научная статья по теме МИКРОФЛОРА РИЗОСФЕРЫ И РИЗОПЛАНЫ И ЕЕ ВЛИЯНИЕ НА РАСТИТЕЛЬНЫЙ ОРГАНИЗМ Общие и комплексные проблемы естественных и точных наук
Текст научной статьи на тему «МИКРОФЛОРА РИЗОСФЕРЫ И РИЗОПЛАНЫ И ЕЕ ВЛИЯНИЕ НА РАСТИТЕЛЬНЫЙ ОРГАНИЗМ»
Беззубенкова О.Е., кандидат биологических наук, и.о. зав. кафедрой Ульяновского государственного педагогического университета им. И.Н. Ульянова Потатуркина-Нестерова Н.И., доктор медицинских наук, профессор Ульяновского государственного университета
Юхлимова М.Н. Зеленцова Ю.В.
(Ульяновский государственный педагогический университет им. И.Н. Ульянова)
МИКРОФЛОРА РИЗОСФЕРЫ И РИЗОПЛАНЫ И ЕЕ ВЛИЯНИЕ НА РАСТИТЕЛЬНЫЙ ОРГАНИЗМ
В статье представлен аналитический обзор о влиянии ризосферного микробного сообщества на процессы жизнедеятельности растительного организма. Рассматривается состав ризосферной микрофлоры, ее зависимость от условий произрастания растений, механизмы микробного воздействия на растения.
Ключевые слова: микрофлора ризопланы, ризосферная микрофлора, микробные воздействия на растения.
RHIZOSPHERE'S AND RHIZOPLANA'SMICROFLORA AND ITS INFLUENCE
ON A VEGETATIVE ORGANISM
This article deals with an analytical review about rhizospherical microbal cenosis' influence on the life activity's processes of a vegetative organism. There is viewed a structure of a rhizospherical microflora, its dependence on plant growth's conditions, mechanisms of microbal influence on plants.
Keywords: rhizoplana's microflora, rhizospherical microflora, microbal influence on plants.
В природе все растения находятся в тесном контакте с микроорганизмами, которые формируют своеобразную микробную экосистему, как на поверхностных, так и на внутренних структурах растительного организма. В одних случаях эти взаимоотношения носят антагонистический характер, в других мы наблюдаем взаимовыгодное симбиотическое сосуществование, позволяющее им выжить в среде обитания[8].
Растительно-микробные ассоциации по особенностям их возникновения и функциям можно разделить на несколько форм[10, 7, 1]. Одной из них является симбиоз корней бобовых растений и азотфиксирующих клубеньковых бактерий. Другая форма симбиоза - микориза, образуемая грибами и корнями высших растений. В формировании третьего типа взаимодействия участвуют микроорганизмы, концентрирующиеся в ризосфере растений и покрывающие поверхность их корней. К следующей форме относят влияние эпифитных микроорганизмов, поселяющихся на надземных частях растений. Вследствие данных взаимодействий возникают микробно-растительные комплексы, в которых макроорганизмы (растения) и их продукты жизнедеятельности являются источниками питания для микроорганизмов. При этомпитание самих растений, их развитие, адаптация к стрессам, защита от патогенов и вредителей во многом обеспечивается благодаря взаимодействиюс широким спектром мик-роорганизмов[4].
Наиболее обсеменённой микробами является подземная часть растений, что связано, прежде всего, с экзосмосом органических веществ (кислоты, сахара, аминокислоты, витамины), синтезированных растениями. Обычно выделяют микроорганизмы, поселяющиеся на самой поверхности корня - микрофлора ризопланы, а также группу микробов, обитающих в слое почвы, прилегающем к корню - микрофлора ризосферы. При этом количество микробных клеток в данных сферах в сотни раз превышает их содержание в окружающей почве [5]. Ризосфера является зоной интенсивной микробной активности, управляемой корневыми выделениями. Характер последних зависит от интенсивности фотосинтеза, вида и возраста растений.
Установлено, что основную часть ризосферного микробного сообщества составляют грамотрицательные бактерии родов Pseudomonas, Enterobakter, Klebsiella. Микроорганизмы прикорневой зоны представлены видами, которые способные разлагать целлюлозу, растворять фосфаты, синтезировать витамины, полисахариды, гетероауксины и тем самым оказывать определенное влияние на развитие растительного организма[9].
На состав ризосферной микрофлоры оказывает влияние вид, возраст, состояние растений, положение и характер распределения корней, тип почвы и окружение. Так, например, количество бацилл, актиномицетов и целлюлозоразлагающих микроорганизмов увеличивается по мере роста, развития и старения растений. Однако в ризосфере это происходит более интенсивно, чем в ризоплане[1].При этом ризосферный эффект более ярко выражен в песчаных почвах и менее - в гумусовых [6].
Микрофлора поверхности корня отличается по составу от микробного ценоза ризосферы. В ризопланеотмечено видовое разнообразие рода Pseudomonas, но слабо размножаются Azotobacter и целлюлозоразрушающие микроорганизмы, которых значительно больше в ризосфере.Даже в пределах одного корешка микрофлора оказывается разной и обилие микроорганизмов нарастает к кончикам корней, где наблюдается наибольший экзосмос амино-кислот[5].
