Микориза – взаимовыгодное содружество гриба и корня

Задумывались ли Вы когда-нибудь, насколько все гармонично устроено в природе?

Влага испаряется, но тут же возвращается в виде осадков, растения используют для роста органику почвы, но, отмирая, сами превращаются в органику и т.д. Возьмем, к примеру, почву. Это огромный, четко сбалансированный микромир, в котором каждый вид микроорганизмов имеет свое место и свое значение. Слаженное взаимодействие различных биологических сообществ помогает удерживать баланс, не позволяет господствовать одному виду в ущерб другим.

И так до тех пор, пока в процесс не вмешивается человек. Мы пашем, сеем, обильно удобряем почву, будучи полностью уверенными в том, что это на пользу почве, на пользу нашим растениям. Ведь главная цель – это урожай. Чем больше, тем лучше. Возникающие попутно проблемы, такие как болезни, вредители, стрессы мы связываем с враждебным действием каких-то сил извне, но никак не со своим активным вмешательством в жизнь почвы. В результате мы все больше вкладываем усилий и денег, а результат либо тот же, либо все хуже и хуже. И тогда наступает прозрение: «А ведь недаром же Природа все так устроила?»

Ведь если взять нетронутые, девственные леса или непаханую землю, то в них и влага всегда есть, и растения растут и плодоносят, хотя никто их не подкармливает, да и растения на таких участках здоровые и вредителей там почти нет.

В чем же причина?

А причина в сохранении баланса видов и развитии тех самых благоприятных содружеств, которые приносят взаимную выгоду всем почвенным обитателям.
Одно из таких благоприятных содружеств получило название «МИКОРИЗА».

Что же такое «микориза»?

Это взаимовыгодное содружество гриба и корня. Происходит от греческого «mykes» – гриб и «rhiza» – корень. «Грибокорень».

Элементарные примеры микоризации, которые встречаются в природе: осина – подосиновик, береза – подберезовик, сосна – боровик и т.д. То есть микориза – это своеобразный симбиоз между грибами и корнями растений. Этот симбиоз имеет огромное значение для питания растений. Более 90% всех покрытосеменных образуют микоризу.

Почему же так важна микориза и в чем ее положительное влияние на растения?

Вступая в «содружество», гриб и корень обеспечивают комфортную жизнедеятельность друг друга. В процессе фотосинтеза в корнях растений накапливаются углеводы, которыми растение делится с грибом. В свою очередь гриб, колонизируя корни, выполняет функцию посредника между растением и почвой. Разросшаяся грибница способна увеличить объем общей поглощающей поверхности корня растения в тысячи раз.

Окутывая собой корень, гриб защищает его от почвенных патогенов, сохраняет водный баланс растения, обеспечивает питание доступным фосфором и азотом, аккумулирует тяжелые металлы.

Существует четыре основных типа микоризы

Эндомикориза

Основное отличие эндотрофной микоризы в том, что гифы гриба проникают в клетки коры корня через поры. На поверхности корня микориза выражена слабо, то есть вся основная часть гриба находится внутри корня. В клетках корня могут образовываться скопления гиф гриба в виде клубков. Гифы могут разветвляться внутри клетки – эти образования называются арбускулами.

Арбускулярная микориза (АМ) – один из типов микоризы, относящийся к эндомикоризе.

• Считается одним из самых древних, благодаря АМ произошла колонизация суши наземными растениями.
• Характеризуется образованием арбускул внутри кортикальных клеток корня.
• Формируется между растением-хозяином и облигатными симбиотическими грибами Glomeromycota.

Эктомикориза (ECM)

Эктотрофная микориза возникает, когда гифы гриба оплетают корень плотной сетью, образуя или чехол, или микоризные трубки. Гифы гриба проникают сквозь ризодерму корня и распространяются по межклетникам, не проникая в клетки. Для такого типа микоризы характерно отсутствие корневых волосков и редукция корневого чехлика вплоть до одного-двух слоёв клеток. Гифы гриба разделяют корень на зоны (в виде сети гиф – сеть Гартига).

Экто-эндомикориза

• Сочетает в себе признаки эндо- и эктомикоризы. Возможен переход между эктомикоризой и эндомикоризой. Присуща растениям из семейства орхидных.

Эрикоидная микориза (ERM), вересковая

• Узкоспециализированная, ограничивается представителями Ericaceae, характеризуется колонизацией гифами только эпидермиса.

Наиболее широкое, почти универсальное распространение имеет эндомикориза, которая характерна для большинства травянистых растений, многих плодовых деревьев и кустарников.
Корни практически всех сельскохозяйственных культур вступают во взаимодействие с грибами, образующими микоризу арбускулярного типа (АМ). Исключение составляют представители семейств крестоцветных и маревых (свекла, шпинат), а также осоковых.

Заражать спорами гриба-симбиота можно как посевной, посадочный материал, так и корневую систему уже вегетирующих растений.

