У каких деревьев существует симбиоз с грибами: примеры микоризы с корнями деревьев, водорослями и другими организмами

Содержание

Симбиоз грибов и деревьев

Симбиоз грибов и деревьев

Сожительство двух совершенно разных организмов – основа всей жизни. Большинство живых организмов не могут жить без мутуализма. Симбиоз гриба и дерева также распространенное явление. В его результате оба партнера получают пользу.

Симбиоз грибов и деревьев

Симбиоз

Взаимосвязь происходит между организмами разных видов. Связь обязательна в том случае, когда симбионты полностью зависят друг от друга, например лишайники; необязательной она бывает, когда растения и их «спутники»-симбионты могут жить раздельно. Симбионтом называют организм, что состоит в симбиозе. Существует несколько видов симбиоза:

  1. Паразитизм: отношения, в которых один участник союза причиняет вред второму. Он проявляется в эндосимбиозе, то есть одна особь живет в клетках, тканях другой или экзосимбиозе (один вид живет на поверхности тела другого).
  2. Мутуализм: тип взаимоотношений, в которых соблюдается межвидовой альтруизм или полная взаимосвязь.
  3. Комменсализм: вариант связи, в которой один симбионт получает выгоду, а другой не чувствует особого ущерба или помощи. Примеры подобного сожительства – паук, строящий паутину на растениях, рыбка горчак откладывает икру в раковину двустворчатых моллюсков.
  4. Аменсализм: форма существования, где определенный вид притесняет или уничтожает другой. Например, грецкий орех полностью истребляет все, что живет в пределах его корня и питается разложенными веществами.
  5. Синнекроз: редкий тип, в котором взаимовыгодная связь приводит к гибели обоих участвующих.

Подтверждено, что желание к объединению сильнее развито у грибов, имеющих четко сформированные надпочвенные плодовые тела. Симбиоз растений и грибов – яркий пример надёжного контакта двух биологических организмов. Эти уникальные эукариотические создания способны сотрудничать со многими другими. Например, грибы образуют связь с корнями многих организмов.

Связь с деревьями

Микориза, или грибокорень, является результатом симбиоза грибов с деревьями. Вступать в такой контакт выгодно обоим. Например, гифы подберезовика (или белого гриба) проникают в мелкие корни древесных организмов и располагаются между клетками. Так, благодаря взаимодействию с грибницей и образовывается микориза. Научно подтверждено, что отдельные виды деревьев создают ее во взаимосвязи с десятками разных грибов.

Ирина Селютина (Биолог):

В микологии выделяют такие виды микоризы, различающиеся по особенностям своего строения:

  1. Эктотрофная: гифы гриба просто оплетают поверхность молоденького корня растения, формируя микоризные трубки или своеобразный чехол. При этом гифы, проникая в ризодерму корня распространяются только по межклетникам, не затрагивая полость клетки. В случае формирования такого типа микоризы у растения атрофируются корневые волоски – их функцию выполняют гифы гриба. Также происходит редукция корневого чехлика – его аналогично заменяют гифы, сформировавшие свой «чехлик». В результате идет деление корня на зоны с формированием сети Гартига.
  2. Эндотрофная: гифы гриба проходят внутрь клеток коры корня через поры в их оболочках и формируют там скопления, напоминающие клубки. При этом снаружи корня микориза слабо просматривается.
  3. Эктоэндомикориза: представляет что-то среднее, сочетающее в себе признаки предыдущих видов микоризы.

Они удачно обмениваются между собой необходимыми веществами.

Лишайники могут жить до 100 лет

В союзе с грибницей деревья способны вырабатывать антибиотики, надежно защищающие организмы от бактерий и болезней. Например, грибница отдает воду, наполненную минералами для корневой системы, а дерево взамен поставляет сахар.

Связь с растениями

Симбиоз грибов с растениями, например, у лишайников, приводит к постоянному развитию, у организмов появляются новые функции. В середине XIX века было установлено, что эти группы тел являются единением водорослей и грибов, а не отдельных организмов, как было принято думать раньше. В этом союзе оба симбионта получают наибольшую выгоду.

Используя хлорофилл, водоросли образуют органическое вещество – сахар, которым питается грибница, что одинаково защищает от высыхания, и дает биологически значимые элементы. Эти и другие минеральные вещества она получает из субстрата.

Таким образом, благодаря симбиотическим связям лишайник может проживать как в жарких пустынях, так и в высоких горах или северных регионах. Их находят на самых разных поверхностях. Эти загадочные творения природы состоят из 300 соединений, включают в себя не менее 80 уникальных элементов. Симбиоз гриба и корня растения повышает продолжительность жизни лишайника. Предполагают, что существуют виды, возраст которых более 10 тысяч лет. Обычные лишайники, встречаемые везде, живут около 60-100 лет.

Существует связь между грибом и человеком. Это скорее аменсализм, чем взаимовыгодный обмен. Изготовление алкоголя на основе дрожжей, которые являются разновидностью грибов, длится уже не одно тысячелетие.


Проявление симбиоза грибов с растениями и деревьями

Сотрудничество различных видов составляет основу всей жизни на нашей планете. Симбиоз грибов и растений возник в ответ на их потребность к выживанию. Большинство высших культур уже не могут существовать без микоризы, поскольку почвы истощились, а количество негативных факторов возросло.

Проявление симбиоза грибов с растениями и деревьями

Понятие симбиоз

Планета — дом для многочисленных организмов, которые вынуждены искать возможность сосуществования.

Симбиоз – тип взаимоотношений, при котором наблюдается сосуществование организмов разных видов.

Объединение стало ответом на неблагоприятное воздействие окружающей среды и недостаток питательных веществ.

Пример: грибные гифы объединяются для совместной работы с высшими растениями (деревьями и травянистыми).

В природе существует несколько разновидностей симбиотических взаимоотношений.

  1. Паразитизм: форма взаимоотношений, при которой представители одного вида используют представителей другого вида не только как место обитания, но и как источник для своего пропитания (грибы-трутовики, сажистые и др.)
  2. Мутуализм: форма взаимоотношений, при которой совместное сосуществование является взаимовыгодным для обоих видов и они не могут жить самостоятельно (грибы и водоросли в лишайнике).
  3. Комменсализм: форма взаимоотношений, при которой один из двух сосуществующих видов получает пользу от этого сосуществования, не принося вреда другому виду.
  4. Аменсализм: форма взаимоотношений, при которой один вид – аменсал, угнетается в своем росте и развитии вторым видом – ингибитором.
  5. Синнекроз: форма взаимоотношений, при которой взаимодействие между видами вредно для них и приводит в гибели всех представителей.

Сожительство грибов и растений

Микоризой называется симбиотическая ассоциация мицелия с корнями высших растений (деревья, кустарники, мхи, папоротники и др.). Впервые процесс описал в 1879–1881 гг. ученый Ф. М. Каменский, а термин был введен в 1885 году Альбертом Бернхардом Франком.

С тех пор было официально доказано, что грибы не паразитируют на поверхности культур, а формируют взаимовыгодный союз. В научных кругах известно 3 вида микоризы:

  1. Эктотрофная, т.е. наружная (эктомикориза): гифы, отходящие от грибницы, плотно оплетают молодые корешки, проникают в их межклеточное пространство, формируя микоризные трубки. Сеть образует систему, пронизывающую почву, тянется она на большие расстояния. Главное отличие вида — изменение корней, разрушение структуры. Яркими примерами взаимосвязи являются лесные древесные (ель, лиственница), лиственные (бук, береза, дуб). Образуется сеть Гартига.
  2. Эндотрофная, т.е. внутренняя (эндомикориза): о ней можно говорить, если влияние мицелия не вызывает изменений корневой системы, а уровень проникновения не ограничивается внешним слоем – гифы проникают в клетки через поры. Отсутствует грибной чехол, их структура остается постоянной. Грибницы могут формировать древовидные образования (арбускулы), клубки (пелетоны), вздутия, внутри клеток корня. Но клетки растений сохраняют жизнеспособность, даже переваривая внедрившийся организм. Главным примером симбиоза являются травянистые (орхидные), его обнаруживают у древесных (тополь, яблоня, груша) и кустарниковых видов.
  3. Эктоэндотрофная, т.е. смешанная: совмещает характеристики 2 предыдущих типов.

Почва, в которой происходят микоризные процессы, меньше подвержена эрозии и хорошо удерживает влагу. Гифы разлагают почвенные соединения и дают культурам возможность поглощать ранее недоступные элементы: фосфор, калий, азот и другие.

Грибы взаимовыгодно существуют с водорослями

Лишайник служит ярким примером активного симбиоза гриба и водоросли – они смогли образовать единый организм. Первые извлекают пользу в виде питательных компонентов, а вторые — получают воду и минеральные вещества, позволяющие им существование в разнообразных условиях.

Ирина Селютина (Биолог):

Лишайники представляют собой весьма своеобразную группу организмов. Тело лишайников называется слань и состоит из водорослей и гиф гриба. Водорослевый компонент – фикобионт может быть представлен цианобактерииями, зелеными или желто-зелеными водорослями, а грибной –

микобионт – сумчатыми и базидиальными грибами. Благодаря переплетению нитей гриба, формируются:

  • Верхняя корка: окрашена в разные цвета, более толстая и обеспечивает защиту и поглощение воды из воздуха.
  • Нижняя корка: тонкая, имеет выросты-ризоиды, обеспечивающие прикрепление тела лишайника к поверхности.
  • Сердцевинный слой: сформирован гифами гриба и водорослями. С этим слоем связаны процессы фотосинтеза, превращения и запасания органических веществ.

В настоящий момент микориза наблюдается практически у всех голосеменных и большинства покрытосеменных растений. На бедных почвах без дополнительной помощи они развиваются плохо.

Голубика лучше растет и плодоносит, если земля будет содержать грибной мицелий. В зародышах семян черники и брусники уже имеются споры — микообразователи.