Развитие растений во многом определяется процессами, протекающими в ризосфере при участии бактерий. Интенсивная жизнедеятельность микроорганизмов в прикорневой зоне, кроме улучшения снабжения растений фиксированным азотом, биологически активными веществами, препятствует появлению почвоутомления и положительно влияет на усвоение элементов минерального питания, так как усиливает ионный обмен между корневой системой и почвой[2]. Кроме того снижает негативное воздействие стрессовых факторов на расте-ния[12]. Некоторые ризосферные микроорганизмы обладают свойством подавлять развитие почвенных фитотоксичныхгрибов, а также повышать иммунные свойства растений[11].
Механизмы микробного воздействия на растения многообразны, среди них наиболее часто упоминаются:
- контроль за поступлением минеральных элементов из почвы в корень;
- связывание газообразного азота атмосферы и улучшение за счет него азотного питания растений;
- потребление и разрушение корневых выделений вегетирующих растений, что положительно влияет на процесс корневого питания;
- аккумуляция в микробных клетках питательных веществ, что, с одной стороны, предохраняет эти вещества от вымывания из почвы, а с другой - приводит к временному переводу растворимых веществ в недоступные для питания растений соединения;
- синтез различных стимулирующих веществ (витаминов, ауксинов, гиббереллинов и пр.) и накопление их в зоне ризосферы, что имеет большое значение для активирования биохимических процессов в растениях;
- выделение различных антибиотических веществ, которые защищают растения от паразитарных форм;
- стимулирование эндосимбиоза растений и микроорганизмов[11, 3].
Обращает особое внимание то, что длительное время способность к фиксации атмосферного азота приписывалась лишь небольшому количеству свободноживущих бактерий -Azotobacter, Clostridium, Azospirillum, Beijerinckia. В последнее время установлено, что примерно 80-90% всех известных бактерийспособны к азотфиксации, вследствие чего спектр диазотрофных (осуществляющих ассоциативную азотфиксацию) бактерий постоянно пополняется новыми таксонами [8]. Так, наиболее часто встречающимися диазотрофами, ассоциированными с корнями разных видов растений являются представители родов Azospirillum, Acetobacter, Agrobacterium, Azotobacter, Herbaspirillum, Pseudomonas, Enterobacter, Klebsiella, Flavobacterium, Campylobacter[1].
Микроорганизмы ризосферы активно взаимодействуя с растениями оказывают не только положительный, но и отрицательный эффект на их рост и питание. В частности, они могут поглощать питательные вещества, вносимые с удобрениями, что приводит к повышенному расходу последних[8]. Некоторые из них выделяют в почву фитотоксические вещества. Например, культура Bacilliuscereus угнетает развитие овса, удлиняет срок прорастания семян, снижает их всхожесть, замедляет рост [11]. Кроме того, значительная часть неспороносных ризосферных микроорганизмов приводят к потере азота путем денитрификаци, что сопровождается утратой части питательных веществ[6].
По данным Ю.А. Овсянникова (2000),тесная связь между растениями и микроорганизмами, выходит за рамки простого взаимодействия. Ее необходимо рассматривать как единую систему, состоящую из двух блоков, между которыми имеется постоянно действующая двусторонняя связь, позволяющая каждому из них в той или иной мере регулировать функции другого и им в меньшей степени зависеть от условий окружающей среды. Ф.Ю. Гельцер (1990) отмечает необходимость симбиотрофного существования с микроорганизмами для нормальной жизнедеятельности растений. Данный вывод носит методологический характер и показывает один из возможных путей повышения урожайности сельскохозяйственных культур.
Таким образом, анализ литературных данных показал, что растительно-микробные ассоциации ризосферы представляют собой сложную полифункциональную систему, в которой составные ее компоненты оказывают взаимное влияние на протекание многих процессов жизнедеятельности.
1. Алесина Н.В. Изучение смены бактериальных компонентов в ризосфере и ризоплане в процессе вегетации растения на примере овса (Avenasativa) // Вестник Московского государственного областного университета. Серия Естественные науки. - 2010. - №1. -С. 5-9.
2. Белимов А.А. Взаимодействие ассоциативных бактерий и растений в зависимости от биотических и абиотических факторов: автореф. дис. . док. биол. наук. - СПб., 2008 - 46 с.
3. Возняковская Ю.М. Некоторые аспекты взаимодействия здоровых растений с микроорганизмами // Методологические проблемы аллелопатии. - Киев: Наукова думка, 1989. -С. 65-72.
4. Гельцер Ф.Ю. Симбиоз с микроорганизмами - основа жизни растений. - М.: Изд-во ТСХА, 1990. - 134 с.
5. Емцев В. Т., Мишустин Е.Н. Микробиология. - М.: Дрофа, 2006. - 448 с.
6. Заварзин Г.А. Лекции по природоведческой микробиологии. - М.: Наука, 2004. - 348 с.
7. Заикина И.А. Экологическая роль бактериального сообщества эпифитов филлосферы в жизнедеятельности растений: автореф. дис. . канд. биол. наук. - Ставрополь, 2008. -21 с.
8. Игнатов В.В. Молекулярные основы взаимоотношений ассоциативных микроорганизмов с растениями. - М.: Наука, 2005. - 262 с.
9. Кириллова Н.П. Динамика численности микробных популяций в системе почва-растение в условиях модельных опытов: автореф. дис. . канд. биол. наук. - М., 1983. - 21 с.
10. Кожевин П.А. Динамика микробных популяций в почве // Вестник Московского университета. Серия Почвоведение.
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.