Дипломная работа: Взаимодействие микроорганизмов с высшими растениями
По мнению Н. Ф. Реймерса, микроорганизмы – это организмы, величина которых от 50 до 500 мкм (36, 102).
Учёный В. Б. Богорад относит к микроорганизмам – невидимые простым глазом растительные и животные организмы (3, 124). Иногда употребляется термин «микробы » – это общее название микроскопически малых организмов, к которым относятся бактерии, актиномицеты, дрожжи, некоторые грибы (3, 24).
Мы в своей работе будем придерживаться определения микроорганизмов, данного Н. Ф. Реймерсом.
По определению, данного В. Б. Богорадом, высшие растения - это автотрофные формы, имеющие расчленение на листья, стебли и корни (3, 47).
Высшие растения как все живые существа постоянно взаимодействуют с микроорганизмами, являясь одной из природных сред обитания микробов.
Взаимодействие – это взаимная связь, согласованность действий (24, 48).
Из выше сказанного сформулируем определение «взаимодействия микроорганизмов с высшими растениями » - это взаимная связь организмов величиной от 50 до 500 мкм с автотрофными формами, имеющими расчленение на листья, стебли и корни.
Растения выделяют во внешнюю среду различные органические соединения – сахара, органические кислоты, нуклеотиды, аминокислоты, витамины, стимуляторы роста, представляющие собой легкодоступный и весьма разнообразный субстрат для питания микроорганизмов. Поэтому не случайно, что корневая система и наземные органы растений обильно населены микроорганизмами.
По мнению К.А. Лукумской (1987), влияние микробов на высшие растения может быть полезным или вредным для последних (см. Рис. 1).
Влияние микроорганизмов
 |  |
Полезное вредное
· минерализации органических веществ, тем самым, переводя их в усвояемую для растений форму; · микроорганизмы выделяют ряд биотических веществ (витамины, гормоны); · защищают от некоторых фитопатогенных микроорганизмов; | · микробы вызывать заболевания растений; · образуют токсические вещества; · выступают как конкуренты высших растений, поглощая усвояемые питательные вещества |
Рис. 1 Влияние микроорганизмов на высшие растения.
Взаимодействие микроорганизмов с высшими растениями носит разносторонний характер. Имеются мирные сожители – эпифиты (обитатели поверхности организмов), ризосферные микроорганизмы и грибы-микоризообразователи, приносящие пользу обоим организмам. Наряду с безвредными микроорганизмами существуют фитопатогенные (болезнетворные) микробы, вызывающие отравления и заболевания растений. Исключительный случай взаимодействия микробов с высшими растениями представляют многочисленные примеры симбиоза. Иногда, даже трудно определить, является высший организм субстратом, и микроорганизмы размножаются на нём, либо наоборот, высшее растение паразитирует на микробах. Например, клубеньковые бактерии образуют на корнях (чаще бобовых) растений наросты, заселённые бактериями. С течением времени бактерии разрушаются в клубеньках, и растение использует вещества, запасённые микробами (паразитизм растения на бактериях) (16, 315).
Из разносторонних влияний микроорганизмов на высшие растения вытекают различные виды взаимодействия (см. Рис 2).
Виды взаимодействия
 |
 |
Симбиотические паразитические (фитопатогенные)
Рис. 2 Виды взаимодействия микроорганизмов с высшими растениями.
Различные виды взаимодействия микроорганизмов с высшими растениями изучались рядом биологов. Академик В.А. Шапиро выяснил, что «в течение вегетативного периода растение выделяет в почву до половины синтезированных веществ. Растение кормит микроорганизмы, а ризосферные бактерии разлагают гумус и обеспечивают растение минеральным питанием. Когда вегетативный период заканчивается, растения выделяют ингибиторы и тормозят развитие микроорганизмов» (42, 27).
Биолог Ф.Ю. Гельцер разработала теорию симбиотрофности растений, утверждающую, что растения питаются только при посредничестве микроорганизмов-симбионтов, на примере микоризы (42, 45).
К.Т. Сухоруков развил представление об активном и пассивном иммунитете. Б.А. Рубин рассматривал иммунитет как весьма сложный процесс взаимодействия патогенного начала и растения, в котором существенная роль принадлежит окислительно-восстановительным явлениям (1, 49).
1.2 Симбиотические взаимодействия между микроорганизмами и высшим растениям
Симбиоз – весьма распространенное явление. Понятие о симбиозе было сформулировано во второй половине XIX века немецким ученым де Бари, который понимал симбиоз в широком смысле слова как взаимосвязи между двумя или несколькими организмами (11, 143).
Симбионты высших растений, представленные микроорганизмами, разнообразны (см. Рис. 3).
 |
Рис. 3 Симбионты высших растений.
Почва представляет собой благоприятную среду для развития ризосферных микроорганизмов. Приблизительные подсчеты показывают, что в 1г почвы содержится 1х109 бактерий, 1х105 грибов, 1х105 актиномицетов, 1х103 водорослей. Суммарная масса всех микробных клеток в пахотном слое составляет примерно 6-7 т на 1 га. Естественно, такое колоссальное количество живых клеток оказывает многообразное и разностороннее влияние на процессы, происходящие в почве, и на жизнь высших растений. (45, 181)
Микрофлора ризосферы, принимая участие в процессах трансформации органических веществ в почве, обеспечивает растения необходимыми элементами минерального питания и некоторыми биологически активными веществами. Кроме того, микроорганизмы ризосферы разлагают многие токсичные для растений соединения, обеззараживая почву.
Микрофлору зоны корня принято подразделять на микрофлору ризопланы – микроорганизмы, непосредственно поселяющиеся на по-верхности корня, и микрофлору ризосферы – микроорганизмы, населяющие область почвы, прилегающей к корню (16, 320). Численность микроорганизмов в ризоплане и ризосфере (Р) в сотни и даже тысячи раз превышает их содержание в окружающий почве (П), что можно выразить отношением: Р/П (см. Приложение 1).
На численность и групповой состав микрофлоры ризопланы и ризосферы оказывает влияние:
·тип почвы,
·климатические условия,
·характер растительного покрова
·стадия развития растений.