Сожительство грибов и деревьев

В микоризе с деревьями могут участвовать не все виды.

Ученые отмечают, что использование мицелия шляпочных грибов значительно увеличивает вероятность взаимовыгодного симбиоза.

  • трубчатые: большинство съедобных, среди которых белый гриб, подберезовик, подосиновик, моховик активно используют грибницы в процессах своей жизнедеятельности;
  • сумчатые: разновидности трюфельных иногда прибегают к формированию микоризы;
  • пластинчатые: грузди, зонтики, рядовки и др. нередко вступают в симбиоз с корнями растений.

Гифы грибов оплетают корни и образуют своеобразный чехол. Он защищает их от влияния патогенных микроорганизмов и разнообразных вредных веществ.

У некоторых разновидностей проявляется способность к выделению веществ, по действию напоминающих антибиотики.

Примеры использования микоризы можно найти в лесотехническом и сельском хозяйстве. Стандартный прием — внесение грибного мицелия в смесь для высадки, посевной и посадочный материал.

Особенно благоприятно сказывается присутствие такого субстрата на посадке дуба в степных районах, который «голыми» корнями не может получить достаточно питательных элементов. У дерева, корни которого сформировали микоризу, заметно возрастает концентрация хлорофилла в листьях, а фотосинтез становится более активным.


Примеры симбиоза

Симбиоз это форма взаимоотношений, при которой оба организма получают пользу друг от друга. Другими словами, это взаимовыгодное сожительство. Организм, который живёт в симбиозе – симбионт.

Виды симбиоза

В биологии термин симбиоз может быть использован в двух разных значениях. Как было уже сказано, это форма сожительства,выгодная для всех. Впрочем, в биологии существует более старое определение – мутуализм. Во всяком случаем слово «симбиоз» в 1879 году ввёл немецкий ботаник и микробиолог Генрих Антон де Бари. Термин имел значение как выгодное существование разных организмов вне зависимости выгодно им это или нет. Симбиоз делился на:

  • Паразитизм (существование выгодное для одного сожителя, другой же страдает)
  • Мутуализм (взаимовыгодное сожительство).
  • Также был возможен и третий вариант под названием комменсализм.

Комменсализм

Третий вид обозначал симбиоз, от которого один организм получал пользу, а для второго он имел нейтральное значение. Этот вид сожительства может подразделяться на: зоохорию (взаимодействуют животные и растения, животные помогают растениям переносить семена и плоды), синойкия (квартиранство, одному – безразлично, второму – выгодно), форезия (симбиоз разных видов, при котором симбионт большего размера носит меньшего), эпибиоз (поселение одного организма на другом), эпиойкия (симбионт обитает на поверхности другого не нанося ему вреда), энтойкия, паройкия. Однако все эти виды имеют одно сходство: один из симбионтов формирует для другого особую форму обитания.

Примеры симбиоза

Грибы и деревья

Многие грибы (белый гриб, подберёзовик) имеют тесную связь с корнями деревьев, имея выгоду и для себя, и для растения. При таком симбиозе мелкие корни определённых деревьев оплетены нитями грибницы (гифами), проникающие в корни и располагающимися между клетками. Такое образование носит название микориза. Микориза была открыта российским ботаником Францем Михайловичем Каменским в 1879 году, а название такому виду симбиоза дал немецкий учёный Давид Альбертович Франк.

Если дословно перевести этот термин, он действительно будет отражать свою сущность, ведь переводится он как – грибокорень. Выгода для корней растения заключается в том, что грибница отдаёт ему воду и растворенные в ней минеральные вещества, поглощённые ею из почвы. Это нужно растению, чтобы развивалась корневая система, т. к грибница может выделять витамины и вещества для этого развития. Растение поставляет грибу готовые органические вещества, например, сахара, или выделения корней, для спор гриба.

Лишайники

Благодаря симбиозу могут образовываться группы существ, примером этому – лишайники. Они образованы двумя организмами – цианобактерией и грибом. Слоевище формируется переплетёнными гифами гриба, а между ними находятся клетки цианобактерий. Есть предположение, что автотрофный симбионт у большинства этих существ – цианобактерия носток.

Также, их могут замещать водоросли и протисты. Выгода у этого симбиоза полностью сходна с микоризой. Только вот гриб, являясь часть лишайника, совершенно не может обходиться без автотрофного симбионта, а другой – наоборот. Взаимное сожительство могут иметь и некоторые актинии, вступая в симбиоз с беспозвоночными, раками-отшельниками и даже с рыбами (рыба-клоун).

Имеется очень интересное предположение, что пластиды также имеют симбиотическое происхождение, потому что цианобактерии вступили в симбиоз с клетками эукариот. Именно поэтому эукариоты сдали разделяться на автотрофов, и гетеротрофов. Аналогично думают и про митохондрии, только в симбиоз с эукариотическими клетками вступили пурпурные бактерии.

Взаимосвязь грибов и деревьев

Грибы относятся к низшим споровым растениям. Они имею довольно простое анатомическое строение, лишенное зелёной окраски, не содержат хлорофилла, не могут усваивать углекислоту из воздуха и питаются за счёт готового органического вещества, находящегося в почве или в другом субстрате. По способу питания грибы можно разделить на три основные группы: “сапротрофы”, “симбионты” и “паразиты”.

Грибы – сапротрофы питаются за счёт разложения отмерших растительных остатков (опавших листьев, хвои, веток, древесины).

Грибы – симбионты получают питательные вещества не только из лесной подстилки, но и из корней древесных пород. Они вступают с деревьями в своеобразную форму сожительства, (симбиоз), образуют на корнях деревьев так называемую микоризу, или грибокорень. Симбионты сожительствуют с определёнными породами деревьев. Так, подосиновики растут, как правило, под осинами, подберёзовики под березами, дубовики по соседству с дубами и т.д. Однако большое количество микоризных грибов могут жить не с одной, а со многими древесными породами. Например, подосиновик образует микоризу не только с осиной, но и с березой, а белый гриб сожительствует почти с пятьюдесятью деревьями.

Грибы – паразиты поражают живые ткани растительных и животных организмов, вызывая различные заболевания.

Большинство съедобных грибов относятся к сапротрофам и симбионтам. Опасными паразитами среди них являются лишь опёнок зимний, опенок осенний и некоторые чешуйчатки и трутовики. Они поселяются на живой древесине многих лиственных и хвойных пород и причиняют вред лесному хозяйству. Однако и эти грибы чаще всего растут на отмерших остатках древесины и ведут себя как грибы-сапротрофы.

Любители грибов хотят знать, под каким деревом какие грибы особенно распространены, в каких лесах какие грибы искать. У каждого дерева есть свой помощник его зелёной жизни. Гриб без дерева и дерево без гриба не жильцы.

И так под каким деревом?

Под берёзой: белый трюфель, белый гриб, дубовик (двойник белого), настоящий груздь (мохнач), подосиновик, черный подберезовик, сыроежка (в том числе: зеленая), фиолетовая рядовка, волнушка, тонкая свинушка, оленьей гриб, валуй и конечно красный мухомор.

Под дубом: белый гриб, крапчатый дубовик, дубовый рыжик, подмолочник, (перечный, синеющий) груздь, сыроежка (розовая), гладыш-молочай, волнушка белая, свинушка, оленьей гриб, скрипица, сатанинский гриб (похож на белый), валуй, красный мухомор.

Под осиной: (красный и простой) подосиновик, груздь (осиновый, собачий), сыроежка, валуй.

Под елью: белый гриб (самый настоящий белый боровик-еловик), трюфель (белый), (красный) рыжик, подосиновик, подберёзовик (чёрный), заправский сыромахнатый груздь, (чёрный, жёлтый) груздь, сыроежка (красная), валуй, свинушка, лисичка, красный мухомор.

Под сосной: боровик (черноголов-крепыш), рыжик (оранжевый), маслёнок (настоящий), маховик (зелёный, жёлто-бурый, каштановый), сыроежка (тёмно-красная, ломкая), ежевик, фиолетовая рядовка, свинушка, красный мухомор.

Под тополем: подберёзовик (серый), груздь (осиновый, синеющий).

Под вековой липой: дубовик, свинушка, сатанинский гриб.

Под ольхой: трюфель, белый гриб, молочай.

Под орешником: трюфель, белый гриб, молочай, груздь (перечный), валуй.

Грибы – короли симбиоза

Грибы, представляющие отдельное природное царство, по праву можно назвать королями симбиоза. Объединяя в себе некоторые признаки животных и растений, грибы успешно сотрудничают и с первыми, и со вторыми. Сегодня мы расскажем о типичных и наиболее интересных примерах «сотрудничества» грибов с другими организмами.

Грибы и деревья

Самый часто встречающийся вид симбиоза у грибов – с высшими растениями. Грибница и корень дерева срастаются в единый грибокорень. Благодаря такому объединению гриб получают от растений углеводы, которые те способны вырабатывать. А деревья, в свою очередь, употребляют легкорастворимые минеральные вещества, которые мицелий вытягивает из почвы и перерабатывает в удобную форму. [1]

Одни грибы сотрудничают с несколькими видами деревьев. Например, белый гриб прекрасно уживается с пятьюдесятью деревьями. [2] Осенние опята одаривают своей благосклонностью около 200 видов деревьев. [3] А вот деликатесные рыжики весьма избирательны. Они растут только в «дружбе» с елями и в соснами. Называются соответственно – еловый и сосновый. [4]

Лишайники

Когда в следующий раз поедете в лес, присмотритесь к лишайникам. Эти необычного вида образования смотрятся весьма цельно, но не являются единым организмом. Лишайник — симбиотическая ассоциация – крепкая пожизненная «дружба» грибов и водорослей. Грибы дают водорослям среду, в которой они могут выжить. Водоросли же отдают продукты своего фотосинтеза. Примечательно, что лишайники образуются лишь при скудном питании, увлажнении и освещении. Улучшенные условия существования приведут к гибели лишайника – связи симбионтов разрушаются, водоросли начинают жить самостоятельно, а грибы могут не выжить. [5] Но пока они вместе, у них все отлично. И не говорите, что вам не случалось хотя бы раз в жизни залюбоваться их почти инопланетной красотой.



