Основы экологии микроорганизмов. Микроорганизмы почв. Микориза
Микроорганизмы – существенная часть любой экосистемы, выполняющая функции синтеза нового органического вещества в процессе первичной продукции и деструкции органических веществ.
Почва – благоприятная среда для обитания и размножения различных микроорганизмов.
В состав микробных биоценозов почвы входят бактерии, грибы, простейшие и бактериофаги.
Санитарно-гигиеническое значение микрофлоры почвы огромно. Почва может стать источником распространения инфекционных болезней, а также обсеменения патогенными и сапрофитными микроорганизмами воды, воздуха, сырья, пищевых продуктов, кормов.
Микроорганизмы почвы участвуют в природном круговороте веществ, минерализации органических отбросов, самоочищении почвы.
Микрофлора плодородной почвы состоит из микробных популяций водорослей, актиномицетов, нитрифицирующих, денитрифицирующих, целлюлозоразлагающих бактерий, серобактерий, пигментных микробов, грибов и простейших. Особо важное значение имеют азотфиксирующие бактерии, обогащающие почву соединениями азота.
Численность микроорганизмов в почве очень велика. В 1 г почвы может быть от 1 до 10 млрд. бактериальных клеток. На один гектар почвы приходится от до 6 тонн бактериальной массы.
Наибольшее количество (1х106 в 1 мм3) микробов содержится в верхнем слое почвы – на глубине 5…15 см. В глубоких слоях (1,5…6 м) встречаются единичные микроорганизмы.
В почве постоянно обнаруживают грамположительные палочки и кокки, образующие эндоспоры – гнилостные спорообразующие аэробы из рода Bacillus (В. mycoides, В. subtilis, В. mеsentericus, В. megatherium, В. cereus), анаэробы из рода Clostridium (Cl. sporogenes; Cl. putrificum, Cl. perfringens). В почве долго сохраняются споры возбудителей столбняка Cl. tetani, газовой гангрены Cl. perfringens, ботулизма Cl. botulinum, неспорообразующие аэробные бактерии рода Pseudomonas (Ps. fluorescens) и факультативно-анаэробные бактерии рода Proteus (Pr. vulgaris).
Важным показателем санитарного состояния почвы является обнаружение бактерий семейства Enterobacteriaceae и грамположительных энтерококков – показателей фекального загрязнения.
В почве выявляют азотфиксирующий род Azotobacter, нитрифицирующие рода Nitrobacter, Nitrospina, Nitrococcus, Nitrospira, сероокисляющие бактерии родов Achromatium, Beggiatoa, Thioploca, Thiospirillopsis, Thiothrix; железобактерии; сапрофитные кокки родов Micrococcus (Micr. albus, Micr. candicans, Micr. cereus flavus), Sarcina (S. ureae) и грибы группы актиномицетов родов Actinoplanes, Streptomyces, Kineosporia и др.
Отношения между микроорганизмами и растениями базируются как на обмене метаболитами, так и на обеспечении физического контакта.
Микроорганизмы в этом союзе:
*участвуют в процессах почвообразования, создают среду обитания для растений
*разлагают сложные биологические полимеры
*микроорганизмы возвращают в окружающую среду соединения, необходимые для роста и развития растений
*проводят процесс связывания молекулярного азота, который обогащает почву азотными соединениями
*специфические микробные метаболиты влияют на скорость роста растений (грибы обеспечивают растения соединениями фосфора)
*способны освоить большее пространство почвы для питания растением (мицелиальные микроорганизмы – актиномицеты)
*выделение антимикробных субстанций сдерживает колонизацию и инфицирование различных частей растения фитопатогенными микроорганизмами
Растения в союзе:
*живые растения, их мертвые остатки, а также различные прижизненные выделения – источники питания для микроорганизмов
*поверхностные и внутренние структуры растения служат средой обитания микроорганизмов, предоставляя им пространство для роста, возможность перемещения и распространения вместе с *частями растения, а в ряде случаев и защиту от внешних воздействий.
растения могут направленно влиять на окружающую его микробную ассоциацию, выделяя аттрактанты или репелленты.
Микробно-растительные взаимоотношения устанавливаются уже на стадии образования семени, оболочка которого, а часто и внутренние структуры уже несут клетки или покоящиеся формы почвенных микроорганизмов, а также свойствами самого семени.