Есть несколько очень важных моментов, которые нужно учесть на начальном этапе для того, чтобы микоризное партнерство состоялось:

• Наличие влаги в прикорневой зоне.
• Температура почвы не ниже 18оС.
• Наличие в почве растворимых фосфатов не более 8%.
• рН почвы не ниже 5.3.
• Защита грибного препарата или обработанных растений (посадочного материала) от активного ультрафиолетового излучения, т.к ультрафиолет губительно воздействует на споры.

После того как гриб, благодаря выделениям корневой системы, активизируется и вступит с ней в контакт, он становится практически неуязвимым. Единственным условием его развития является наличие активно действующей корневой системы партнера.

Гифы гриба, проникая в мельчайшие частицы почвы, поставляют корню воду с растворенными в ней питательными веществами.

Каждый участок гиф выполняет свою, четко обозначенную функцию:

• Терминальные почвенные гифы, более тонкие по сравнению с корневыми волосками, поглощают из почвы минеральные вещества и воду, проникая в недоступные для растения поры почвы.
• Ризоморфы – толстые, протяженные гифы, транспортирующие минеральные вещества, аминокислоты и воду к растению и углеводы от растения.
• Интрарадикальные гифы непосредственно производят обмен веществами между растительными клетками и мицелием.

Результаты микоризного партнерства растений с АМ грибами:

✔ За счет выходящих из корней гиф гриба, всасывающая поверхность, соответственно и площадь питания корня, увеличиваются в 10-50 раз.
✔ Кроме фосфора, гриб переводит другие нерастворимые и трудно растворимые питательные элементы в доступную для растения форму.
✔ Вместе с питательными элементами из почвы растения используют также биологически активные вещества, продуцируемые грибом. Значительно увеличивается концентрация фитогормонов, что приводит к активизации роста растений.
✔ Микоризированные корни обладают устойчивостью к воздействию почвенных патогенов. Гриб индуцирует синтез защитных фенолов-флавоноидов в растительных клетках.
✔ Микоризация способствует созданию дополнительных микоризных сообществ с клубеньковыми и другими почвенными бактериями, другими грибами-симбиотами и другими, растущими в зоне действия системы растениями. Эта система получила название «единая микоризная сеть» – СМN. Единая микоризная сеть распределяет углерод внутри экосистемы, осуществляет питание и перераспределение азота, фосфора и воды между растениями-партнерами, усиливает транспирацию и повышает резистентность к засухе.
✔ Микоризированные растения становятся более устойчивыми к засухе, т.к. грибы адаптированы к более низким значениям свободной влаги в среде, чем растения, и за счет развитой грибницы способны извлекать влагу из более глубоких слоев почвы, а также из микрочастиц, в которые корневая система неспособна сама проникнуть.
✔ Микоризированные растения более устойчивы к повышенному уровню тяжелых металлов в почве, поэтому микоризация показывает очень хорошие результаты на загрязненных территориях.
✔ АМ грибы улучшают агрегатное состояние почвы. Помимо скрепления почвенных частиц образованной грибами мицелиальной сетью, они накапливают в почве гликопротеин-гломатин, который на 60% состоит из углерода. Гломатин обуславливает склеивание агрегатов почвы и повышает их гидрофобность.

 

Области применения микоризы:

• Сельское хозяйство: бахчевые, цитрусовые, зерновые культуры, фруктовые деревья, овощи, ягоды, комнатные растения, цветы, кормовые травы.
• Городское коммунальное хозяйство и ландшафтный дизайн: озеленение скверов, лужаек, клумб, парков, футбольных полей, спортивных площадок и т.д.
• Лесное хозяйство: восстановление лесов, борьба с усыханием, получение качественных саженцев.
• Укрепление дамб и фортификационных сооружений.
• Восстановление загрязненных территорий в местах экологических катастроф.
• Выращивание саженцев, кустов, цветов, лекарственных трав.
• Восстановление сельхозугодий.
• Омоложение плодовых деревьев и кустарников.

Тема микоризации в Украине пока не популярна и мало изучена. На аграрном рынке существует несколько зарубежных препаратов на основе арбускулярных грибов Гломусов, но у них довольно высокая цена.

Над этой темой трудятся ученые Института ботаники имени Н. Г. Холодного НААН, Львовского лесотехнического университета и других научных учреждений. Для создания препаратов наши ученные используют не только традиционные грибы семейства Гломус, но экспериментируют и с представителями других семейств.

В 2016 г. подана заявка на «Державну реєстрацію..» отечественного микоризообразующего препарата на основе арбускулярно-микоризного гриба Tuber melanosporum – черного трюфеля, который показал отличные результаты в испытаниях на бобовых (сое, горохе, люцерне), овощных (луке, чесноке, томатах, перце), картофеле, зерновых культурах, подсолнечнике, кукурузе, ягодных и орехоплодных культурах, на лесных деревьях хвойных и лиственных пород.

Первый и очень важный шаг уже сделан. Впереди еще много перспективных и интересных разработок.

---