Грибы и орхидеи

Отношения грибов с орхидеями и вовсе отдельная тема. Ведь некоторые орхидеи не просто извлекают выгоду из этого симбиоза, а буквально не могут без него жить! В зрелых семенах орхидей отсутствуют углеводы – источник энергии для деления клеток и, соответственно, развития семени в растение. А в течение жизни грибы доставляют орхидеям воду и минеральные соли. Что от этого взаимодействия выигрывают сами грибы, ученые пока не выяснили.

Кстати, есть отдельная группа орхидей с особой «привязанностью» к грибам – гнездовки. Эти поразительные растения полностью лишены хлорофилла и не способны фотосинтезировать. Все, что им остается – питаться за счет гриба-симбионта. [6]

Микотизм – так называется тип питания растений, осуществляющийся за счет грибов, поселяющихся на корнях. [7]

Грибы и фауна

Те, кто читал, «Умные муравьи. Часть 2», уже знают, что муравьи разводят грибы, чтобы строить ловушки. Они заботливо переносят споры на новые места обитания.

Южноамериканские муравьи Atta пошли еще дальше. Они делают нечто вроде грядок в своих гнездах. Пережевывая нежные части листьев, муравьи таким образом готовят субстрат для произрастания грибов, которые составляют их единственную пищу. Сначала муравьи кормят и выращивают продукцию в своем грибном саду, а затем поедают ее. Подобными агрономическими изысканиями также занимаются муравьи Apterostigma и Cyphomyrmex. Термиты – самые знатные грибоводы. Только в роде Termes есть более 30 видов, которые жить не могут без грибов. [8]

У некоторых представителей муравьев существуют настоящие висячие сады. Другие выращивают продукцию, напоминающую кольраби.

Представители муравьиного царства тщательно заботятся о своих грядках. Удобряют их останками насекомых и продуктами собственного пищеварения. Облизывают, чтобы слюна, содержащая антибиотики не позволяла развиваться сорнякам и вредным бактериям. Прищипывают грибницу. Кстати, в основу известного противогрибкового препарата «Нистатин» положены вещества из муравьиной слюны. [9]

Одно из интересных содружеств грибов – с североамериканским кокардовым дятлом. Дело в том, что это птица для строительства жилица выбирает себе не умирающие, а здоровые деревья. Чтобы выдолбить дупло при таких условиях, дятлу может понадобиться до 10 лет. Хитрая птица переносит споры дереворазрушающих грибов в «ранки» коры. Древесина становится более мягкой, что облегчает труд по обустройству нового гнезда.

Успешное сотрудничество грибов и дятлов обеспечивает жильем и других лесных обитателей, любящих селиться в дупле – насекомых, сов, змей, белок, певчих птиц. [10]

Многообразие симбиотических отношений, в которые вступают грибы, поразительно. Здесь описаны наиболее интересные случаи. Чтобы рассказать обо всех видах грибного симбиоза, потребуется издать целую книгу. Возможно, многотомник. =)

Если вам понравилось, прочитайте и другие наши статьи о симбиозе различных организмов:

Симбиоз грибов с растениями и другими организмами

Способность грибов вступать в тесный симбиоз с другими организмами поистине уникальна. Ярче всего проявляется симбиоз грибов с корнями деревьев и других растений, результатом которого является микориза (в переводе с греческого – «грибокорень»). К слову, по этому же принципу паразитируют на древесных корнях и орхидеи. Не менее интересен симбиоз грибов и с различными видами насекомых: муравьями-листорезами, термитами, жуками-короедами и пилильщиками, осами и мухами.Группа грибов-симбионтов возникла в результате паразитизма, только такие грибы не губят своего хозяина, а вступают с ним в своеобразное «сотрудничество». От этого содружества выигрывает и гриб, и растение-хозяин.Ниже описано, в чем проявляется симбиоз грибов, и с какими организмами эти плодовые тела «сотрудничают» чаще всего.

Симбиоз грибов с корнями высших растений

Фото симбиоза грибов с корнями

Ярким примером симбиоза грибов является микориза — содружество грибов и высших растений (различных деревьев). При таком «сотрудничестве» выигрывает и дерево, и гриб. Поселяясь на корнях дерева, гриб выполнят функцию всасывающих волосков корня, и помогает дереву усваивать питательные вещества из почвы. При таком симбиозе от дерева гриб получает готовые органические вещества (сахара), которые синтезируются в листьях растения при помощи хлорофилла.

Кроме того, при симбиозе грибов и растений грибница вырабатывает вещества типа антибиотиков, которые защищают дерево от различных болезнетворных бактерий и патогенных грибов, а также стимуляторы роста типа гиббереллина. Отмечено, что деревья, под которыми растут шляпочные грибы, практически, не болеют. Кроме того, дерево и гриб активно обмениваются витаминами (в основном, группы В и РР).

Многие шляпочные грибы образуют симбиоз с корнями различных видов растений. Причем установлено, что каждый вид дерева способен образовать микоризу не с одним видом гриба, а с десятками разных видов.

Лишайники: в чем проявляется симбиоз грибов и водорослей

На фото Лишайник

Другим примером симбиоза низших грибов с организмами других видов являются лишайники, которые представляют собой союз грибов (в основном аскомицетов) с микроскопическими водорослями. В чем же проявляется симбиоз грибов и водорослей, и как происходит такое «сотрудничество»?

До середины XIX века считалось, что лишайники являются отдельными организмами, но в 1867 году русские ученые-ботаники А. С. Фаминцын и О. В. Баранецкий установили, что лишайники — не отдельные организмы, а содружество грибов и водорослей. От этого союза выигрывают оба симбионта. Водоросли с помощью хлорофилла синтезируют органические вещества (сахара), которыми питается и грибница, а грибница снабжает водоросли водой и минеральными веществами, которые она высасывает из субстрата, а также защищает их от высыхания.

Благодаря симбиозу гриба и водоросли лишайники живут в таких местах, где не могут отдельно существовать ни грибы, ни водоросли. Они заселяют знойные пустыни, высокогорные районы и суровые северные регионы.

Лишайники являются еще более загадочными созданиями природы, чем грибы. В них меняются все функции, которые присущи отдельно живущим грибам и водорослям. Все процессы жизнедеятельности в них протекают очень медленно, они медленно растут (от 0,0004 до нескольких мм в год), и так же медленно старятся. Эти необычные создания отличаются очень большой продолжительностью жизни — ученые предполагают, это возраст одного из лишайников в Антарктиде превышает 10 тысяч лет, а возраст самых обычных лишайников, которые встречаются везде, не менее 50-100 лет.

Лишайники благодаря содружеству грибов и водорослей намного выносливее мхов. Они могут жить на таких субстратах, на которых не могут существовать ни один другой организм нашей планеты. Их находят на камне, металле, костях, стекле и многих других субстратах.

Лишайники до сих пор продолжают удивлять ученых. В них обнаружены вещества, которых больше нет в природе и которые стали известны людям только благодаря лишайникам (некоторые органические кислоты и спирты, углеводы, антибиотики и др.). В состав лишайников, образованных симбиозом грибов и водорослей, также входят дубильные вещества, пектины, аминокислоты, ферменты, витамины и многие другие соединения. Они накапливают различные металлы. Из более 300 соединений, содержащихся в лишайниках, не менее 80 из них нигде больше в живом мире Земли не встречаются. Каждый год ученые находят в них все новые вещества, не встречающиеся больше ни в каких других живых организмах. В настоящее время уже известно более 20 тысяч видов лишайников, и ежегодно ученые открывают еще по несколько десятков новых видов этих организмов.

Из этого примера видно, что симбиоз не всегда является простым сожительством, а иногда рождает новые свойства, которых не было ни у одного из симбионтов в отдельности.

В природе таких симбиозов великое множество. При таком содружестве выигрывают оба симбионта.

Установлено, что стремление к объединению больше всего развито у грибов.

Симбиоз грибов с насекомыми

Вступают грибы в симбиоз и с насекомыми. Интересным содружеством является связь некоторых видов плесневых грибов с муравьями-листорезами. Эти муравьи специально разводят грибы в своих жилищах. В отдельных камерах муравейника эти насекомые создают целые плантации этих грибов. Они специально готовят почву на этой плантации: заносят кусочки листьев, измельчают их, «удобряют» своими испражнениями и испражнениями гусениц, которых они специально содержат в соседних камерах муравейника, и только потом вносят в этот субстрат мельчайшие гифы грибов. Установлено, что муравьи разводят только грибы определенных родов и видов, которые нигде в природе, кроме муравейников, не встречаются (в основном, грибы родов фузариум и гипомицес), причем, каждый вид муравьев разводит определенные виды грибов.

Муравьи не только создают грибную плантацию, но и активно ухаживают за ней: удобряют, подрезают и пропалывают. Они обрезают появившиеся плодовые тела, не давая им развиться. Кроме того, муравьи откусывают концы грибных гиф, в результате чего на концах откусанных гиф скапливаются белки, образуются наплывы, напоминающие плодовые тела, которыми муравьи затем питаются и кормят своих деток. Кроме того, при подрезании гиф мицелий грибов начинает быстрее расти.

«Прополка» заключается в следующем: если на плантации появляются грибы других видов, муравьи их сразу удаляют.

Интересно, что при создании нового муравейника будущая матка после брачного полета перелетает на новое место, начинает копать ходы для жилища будущей своей семьи и в одной из камер создает грибную плантацию. Гифы грибов она берет из старого муравейника перед полетом, помещая их в специальную подротовую сумку.

