Роль микроорганизмов в жизнедеятельности растений

Почвенный состав, включающий не только химические соединения, но и находящиеся в нем микроорганизмы, оказывает важнейшее влияние на рост и развитие сельскохозяйственных культур. В прилегающей к корням растений микрозоне (ризосфере), где вместе с продуктами корневых выделений находятся также и многочисленные представители микробиоты, постоянно происходят непрерывные процессы: синтез биологически активных веществ, преобразование недоступных для растительных организмов соединений в легкоусваиваемые формы, нитрификация почвы, выделение токсичных продуктов и т. п. Поэтому жизнедеятельность растений тесно связана и напрямую зависит от состава и количества присутствующих в почвенной среде микроорганизмов.

Взаимодействие различных типов микроорганизмов с растениями может иметь положительный, нейтральный или отрицательный результат. Последний возможен в том случае, если растения служат источником пищи для паразитирующих на них микроорганизмов, что в конечном итоге приводит к заболеванию и даже гибели культур. Но функции многих представители почвенной микрофауны все же имеют прогрессивное направление: они непосредственно участвуют в трансформациях находящихся в грунте азота, фосфора, серы, формируя соединения, необходимые для питания растений, в доступной для них форме, что активизирует процессы роста культур и позитивно отражается на их развитии. Именно благодаря деятельности почвенных микроорганизмов происходит разложение и минерализация растительных остатков, за счет чего в почве увеличивается количество органических и минеральных соединений, а освободившийся углерод выделяется в атмосферу.

Ярким примером успешного «сотрудничества» некоторых культур с ризосферными микроорганизмами является симбиоз корневой системы растений с арбускулярными микоризными грибами. Гифы таких грибов проникают в межклеточные пространства или внутрь клеток растительного организма и поставляют необходимые питательные вещества, которые транспортируются от внекорневого мицелия гриба, непосредственно к клеткам самого растения. Кроме того, микоризные грибы оказывают влияние на уровень рН ризосферы, изменяя подвижность питательных элементов так, чтобы повысить их доступность для растений. В то же время для собственного питания микоризные грибы используют необходимые им органические соединения, которые выделяются корневой системой растений. Способность образовывать такие взаимовыгодные симбиотические связи наблюдается у 85% видов растений.

Те культуры, у которых эволюционно выработалась способность к взаимодействию с арбускулярными микоризными грибами, обладают преимуществом перед теми видами, которые утратили такую особенность. Согласно статистическим научным данным, количество растительных организмов, сосуществующих с микоризными грибами, в среднем в 11,8 раз превосходит численность видов остальных представителей высших растений. К тому же наличие (или отсутствие) микоризы оказывает влияние и на распределение азота и фосфора между этими группами. Таким образом, арбускулярные микоризные грибы могут перераспределять питательные ресурсы между растениями различных видов.

Положительное воздействие на культуры оказывает группа ризосферных бактерий рода Pseudomonas (PGPR). Начиная с конца ХХ века их применяют для ограничения жизнедеятельности растительных патогенов (добавляют в почву или к семенам зерновых культур). Некоторые представители бактерий PGPR способны стимулировать производительность растений разными способами. Так, исследования показали, что инокуляция растений отдельными видами PGPR содействует увеличению содержания в них питательных веществ, повышает устойчивость к влиянию неблагоприятных факторов, а некоторые бактерии способны даже вырабатывать фитогормоны, увеличивая тем самым количество полезных микроорганизмов и ограничивая содержание в ризосфере патогенов. Таким образом, те виды культур, которые могут привлекать и удерживать в своей ризосфере популяции бактерий PGPR, отличаются большей выживаемостью, интенсивным ростом и высокой урожайностью, а следовательно, они более конкурентноспособны.

Кроме вышеперечисленных микроорганизмов, в почве также присутствуют фосфатные солюбилизирующие бактерии (PSB) или микробы (PSM). Их положительная роль состоит в повышении плодородия почвы путем преобразования нерастворимых фосфатных соединений (с железом, алюминием и кальцием) в доступные для растений, растворимые формы. Практические наблюдения подтвердили более высокий уровень роста культур, находящихся в зоне деятельности солюбилизирующих микроорганизмов, который происходит в связи с увеличением количества поглощаемого растениями фосфора. Но вместе с тем, влияние этих бактерий довольно относительное, так как они не участвуют в самом процессе транспортировки растворимого фосфора к корневой системе растений.

Наблюдения микробиологов за взаимодействием растений и почвенных биоорганизмов в ризосфере помогают изучить их влияние друг на друга, а также выявить закономерности, позволяющие регулировать с помощью микрофлоры и микрофауны (бактерий, грибов, вирусов, нематод, водорослей и пр.) скорость роста культур, их устойчивость к неблагоприятным факторам, а также уровень урожайности. В результате таких исследований разрабатываются биологические препараты, способные частично или полностью заменить широко применяемые в сельском хозяйстве агрохимикаты, что может значительно снизить риск загрязнения окружающей среды, улучшить экологическую ситуацию, повысить качество почвенных и водных ресурсов.

agrostory.com