхождения [Текст]: учебное пособие / М.Д. Решетникова, В.Ф. Левинова, А.В. Хлебников и др.; под ред. проф. Г.И. Олешко. – Пермь: 2004. — 335 с.
- Roberto, L. F. Bacterial spot and early blight biocontrol by epiphytic bacteria in plants [Text] / L. F. Roberto, S. R. Reginaldo da, A. Eduardo // Pesquisa Agropecuária Brasileira － －V. 45. － N. 12.
- Vorholt, J. Microbial life in the phyllosphere [Text] / J. Vorholt // Nat Rev Microbiol. – 2012. – V. 12. – N. 10. – P. 828 – 840.