Подобные плантации разводят и термиты. Кроме муравьев и термитов, «грибоводством» занимаются жуки-короеды, насекомые-сверлильщики, некоторые виды мух и ос, и даже комары.

Немецкий ученый Фриц Шаудин обнаружил интересный симбиоз наших обычных комаров-кровососов с дрожжевыми грибками актиномицетами, которые помогают им в процессе сосания крови.

РАСТЕТ В САДУ БЕЛЫЙ ГРИБ

Доктор биологических наук Л. ГАРИБОВА.

Если ваш сад примыкает к лесу или в нем растут лесные деревья (березы, осины, ели, сосны), можно попробовать выращивать белые грибы и подосиновики, подберезовики и рыжики, хотя гарантировать успех трудно.

Большинство лесных грибов находится в сложном симбиозе с деревьями. Их грибница срастается с корнями деревьев, образуя грибокорень, или микоризу. Грибы так и называются микоризными. Связь их с деревьями очень прочна. Грибница микоризных грибов хотя и плохо, но все же может расти без дерева, а вот плодовые тела грибов без него образоваться не могут. Развести микоризные грибы в искусственных условиях, без дерева-партнера, пока так и не удалось. Однако вырастить их в природных условиях все-таки можно, и садоводы-любители уже накопили в этом достаточно большой опыт.

В России еще с конца прошлого века выращивали белые грибы и рыжики. Перезревшие лесные грибы заливали в деревянной посуде дождевой водой, выдерживали около суток, затем настой размешивали, процеживали через редкую ткань и этой водой с многочисленными спорами гриба поливали выбранное место под деревьями. Способ был успешно апробирован автором в собственном саду, где растут 25-летние березы. По наблюдениям любителей и специалистов, оптимальный возраст деревьев для посадки микоризных грибов – от 10 до 20-30 лет.

При другом способе небольшие (со спичечный коробок) кусочки грибницы осторожно выкапывают, тщательно укладывают в неглубокие ямки на выбранное место (с такой же породой дерева, как та, вблизи которой была взята грибница), прикрывают подстилкой и слегка увлажняют. Если погода сухая, подстилку периодически слегка сбрызгивают (именно сбрызгивают, а не поливают!), чтобы почва под ней была все время влажной.

Третий способ – использование кусочков шляпок созревших грибов. Возможны разные варианты.

Под деревьями на разрыхленную лесную подстилку раскладывают кусочки шляпок свежих созревших грибов. Через 4-5 дней эти кусочки убирают, а подстилку увлажняют.

Сажают и подсушенные кусочки шляпок, которые помещают под подстилку. У зрелых белых грибов отделяют трубчатую часть шляпки, измельчают на кусочки (до 2 см) и подсушивают, перемешивая, 1,5-2 часа. Затем деревянной лопаточкой приподнимают верхнюю часть подстилки под деревьями и закладывают по 2-3 кусочка. Подстилку уплотняют и осторожно поливают. Таким способом выращивает белые грибы Н. Веселков из города Винницы, что на Украине.

За сезон настоем грибов время от времени поливают почву вокруг дерева от ствола до границы кроны, а при посадке грибницы – по периметру кроны на расстоянии 1,5-3 м от ствола.

При всех способах уже на следующий год при благоприятных погодных условиях можно получить отдельные грибы или небольшие семейки. Спустя год урожай может быть более значительным.

Способы выращивания микоризных грибов, о которых мы рассказали, еще не обоснованы теоретически. Из-за изменений погоды и влияния других нерегулируемых, а часто и неизвестных нам факторов возможны и неудачи. Но они не должны смущать новичков, тем более, что выращивание лесных грибов не требует никаких материальных затрат, кроме не очень большого труда.

Можно попробовать выращивать таким же способом лесные микоризные грибы и в близлежащем лесу или роще, где есть сосны, ели, дубы, березы в возрасте 10-20 лет. Выбирают место, похожее на то, откуда взят посадочный материал (по составу почвы, древостою, характеру подлеска, травяного покрова).

Общее правило при выращивании микоризных грибов – посадка именно под таким деревом, из-под какого взяты гриб или грибница, – грибы очень привязаны к “своим” деревьям. Так, у белого гриба, в зависимости от того, вблизи какой породы он образует микоризу, выделяют примерно 18 форм, различающихся по форме и окраске шляпки. Лучшие условия для плодоношения березовой формы белого гриба с беловатой или светло-буроватой шляпкой – березняки с разнотравным напочвенным покровом, а для сосновой или боровой форм с темно-окрашенной, буровато-вишнево-красной шляпкой и очень толстой ножкой – сосняки с покровом из брусники, вереска или лишайников.

Источники:
http://pro100ogorod.ru/griby/simbioz-s-rasteniyami.html
http://kipmu.ru/primery-simbioza/
http://ecology.md/page/vzaimosvjaz-gribov-i-derevev
http://xren.su/mushrooms-kings-of-symbiosis/
http://babushkinadacha.ru/griby/simbioz-gribov-s-rasteniyami-i-drugimi-organizmami.html
http://www.nkj.ru/archive/articles/3252/
http://xn--80ahlydgb.xn--p1ai/lichens/symbiosis.php

Грибы–симбионты – умеющие дружить

Ты – мне, я – тебе

В мире живой природы симбиоз – это своеобразное взаимодействие двух организмов разных видов, приносящее пользу им обоим. Примеров подобного симбиоза существует огромное количество – от знаменитой дружбы раков-отшельников с коралловым полипом актинией, которая поселяется на их раковине и защищает раков от нападений врага своими стрекательными нитями в обмен на возможность передвигаться по дну и быстрее находить пищу, до бактерий, обитающих в пищеварительной системе человека и обеспечивающих нам успешное переваривание и усвоение пищи.

Грибы тоже большие любители вступать в симбиотическую связь с самыми разными живыми организмами, и в этой статье рассказывается об особенностях жизни грибов симбионтов.

Некоторые факты о симбионтах

олосистой части головы вызывает заболевание паршу. Гриб трихофитон, возбудитель стригущего лишая, поражает волосы, ногти и кожу. Дрожжевой гриб сидиум, проживающий в ротовой полости, при нарушении баланса в организме приводит к развитию молочницы в той самой ротовой полости, где до этого спокойно жил. Опасны для человека и грибы-паразиты растений. Они способны вызывать тяжелейшие заболевания, заканчивающиеся смертью. Рожковые грибы, например, спорынья, в 944 г. стали причиной эпидемиии на территории Европы, унесшей 40 000 жизней.
Труто

Виды симбиоза

В идеале симбиотическая связь всегда выгодна обоим партнёрам, но в реальности это не всегда так, и по этому принципу наука различает несколько типов симбиоза:

Мутуализм – самый «правильный» вид симбиоза, когда взаимные отношения полезны, и даже необходимы, обоим партнёрам.

Комменсализм – это когда одному партнёру взаимодействие приносит пользу, а другому от него ни вреда, ни пользы.

Паразитизм – когда один партнёр живет за счет другого, нанося ему вред.

Бывает и антибиоз, когда один партнёр наносит вред другому, при этом не извлекая при этом пользу, или они оба вредят друг другу без пользы для себя.

Как действуют грибы-симбионты

Как правило, грибы вступают во взаимодействие с различными растениями, и чаще всего с деревьями, предпочитая конкретные их породы. Это явление называется микоризой – мицелий гриба оплетает корень гриба, проникая сквозь его ризодерму и обеспечивая постоянную связь биологических систем гриба и дерева. Грибы дают дереву воду и минеральные вещества, в первую очередь фосфор, а дерево делится с ними фитогормонами, углеводами и аминокислотами. Симбионты позволяют растениям экономить влагу в объёме до 50% и могут подавлять до 60 видов патогенных микроорганизмов, вызывающих разнообразные болезни растений.

Деятельность микоризных грибов – симбионтов весьма многообразна и интересна, например, в одном кубическом сантиметре микоризы можно обнаружить до 40 м. грибных гиф. Деятельность микоризных грибов способствует образованию в почве гломалина, чрезвычайно важного для деятельности растений. А еще микориза – это своеобразная «нейронная сеть» лесных жителей, по которой они делятся информацией об актуальном состоянии внешней среды и наличие в ней, например, каких либо опасных загрязнений.

Основные различия между грибами-сапрофитами и паразитами

Неправильно считать, что любые микроорганизмы, которые питаются органической пищей, являются паразитическими. К паразитам причисляют те организмы, которые выживают за счет других. Они могут селиться как внутри какого-либо тела, так и снаружи.

Сапрофиты питаются только останками растений либо животных. К ним относятся почвенные и плесневые грибы, а также плесневые бактерии. Таким образом, основные отличия между сапрофитами и паразитами заключается в нескольких особенностях:

  1. Метод существования и характер питания организмов: паразитические особи питаются за счет органических структур живого хозяина; сапрофиты живут на мертвых растительных телах.
  2. В отличие от паразитов, сапрофиты обычно не причиняют вред человеческому организму.
  3. Средой обитания для сапрофитов могут быть как живые, так и неживые структуры. Паразиты живут только в живом организме.

В некоторых случаях грибы из паразитов превращаются в сапрофитов, которые первоначально селятся на живых растениях, а после их гибели продолжают жить, питаясь мертвой древесиной. Такие грибы называются симбионтами.

Виды микоризы

Существует несколько видов микоризы:

  • Эктотрофная – когда мицелий оплетает корень дерева, как своеобразный «грибной чехол». Гифы, при этом, проникают в ризодерму корня, но не заходят в полость клеток.
  • Эндотрофная – когда гифы проникают внутрь клеток корня и формируют в них специфические скопления-клубки. При этом на внешней поверхности корня гифы гриба мало заметны.
  • Эктоэндомикориза – сочетает элементы двух предыдущих типов микоризы.

Микоризные грибы очень не любят оставаться без своего дерева – симбионта, и, в случае его гибели, зачастую также погибают. К счастью, большинство из них способны создавать микоризу сразу с несколькими породами деревьев, что весьма способствует их выживанию и размножению.