Среди микроорганизмов, обнаруженных на поверхности и внутри семян, наиболее известны представители таких родов аэробных и анаэробных бактерий, как Bacillus, Clostridium, Arthrobacter, Agrobacterium, Erwinia, Pseudomonas, Xanthomortas, Streptomyces и др., а также грибов, относящихся к родам Aspergiilus, Botrytis, Claviceps, Fusarium, Acremonium, Penicillium, Trichothecium, Phytophtora и другим, среди которых есть и фитопатогенные.
Развивающаяся корневая система, проникая в глубь почвы, вступает во взаимодействие с почвенными микроорганизмами, животными и корнями других растений. Вокруг корня формируется так называемая ризосфера – окружающее корень пространство почвы, характеризующееся более высокой плотностью микроорганизмов. Размер ризосферы исчисляется примерно от 0 до 8 мм в диаметре, количество микробных клеток в ней велико. Пространство поверхности корня часто определяют как отдельное местообитание микроорганизмов, называемое ризопланой.
Рост микробного сообщества стимулируется за счет продуктов жизнедеятельности корневой системы растения – корневых депозитов, ризодепозитов (низкомолекулярные органические вещества (сахара, спирты, органические и аминокислоты, витамины, гормоны и т.д.) или высокомолекулярные метаболиты (полисахаридные и белковые слизи, ферменты) или утраченные части растения (слущивающиеся клетки, отмершие участки корня, корневой чехлик и т.д.)
Симбиоз:
*Растение способствует изменению физико-химических условий среды обитания микроорганизмов, оказывая механическое воздействие на почву, выводя через свою сосудистую систему ряд газов (например, метан на рисовых чеках) и транспортируя кислород в анаэробные участки почвы вокруг корня.
*Ризосферные микроорганизмы, развиваясь на корневых депозитах растения, в процессе метаболизма и после отмирания микробных клеток выделяют питательные вещества в формах, доступных для использования растениями.
*Микроорганизмы ризосферы влияют на растение за счет стимуляторов роста (например, гиббереллинов), которые воздействуют на морфологию и физиологию растения, а также других специфических метаболитов, например этилена, вызывающего раннее цветение.
*В присутствии патогенных микроорганизмов микроорганизмы ризосферы могут синтезировать различные биоконтролирующие агенты (антибиотики, ферменты, сидерофоры и др.), подавляющие рост нежелательной микробиоты. Продуценты таких агентов относятся к родам Pseudomonas, Bacillus, Agrobacterium, Trichoderma и др.
*Микроорганизмы синтезируют лектины, участвующие в адгезии бактериальных клеток к поверхности корня, и стимуляторы роста растений (индолилуксусную кислоту).
*Стимуляция роста части поверхностных слоев клеток корневого волоска приводит к его спирализании, а микроорганизмы попадают внутрь спирали и формируют инфекционную нить.
*Клетки интенсивно размножаются, образуя наросты (клубеньки) на корнях растений. Внутри клубеньков и происходит процесс симбиотической азотфиксации, который сопровождается совместным синтезом сложного соединения леггемоглобина, белковую часть которого образует растение, а гем синтезирует бактерия.
Пространство вокруг надземных частей растения, а также ткани этого растения образуют филлосферу, в которой выделяют собственно поверхность растения, называемую филлопланой. Количество эпифитных микроорганизмов, обитающих на надземной части растения, сравнимо с численностью микроорганизмов в почве.
Состав микробного сообщества филлосферы принципиально ничем не отличается от сообщества, присущего семенам растений.
Среди его представителей отмечены как сапротрофные, так и патогенные виды.
Микроорганизмы, обитающие на листьях растений, помимо упомянутых выше, относятся к родам Enterobacter, Zymomonas, Acetobacter, Gluconobacter, Methylobacterium, Rhodotorula и др.
Дата добавления: 2015-09-03 | Просмотры: 747 | Нарушение авторских прав
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | 33 | 34 | 35 | 36 | 37 | 38 | 39 | 40 | 41 | 42 | 43 | 44 | 45 | 46 | 47 | 48 | 49 | 50 | 51 | 52 | 53 | 54 | 55 | 56 | 57 | 58 | 59 | 60 | 61 | 62 | 63 | 64 | 65 | 66 | 67 | 68 | 69 | 70 | 71 | 72 | 73 | 74 | 75 | 76 | 77 | 78 | 79 | 80 | 81 |
|