Сумчатый гриб Ценококкум Зерновидный, на настоящий момент, считается абсолютным рекордсменом, в этой области – он легко образует микоризу с 55 видами растений, да и обитает в самых разных климатических широтах.

В результате исследований было выявлено, что этот вид генерирует меньшее, чем у других симбионтов, количество ферментов, разрушающих растительные ткани. Зато он очень активно формирует белки, которые встраиваются в клетки растения – симбионта и перекачивают туда воду. Эта разновидность тип белков активизируется во время засухи, поэтому не удивительно, что растения предпочитают создавать симбиоз именно с этим грибом – ведь в тяжёлые времена он лучше других помогает им добыть воду.

На настоящее время выявлено больше шести сотен видов микоризных грибов.

Виды опят

Различают несколько видов, которые отличаются временем и местом произрастания, а также вкусовыми свойствами и внешним видом.

Осенние опята (настоящие) (Armillaria mellea)

Осенние опята (Armillaria mellea)

Группы осенних или настоящих опят можно повстречать в конце лета и начале осени на пнях и живых деревьях, чаще всего на березе, реже на осинах, кленах и других лиственных породах.

Этот, самый вкусный и ароматный вид является довольно крупным и характерен округлой шляпкой диаметром 5–12 см, поначалу выпуклой, а затем широкой, которая с возрастом становится гладкой, распростертой, бурого цвета. Молодая кожица светло-коричневая и словно присыпанная темной чешуйчатой крошкой.

Ножка стройная, высотой до 10 см, с типичным кольцом белого цвета, вверху расцветка светло-кремовая, у основания более темная. Пластинки белые, мякоть приятного кисловатого, чуть терпкого вкуса.

Летние опята (Kuehneromyces mutabilis)

Летние опята (Kuehneromyces mutabilis)

Ранние небольшие грибочки с оранжево-бурой шляпкой и приметным водянистым участком в центре появляются на деревьях, начиная с конца мая вплоть до поздней осени. Шляпка диаметром до 5 см со временем раскрывается и сбрасывает нижнее покрывало. Ножка тонкая, полая, высотой до 6 см с темным кольцом.

Грибы срастаются в колонии, плотно сидят на поврежденной древесине лиственных пород деревьев. Пластинки кремово-коричневые, мякоть буровато-рыжая, хрупкая, с тонким запахом свежего дерева. Плодовое тело слегка горчит и может быть использовано только в отварном виде.

Луговые опята (Marasmius oreades)

Луговые опята (Marasmius oreades)

Стайки солнечных луговых опят появляются среди луговой травы, на опушках и вдоль лесных вырубок, начиная с мая, а уже к концу лета исчезают. Шляпка маленькая, диаметром около 3 см, с небольшим возвышением по центру, и кожицей бежево-оранжевого цвета. Ножка тонкая, высотой до 7 см. Пластинки кремовые, редкие, мякоть желтоватая, приятного сладковатого вкуса.

Часто формируют колонии в виде кругов, оставляя по центру пустую проплешину. В старину это явление называли ведьмиными кругами. На самом деле объяснение простое – созревшие споры выбрасывают во все стороны длинные тонкие паутинообразные нити, на окончаниях которых вдоль всей окружности поднимаются плодовые тела. По центру грибной полянки остается мало питательных веществ, поэтому трава там не растет, высыхает, образуя небольшие круглые пустоши.

Опята зимние (Flammulina velutipes)

Опята зимние (Flammulina velutipes)

Даже во время зимних оттепелей под снегом на старых тополях или ивах можно отыскать красивые ровные шляпки зимних опят. Они среднего размера, диаметром до 8 см, цвет кожицы охристо-бурый, в сырости она скользкая, гладкая, в сухую погоду глянцевая. Ножка полая, бархатистая, высотой около 6 см, заметно темнеет к основанию, меняя цвет от светло-коричневого в верхней части до темно-бурого или бордового внизу. Тонкая мякоть кремового цвета, нейтрального вкуса, с еле уловимым грибным ароматом, пластины кремовые, частые.

Зимние опята хороши отваренными, маринованными и в соленьях. Удивительно приятно в холодную пору из-под снега собирать эти дары природы. Вид культивируется в промышленных масштабах и известен под названиями «иноки» и «энокитаке».

Знаменитые симбионты

Не все знают об этом, но множество, всеми любимых и знаменитых, грибов являются именно микоризными симбионтами, например:

  • Боровик – вступает в длительные и эффективные взаимоотношения с множеством видов деревьев, особенно предпочитая ель, сосну, дуб и березу. А вот в осиновых и ольховых лесах встретить их затруднительно.
  • Подберезовик – по названию которого уже всё понятно. Однако следует помнить, что разновидностей подберезовика очень много, и они образуют микоризу не только с берёзой, но и с массой других лиственных деревьев, например с тополем, лещиной или грабом.
  • Подосиновик – оправдывает свое название, но тоже имеет множество разновидностей, имеющих склонность к самым разным породам деревьев.
  • Маслята и рыжики – образуют микоризу с разными видами хвойных деревьев.

Знаменитые мухоморы – тоже микоризные грибы, но они отличаются изрядной неразборчивостью, поэтому встречаются в лесах самых различных типов.

Польза микоризы для культурных растений

Человек давно приметил полезные свойства симбиоза грибов и растений и научился использовать их в сельскохозяйственной отрасли.

Находясь в симбиотических отношениях с грибами культурные растения получают следующую выгоду:

  • Поглощающая поверхность их корневой системы расширяется во много раз.
  • Благодаря грибам существенно улучшается качественная структура грунта и повышается степень его пористости, что самым непосредственным образом способствует повышению урожайности культурных растений.
  • Симбиоз с грибами значительно повышает защитные свойства растений, что позволяет им успешнее сопротивляться различным заболеваниям.
  • Влияние грибных гифов стимулирует молодые корни растений к активному развитию и утолщению.
  • В зимний период растения отдают грибам излишнюю влагу, что позволяет им избежать промерзания.

Польза симбиоза

Микориза является средством связи между растениями. Когда в окружающей среде появляется что-то, способное навредить растению, грибница посредством химический соединений «рассылает» информацию об этом другим грибам, и они встречают вредителя уже подготовленными. В некотором роде это напоминает передачу информации по нервной системе человека. Любой лес является гигантской информационной сетью.

Польза симбиоза заключается в следующем:

  1. Симбиоз помогает тем, что повышает адаптацию (особенно к неблагоприятным для условиям) организма к окружающей среде.
  2. С его помощью удастся увеличить урожай культурных растений.
  3. Благодаря симбиозу могут формироваться новые группы организмов (например, лишайники).

Как люди используют микоризу

Специальное целенаправленное высевание микоризных грибов в местах произрастания некоторых культурных растений помогает в людям в самых разных ситуациях.

  • Для повышения плодородия сильно обедненных почв и мест, страдающих от недостатка воды.
  • Для удаления из почвы токсичных веществ, например солей тяжелых металлов, в местах произошедших техногенных катастроф.
  • Для сокращения расходов на удобрения – грибы отлично задерживают азот и солюбилизируют фосфор, облегчая растениям его усвоение.

А вот выращивать многие вкусные виды грибов в местах, где не растут их деревья – симбионты не получится. Мицелий их приживётся и будет распространяться в почве, но плодовых тел не даст. Вот почему знаменитые Боровики так мало культивируются искусственно – их нельзя просто растить на брёвнах, как шиитаке – для их разведения потребуется настоящая сосновая рощица. Заодно и молодые сосенки будут намного активнее расти, если в почве под ними будет мицелий боровиков.

Еще раз вспомним две главные разновидности симбиоза:

  • Облигатный симбиоз, в рамках которого обе стороны не смогут нормально существовать друг без друга. К нему относится и уже упомянутая микориза грибов и деревьев.
  • Факультативный – при котором выгоду получает только один из партнёров, в лучшем случае не вредя другому, а в худшем – нанося ему явный вред.

Грибы и деревья

Самый часто встречающийся вид симбиоза у грибов – с высшими растениями. Грибница и корень дерева срастаются в единый грибокорень. Благодаря такому объединению гриб получают от растений углеводы, которые те способны вырабатывать. А деревья, в свою очередь, употребляют легкорастворимые минеральные вещества, которые мицелий вытягивает из почвы и перерабатывает в удобную форму. [1]

Одни грибы сотрудничают с несколькими видами деревьев. Например, белый гриб прекрасно уживается с пятьюдесятью деревьями. [2] Осенние опята одаривают своей благосклонностью около 200 видов деревьев. [3] А вот деликатесные рыжики весьма избирательны. Они растут только в «дружбе» с елями и в соснами. Называются соответственно – еловый и сосновый. [4]

Грибы – паразиты

Слово «парасит» – древнегреческое и означает ни что иное, как «нахлебник». Паразитизм широко распространён не только в живой природе, но и в повадках самих людей. Применительно к грибам, паразитизм является разновидностью факультативного симбиоза, при котором гриб получает пользу от своего партнёра, не отдавая ему ничего взамен, а то и нанося ему вред.

Паразитирующие грибы обитают, чаще всего, на растениях – видов таких грибов насчитывается около десяти тысяч. Почти в десять раз меньше видов таких паразитов обитает на человеке и животных, в том числе рыбах. Деятельность этих непрошенных гостей наносит вред поверхности кожи, ногтям, легким, волосам человека. Так, в высшей степени неприятное заболевание парша вызывается грибком под названием ахорион, а, ещё более жуткий на вид, стригущий лишай – плод деятельности трихофитона.

При этом очень многое зависит и от состояния «носителя». Многие паразитические грибы могут, вполне спокойно, обитать в нашем организме, не принося нам никаких неудобств и оставаясь совершенно незаметными. Однако всё меняется, в случае нарушения нормальных условий жизни человека – как внешних, например, переезда в менее благоприятные природные условия, так и внутренних, то есть заболевания. Например, грибок сидиум будет спокойно обитать во рту человека, не нанося ему вреда, но, при изменении состояния человека в негативную сторону, он сразу же вызовет во рту очень неприятное воспаление.

И да, сама мысль о том, что во рту у тебя обитают грибы, может привести человека в немалое потрясение, однако ничего странного или удивительного тут нет – в окружающей нас среде существует огромное количество микроскопических организмов, живущих, в том числе, и на нас любимых.

Паразиты растений

Как бы ни был неприятен человеку грибок на ноге, но по настоящему серьёзную опасность представляют для него паразиты, наносящие вред сельскохозяйственным растениям – они губят огромное количество полезных для человека сельскохозяйственных культур, а, при попадании, через пищу, в организм человека наносят вред уже его непосредственному здоровью.

Люди, с древнейших времен, активно борются с грибами – паразитами сельскохозяйственных культур, например с фитофторой, и война эта идет с переменным успехом, так как паразиты прекрасно умеют приспосабливаться к новым условиям и изменениям в окружающей среде, и в противовес каждому новому лекарству от фитофторы, вскоре появляется, устойчивый к нему, новый вид паразитарного грибка.

Паразитарные грибы с успехом использут в качестве донора и другие виды грибов – вольвариелла селится на говорушках, а паразитирующий моховик обитает на ядовитых дождевиках.

Надо, однако, помнить, что паразитарные грибы – это не всегда плохо для человека. Злющими паразитами на древесных стволах являются знаменитая целебная чага и многочисленные трутовики, некоторые из которых весьма вкусны и полезны. Ну и, конечно, легендарный и любимый многими, осенний опёнок Armillaria Mellea – тоже паразит, ведь он обитает не на мертвых, как многие его собратья-сапротрофы, а на живых стволах деревьев, неминуемо нанося им вред.

Грибы – симбионты – огромная и неотъемлемая часть природы, которая, кроме всего прочего, дает нам отличный пример эффективного и взаимовыгодного сотрудничества между, вроде бы, совсем разными организмами.

Всё о грибах

О роли грибов в природе

Перед странами, где высоко развита промышленность, давно уже возникла и все больше обостряется проблема, решение которой до сих пор не найдено: куда девать отходы? С тех пор как были открыты способы дешевого производства синтетических веществ, горы отходов, не поддающихся разложению, становятся все выше и выше. И никто не знает, как справиться с потоком ненужного и отработанного, который все увеличивается и увеличивается. Даже слово «свалка» родственно словам «вал» и «обвал».

А вот в природе проблема уничтожения отходов была решена еще миллионы лет назад, причем этот способ функционирует и до сегодняшнего дня! Все, что производится, снова распадается и возвращается к исходному состоянию. Существует вечный круговорот между производителями, потребителями и разрушителями. Производители создают из углекислого газа в воздухе и воде органическое вещество. Всем производителям необходимы для этого процесса солнечный свет как источник энергии и зеленый краситель (хлорофилл) как катализатор. Таким образом, важнейшие производители — это зеленые растения. Происходящий процесс называется фотосинтезом; в это время образуется кислород, жизненно необходимый людям и животным для дыхания.

Без зелени растений была бы невозможна жизнь на Земле

Потребители — это животные. Одни питаются растениями, а другие питаются мясом, но добычей последних все равно становятся первые. Растения ли, животные ли — все живые существа однажды умирают, и тогда приходит час разрушителей. Они разрушают мертвое тело, то есть разлагают его на исходные составные, а именно на простейшие неорганические соединения. Для этого процесса необходимы не только бактерии, но и — в первую очередь — грибы. Без них сама жизнь скоро бы задохнулась под все более толстым слоем мертвых останков растений и животных. Итак, чтобы выполнять свою главную задачу, грибы должны быть в неизмеримых количествах представлены повсюду на Земле.

Однако не все грибы ведут сапрофитный образ жизни и пополняют свои запасы энергии за счет разрушения мертвых тел. Многие из них паразитируют на живых организмах, так и называясь — паразиты, а другие образуют жизненное сообщество (микоризный симбиоз) с высшими растениями.

Грибы-сапрофиты

Сапрофиты — это организмы, питающиеся остатками других растений и животных. К данной группе относятся многие крупные грибы. Перегной, солома, палая листва в лесу, стволы, ветки и пни, навоз, даже перья, рога и древесный уголь служат им субстратом, из которого извлекаются питательные вещества. Большинство сапрофитов предпочитает определенные субстраты. Так, например, опенок летний выбирает, как правило, остатки лиственных деревьев, а ложноопенок серо-пластинчатый — исключительно хвойные. Другие виды — например, навозник белый (навозник лохматый) или ризопогон желтоватый (корневец желтоватый) — прекрасно развиваются главным образом в богатых азотом местах. Однако большее значение — и для человека это часто оказывается весьма неприятным — имеют многочисленные микроскопически крошечные сапрофиты. Они поселяются на наших продуктах питания и тем самым делают их несъедобными. Заплесневевшее варенье, забродивший фруктовый сок, сгнившее яблоко — вот что является результатом их деятельности.

Початки кукурузы, пораженные головневым грибом

Грибы-паразиты

Паразиты получают необходимые им питательные вещества из живых организмов, причем наносят им вред или даже полностью уничтожают приютившего их «хозяина». Количество паразитов среди крупных грибов невелико. Общеизвестно, что опенок осенний, а также определенные виды трутовиков селятся на живых деревьях. Грибы-паразиты, бывает, размещаются даже на других грибах. Так, моховик паразитирующий селится на плодовом теле ядовитых дождевиков, а паразитирующая вольвариелла — на говорушках.

Микроскопически крошечные грибы среди паразитов также играют существенную роль. Например, головневые и ржавчинные грибы или мучнистая роса каждый год требуют свою долю урожая. Ущерб, который они наносят, исчисляется миллиардами. А в тропиках эти грибы нередко становятся причиной гибели до 50% урожая.

Грибы-симбионты

Микориза

Некоторые грибы образуют симбиоз с зелеными растениями, создавая так называемый грибокорень, или микоризу. Своими нитями они оплетают мельчайшие корни растений и даже проникают внутрь корней, вытягивая из них необходимые для собственного развития вещества. Корням растений это нисколько не вредит, и, более того, они именно благодаря грибам с легкостью получают минеральные вещества из почвы. Так, например, саженцы сосны могут вырасти сильными и высокими только в том случае, если их корни оплетают определенные виды грибов.

Семена орхидей — они микроскопически малы и не содержат никаких питательных веществ — могут прорасти только в том случае, если существуют в симбиозе со специальными грибами. По этой причине грибы-симбионты встречаются исключительно поблизости от «собственных растений». Многие известные съедобные грибы (белый, моховик, лисичка), а также опасные ядовитые грибы являются симбиотическими. Без растения-«хозяина» они существовать не могут. Вследствие этого грибы, специализирующиеся на определенных видах деревьев, попросту исчезают, если эти деревья срубают или они умирают сами.

Лишайники — симбиоз водорослей и грибов

Лишайники

Лишайники образуют функционально однородное тело; по внешнему облику различаются более 20 000 их видов. Однако исследования при помощи микроскопа убедительно доказывают, что лишайник — это симбиоз гриба и водоросли.

Муравьи и грибы

Даже животные образуют симбиоз с грибами. Например, существуют на свете муравьи-«грибоводы». Они объедают утолщенные и богатые питательными веществами нити грибов, разбивая под землей целые грибные «огороды» или «фермы». На свои угодья они приносят кусочки листьев и разгрызают их на мелкие части, создавая тем самым питательную почву для собственных грибов.

Структура и размножение

Грибы — как и мхи, папоротники, хвощ, плаун — не семенные, а споровые растения. У них нет ни корней, ни стеблей, ни листьев, и размножаются они не семенами, а спорами. Клетки грибов бесцветны, а оболочки клеток состоят не из целлюлозы, как у зеленых растений, а из хитина. В качестве запасных веществ образуются гликоген и жиры, но не крахмал.

Мицелий

То, что мы собираем и называем грибами, на самом деле лишь надземная часть (плодовое тело) гриба, распространившегося внутри лесной почвы или другого субстрата в виде ветвящихся паутинистых нитей.

Субстратом называют материал или среду, откуда организм гриба получает необходимые питательные вещества.

Подземная паутина, именуемая грибницей или мицелием, состоит из бесчисленного множества очень тонких нитей с удлинненными клетками. Эти нити называются гифы.

Задача плодовых тел — а нас как грибников интересуют именно они — заключается только в сохранении вида и размножении. При формировании плодового тела участки гиф складываются в плотные клубки, причем последние постоянно увеличиваются, а потом их клетки, поначалу неорганизованные, обретают упорядоченность. Наконец, эти клетки вытягиваются, молодое плодовое тело прорывает покров субстрата и вырастает в полную величину.

При этом споры образуют особый слой, покрывающий, как платком, определенные части плодового тела. У пластинчатых и ежовиковых грибов этот слой находится на пластинках или соответственно на шипиках, у трубчатых — внутри трубочек или ячеек. Только у дождевиковых грибов споровый слой образуется внутри плодового тела.

Мицелий (грибница) оплетает почву в виде тонкой нитевидной паутины

Новое поколение грибов

Поскольку размножение спорами зависит от множества случайностей, грибы обеспечивают воспроизведение своего вида грандиозным количеством спор. Так, луговой шампиньон с диаметром шляпки около 8 см производит примерно 1,8 миллиарда спор, причем в зрелом состоянии выбрасывает их в количестве не менее 40 миллионов в час. Число спор у дождевика гигантского, как считается, равно 5-6 биллионам.

За очень немногими исключениями споры распространяются по воздуху. Самый легкий ветерок способен разнести крошечные, равные лишь нескольким тысячным долям миллиметра пылинки на большие расстояния. При этом направление и скорость ветра являются столь же случайными величинами, как влажность воздуха и осадки. В каких-то местах споры опускаются на землю и образуют грибницу — если, конечно, они попали на подходящую почву и обрели благоприятную внешнюю среду, то есть температуру и влажность. Но для того чтобы образовалось плодовое тело, в одном и том же месте должны прорасти две споры одного и того же вида, но разного пола. Только при этих условиях плодовое тело начинает развиваться, но у крупных грибов его развитие может идти двумя путями: первый путь ведет к возникновению сумчатых грибов (аскомицеты), второй — базидиальных (базидиомицеты).

Формирование сумчатого гриба

Формирование базидиальго гриба

Аскомицеты

У аскомицетов, или сумчатых грибов, — к таковым относятся, например, сморчки, строчки, трюфели — мицелий, распространившийся в почве, состоит из клеток лишь с одним ядром (первичный мицелий). Только в растущем плодовом теле сливаются половые клетки гиф. Образующийся таким способом вторичный мицелий состоит из клеток с двумя ядрами. В клетках на конце гиф оба ядра сливаются, образуя «сумки» (аски), содержащие обычно по 8 аскоспор; они тоже распространяются по ветру.

Базидиомицеты

К базидиомицетам, или базидиальным грибам, принадлежит большинство крупных видов (шляпочные, пластинчатые, трутовики и т.д.). У базидиальных грибов разнополые гифы сливаются еще до образования плодового тела. Таким образом, мицелий, распространившийся в почве, изначально является вторичным (в каждой клетке по два ядра). При благоприятных условиях на многих участках такого мицелия начинают образовываться плодовые тела, полностью состоящие из клеток с двумя ядрами. Спорообразующие клетки, где сливаются оба ядра, появляются на концах гиф; их называют базидии. На коротких пальцеобразных отростках они несут по четыре споры. Как и у сумчатых, эти споры уносит и распространяет ветер. И у аскомицетов, и у базидиомицетов тем самым завершается жизненный цикл.

перейти к началу страницы

Симбиоз растений и грибов

Симбиоз растений и грибов уже существует 400 миллионов лет и способствует большому разнообразию форм жизни на Земле. В 1845 году был открыт немецкими учеными. Микоризные эндогрибы проникают непосредственно в корень растения и образуют «грибницу» (мицелий), которая помогает корням укреплять иммунитет, бороться с возбудителями различных заболеваний, всасывать воду, фосфор и питательные вещества из почвы. С помощью гриба растение использует ресурсы почвы на полную мощность. Один корень с такой задачей не справился бы; без поддержки грибов растениям приходится направлять дополнительные резервы на увеличение корневой системы, вместо того, чтобы увеличивать наземную часть. Микориза улучшает качество почвы, аэрацию, пористость, а объем общей поглощающей поверхности корня растения увеличивается в тысячу раз!

Из-за активного вмешательства человека в природные процессы: применение тяжелой техники, внесение химических удобрений, проведение строительных работ, прокладка трубопроводов, асфальта и бетона, загрязнение воздуха и воды, возведение дамб, обработка почвы, ее эрозия, т.д. — растения стали подвергаться невиданному ранее стрессу, их иммунитет ослабевает и приводит к гибели.

С научной точки зрения МИКОРИЗА является симбиозом (обоюдовыгодным союзом) между находящимися в почве грибами и корнями высокоорганизованных растений. Термин «микориза» (от греческого микес (гриб) и риза (корень)) был введен ФРАНКОМ (1885 г.) для описания связи двух различных организмов в образовании единого морфологического целого, когда растение питает гриб, а гриб – растение.

Различают два основных вида микоризы: эктомикориза и эндомикориза. Эктомикоризу формируют базидиальные и аскомицетные грибы преимущественно в лесах умеренного пояса. Этот вид микоризы очень важен для роста лесов. Некоторые деревья, например, пинакоидальные, образуют только эктомикоризу, и никогда не формируют эндомикоризу (грибковые структуры в корне и в его межкорковых слоях).

Самым важным видом эндомикоризы является так называемая арбускулярная (древовидная) микориза (АМ), получившая название от древовидных нитей, производимых АМ грибами в корковых клетках корней (рис. 1).

Не так давно грибы АМ были включены в новую грибную формацию Glomeromycota, которая содержит в настоящее время около 180 разновидностей. Все виды являются симбиотами – их можно выводить на корнях живущих растений. AM широко распространена в мире и представляет собой самый важный симбиоз — микоризные грибы присутствуют во всех экосистемах земного шара. Успешное развитие более 80% всех видов царства растений зависит от AM.


Споры АМ грибов в корне можно различить только после окрашивания – структуры гриба становятся голубыми и теперь их можно наблюдать и даже подсчитать их количество с помощью 50-ти кратного увеличения микроскопом и проходящего света (рис. 2).

Внешняя грибница корня отвечает за прием и транспортировку питательных веществ из почвы к растению, а внутренние структуры мицелия – за передачу питательных веществ от гриба к растению и продуктов фотосинтеза от растения к грибу. Везикулы — структуры,образуемые грибами, являются органами накопления гриба. Липиды, запасаемые грибом, используются им во времена дефицита фотосинтеза растения. Споры гриба формируются во внешнем мицелии, а иногда и в корнях . Споры долгое время могут жить в почве и служат ростками гриба. Для таксономического определения видов грибов часто используют морфологические характеристики спор. Эти отростки также являются мицелием гриба и грибными нитями внутри и вне корней. Компоненты гриба также могут жить достаточно долгое время, если защищены субстратами гранул или корневыми сегментами. Споры грибов развиваются при благоприятных условиях – определенной влажности почвы и температуре, и могут вступать в симбиоз с растущим корнем растения-партнера. Процесс роста и симбиотического формирования длится 1-7 дней. Микоризные препараты Микор-плюс содержат все три источника прививочных ростков. 

Роль гриба в формировании единой массы почвы

Плодородные земли имеют высокий стабильный уровень влаги в почве. Грибы АМ могут связывать и укреплять компоненты почвы благодаря интенсивному развитию мицелия, внеклеточным полимерным составляющим грибовидных нитей и гликопротеинам, известных под именем Гломалин. Учеными доказано, что микоризные растения, растущие в песках, в пять раз больше связывают песок у корневой системы, чем растения со сходной биомассой, но без симбиоза с АМ.

Роль АМ грибов в поглощении растением питательных компонентов

Поглощение питательных элементов почвы растением в основном определяется всасывающей способностью его корня, распределением питательных веществ и соответствующим содержанием микроэлементов в почве. Поглощающая способность ионов с высокой мобильностью, таких как NO3-, зависит от видов растений, а ионов с низкой скоростью диффузии, например, P, Zn, and Mo, и в меньшей степени, K, S, and Nh5+, зависит от плотности корня на объем земли. В последнем случае морфология корня и внешний мицелий в АМ гриба определяют скорость поглощения элементов растения.
Усиление поглощаемости питательных элементов микоризными растениями, в частности, фосфатов, нередко связывают с ускоренным развитием растения. Даже если надземная часть микоризного растения визуально не увеличилась в размерах, то его корневая система становится крупнее. У микоризного растения более сбалансированная система питания, которая укрепляет и поддерживает его в здоровом состоянии и увеличивает сопротивляемость биотическим и абиотическим факторам.
Увеличение ризосферы АМ
Одновременно с проникновением внутрь корней, АМ грибы развивают мицелий и вокруг корней. Внутренние и внешние гифы входят в контакт с десятком соединительных мест на одном сантиметре корня. В природных условиях соединительных мест может быть меньше. Внешний мицелий может под землей разрастаться и вширь (в эксперименте была выявлена удаленность гриба от корня растения на 8 сантиметров, и полагают, что это еще не предел).
Пока еще нет информации о плотности внешнего мицелия в АМ гриба в зависимости от его удаленности от корня; непрямые методы измерения предполагают, что плотность мицелия достигает максимума на расстоянии 0-2 сантиметра от корня. Вероятно, что плотность грибницы определяется самим грибом и зависит от факторов окружающей среды и почвы. В нетронутом тропическом лесу были обнаружены гифы АМ гриба длиной от 5- до 39 метров/мл, а в субтропической экосистеме дюн среднее значение составило 12 м гифов /г почвы. На одном сантиметре привитого корня униолы метельчатой насчитали 200-1000 м гифов АМ гриба, а грибная биомасса на один грамм сухого вещества тропической почвы составила 0,03-0,98 г.
Благодаря внешней грибнице контакт корня со средой, в которой он растет, значительно увеличился. Приняв во внимание, что 1 см корня без микоризы может взаимодействовать с 1-2 см объема почвы с помощью корневых волосков, можно потенциально рассчитать увеличение объема с помощью внешнего мицелия в 5-200 раз, рассматривая радиальное распространение гифов в АМ гриба вокруг корня. Увеличение ризосферического объема почвы до 200 см, является, скорее, исключением из правил, тогда как 12-15 см3 почвенного объема на сантиметр привитого корня – уже обычное явление.
Более того, мицелий АМ гриба оказался более устойчивым к абиотическим стрессам, таким как засуха, токсичность и кислотность почвы, чем сам корень. Растение в симбиозе с грибом остается в тесном контакте с почвой более длительное время, чем растение без подобного симбиоза. Продолжительность жизни внешнего мицелия неизвестна, но обнаружено, что процент активного внешнего мицелия резко уменьшается спустя 3-4 недели после первой прививки растения грибом.


Микор- плюс — инновационный продукт, экологически чистый натуральный препарат, органический регулятор роста растений. Микор- плюс представляет собой гранулированный микоризный препарат. Это споры эндомикоризных грибов (семейства Гломус), заключенные в 3-5 мм гранулы перлита (носитель).
 

Узнаем что собой представляет симбиоз грибов и деревьев?

Наверное, многих интересовало, какие грибы вступают в симбиоз с деревьями, как именно это происходит, почему, на основании каких предпочтений осуществляется выбор и много чего другого. Что ж, время утолить существующее любопытство.

Вводная информация

Первоначально про сам симбиоз грибов и деревьев. Это не является делом новым. Симбиозу растений и грибов уже не одна сотня миллионов лет. Если говорить точнее, то около 400 000 000! В чем суть этого явления? Микоризные эндогрибы обладают свойством проникновения в корень растений и образования грибницы. Все это помогает укреплять иммунитет, всасывать воду, питательные вещества из почвы, бороться с различными возбудителями разных заболевания. Благодаря грибам растения могут использовать доступные возможности на полную. Без наличия такого симбиоза пришлось бы тратить дополнительные резервы на рост корневой системы вместо того, чтобы увеличивать наземную часть. К тому же микориза позволяет улучшать качество почвы, ее аэрацию и пористость. Настоящий симбиоз.

В чем выгода?

Давайте поговорим об этом с научной точки зрения. Микориза – это симбиоз, то есть обоюдовыгодный союз между корнями высокоорганизованных растений и грибами. В таком случае разные организмы образовывают единое морфологическое целое. Так гриб питает растение и наоборот.

Различают два основных вида микоризы: эндо и экто. Что же нам важно? Эктомикориза – это формирование базидиальных и аскомицетных грибов , как правило, в лесах умеренного пояса. Это очень важно для их роста. Иногда симбиоз грибов и деревьев — это вопрос успешного выживания для обоих представителей. Хотя не всегда оба вида встречаются. Например, пинакоидальные деревья никогда не формируют грибковые структуры в корнях и межкорковых слоях. То есть они не вступают в процесс эндомикориза.

Почему симбиоз так важен?

Человек активно вмешивается в природные процессы. Вносятся химические удобрения, применяется тяжелая техника, проводятся строительные работы, прокладывается трубопровод, бетон, асфальт, загрязняется вода и воздух, возводятся дамбы, обрабатывается почва и тому подобное. То есть растения подвергаются невиданному для них ранее стрессу. Это ослабляет иммунитет и приводит к гибели. Следует отметить, что симбиотические организмы обладают рядом интересных свойств. Так, к примеру, грибы можно получить из корня дерева, с которым они вступили во взаимоотношения.

Как они устроены?

Внешняя грибница отвечает за получение и транспортировку питательных веществ к растению из почвы. Внутренние структуры занимаются их передачей от гриба к растению. Кроме этого, в обратном направлении поставляются продукты фотосинтеза. Здесь стоит упомянуть про везикулы. Это специальные структуры, которые служат грибам в качестве органов накопления запасов. Так, липиды могут быть использованы при возникновении дефицита фотосинтеза. При этом споры гриба формируются во внешней грибнице, хотя могут и в корнях. Для них характерно длительное пребывание в почве и служение в виде ростка гриба. Когда приходит время (подходит температура, определенная влажность почвы), то они пробуют вступить в симбиоз с корнями. Этот процесс занимает до одной недели.

Насколько они важны при формировании единой массы почвы?

Для плодородных земель характерен стабильно высокий уровень влаги в почве. Это благоприятные условия, чтобы был создан симбиоз гриба и корней деревьев. Их взаимодействие к тому же связывает и укрепляет ее компоненты благодаря интенсивному развитию грибницы, внеклеточным полимерным составляющим, а также гликопротеинам. Рассмотрим пример с песчаником. В нем могут произрастать микоризные растения. Так вот, песок у их корневой системы примерно в пять раз больше связан, нежели у сходной биомассы, которая не обзавелась симбиотическими отношениями.

Поглощение питательных элементов

Симбиоз между грибами и деревьями позволяет обеспечить ускоренное развитие растения. Так, если их надземная часть и не увеличивается сильно, то в корневой системе точно происходят изменения. Микоризные растения, как правило, получают более сбалансированное питание, позволяющее укреплять и поддерживать его в здоровом состоянии. Кроме этого, растет и сопротивляемость а/биотическим факторам.

Как процесс поглощения выглядит с химической точки зрения? В основном это зависит от всасывающей способности корня, наличия и распределения питательных веществ, а также соответствующего содержания микроэлементов в почве. Давайте разберем более подробно. Возможность поглощать ионы с высокой мобильностью, как-то NO3-, зависит от вида растения. Тогда как представители химических элементов с небольшой скоростью диффузии, вроде Zn, P, Nh5+ и других, поглощаются прямо пропорционально плотности корня на объем земли. И вот в таких случаях и оказывается решающей морфология корня и внешняя грибница. Это альфа и омега, на которой держится симбиоз грибов и деревьев.

Заключение

Благодаря такому взаимовыгодному существованию оба представителя получают ряд преимуществ. Симбиоз грибов и деревьев позволяет переносить стрессы, засухи, токсичность, кислотность. И одновременно подземным жителям сложно добывать необходимые продукты фотосинтеза. Гриб образует симбиоз с деревом для того, чтобы получать их. В идеальных условиях наличие этих сущностей позволяет и лучше расти, и увеличивает срок активной жизнедеятельности обеих сторон. При этом наблюдается определенная «специализация». Так, к примеру, белый гриб любит селиться под дубами. А вот соседство фруктовых деревьев он переносит не самым лучшим образом.

Взаимовыгодный симбиоз гриба и водоросли может сформироваться мгновенно

Считается, что мутуализм (взаимовыгодный симбиоз) двух видов живых существ должен формироваться постепенно, в результате долгой коэволюции. Однако эксперименты американских биологов показали, что многие виды грибов и одноклеточных водорослей могут образовывать мутуалистические системы практически мгновенно, без предшествующего периода взаимной адаптации и без каких-либо генетических модификаций. Для этого гриб и водоросль должны оказаться в среде, где они будут друг для друга единственными источниками необходимых веществ, таких как углекислый газ и аммоний. Исследование подтвердило гипотезу «экологического соответствия», согласно которой не все существующие в природе мутуалистические системы следует трактовать как результат длительной предшествующей коэволюции.

Облигатным (обязательным) мутуализмом называют взаимовыгодные отношения между двумя видами, не способными существовать друг без друга. Принято считать, что такие отношения формируются постепенно, в ходе длительной коэволюции и взаимной адаптации, «притирки» организмов друг к другу. Несомненно, во многих случаях так оно и было (см. Н. Проворов, Е. Долгих, 2006. Метаболическая интеграция организмов в системах симбиоза).

Впрочем, далеко не все специфические взаимоотношения между организмами, наблюдаемые в природе, являются результатом долгой коэволюции. Об этом наглядно свидетельствуют случаи успешной интродукции — вселения видов в районы за пределами их естественного ареала. Вид мог миллионы лет приспосабливаться к своим соседям по экосистеме, но потом он случайно попадает в другое сообщество — и успешно встраивается в него, осваивает новые пищевые ресурсы, противостоит новым паразитам и т.д. Из этого следует, что адаптации, обеспечивающие те или иные экологические взаимодействия, которые мы обнаруживаем при изучении современных экосистем, изначально могли развиться для каких-то других целей, а затем, при смене условий, пригодиться для выполнения новых функций.

Разумеется, не всякий вид способен встроиться в новое окружение. При интродукции происходит своеобразная сортировка, в ходе которой одни пришельцы приживаются на новом месте, а другие погибают. Так или иначе, приходится признать, что целостное и взаимосвязанное сообщество может сформироваться не только за счет идущей миллионы лет коэволюционной «притирки» видов друг к другу, но и за счет подбора из числа случайных мигрантов таких видов, которые удачно дополняют друг друга и хорошо уживаются вместе. Эту идею, известную под названием ecological fitting (что можно приблизительно перевести как «экологическое соответствие» или «экологический подбор»), начиная с 1980-х годов развивает известный американский эколог Дэниел Джензен (Daniel Janzen).

Могут ли облигатно-мутуалистические системы, обычно считающиеся чем-то вроде апофеоза коэволюции, формироваться по такой же схеме, то есть без всякой коэволюции — просто за счет случайного соответствия двух случайно встретившихся видов, которые при определенных условиях оказываются неспособными жить друг без друга? Эксперименты, проведенные биологами из Гарвардского университета (США), позволяют ответить на этот вопрос утвердительно.

Авторы работали с обычными пекарскими почкующимися дрожжами Saccharomyces cerevisiae и не менее обычными одноклеточными водорослями хламидомонадами (Chlamydomonas reinhardtii). В природе эти виды в мутуалистических отношениях замечены не были. В лаборатории, однако, они вступили в неразрывную связь легко и быстро, без всякой эволюции или генетических модификаций. Для этого оказалось достаточно выращивать дрожжи и хламидомонады без доступа воздуха в среде, где глюкоза является единственным источником углерода, а нитрит калия — единственным источником азота.

Схема мутуалистических взаимоотношений дрожжей и хламидомонад довольно проста (рис. 1). Дрожжи питаются глюкозой и производят углекислый газ, необходимый хламидомонадам для фотосинтеза (использовать содержащуюся в среде глюкозу хламидомонады не умеют). Водоросли, со своей стороны, восстанавливают нитрит, переводя азот в доступную для дрожжей форму (аммоний). Таким образом, дрожжи обеспечивают хламидомонады углеродом, а хламидомонады снабжают дрожжи азотом. В таких условиях ни один из видов не может расти без другого. Это и есть облигатный мутуализм.

Авторы убедились, что мутуалистическая система благополучно растет в широком диапазоне концентраций глюкозы и нитрита, хотя в одиночку ни один из двух видов в этих условиях не выживает. Только при очень сильном снижении концентрации глюкозы или нитрита рост смешанной культуры прекращается.

Если раскупорить систему, то есть предоставить ей доступ к атмосферному CO2, получается сообщество, в котором только один из участников (дрожжи) не может жить без другого, тогда как второй участник (хламидомонады) уже не нуждается в первом для выживания. Впрочем, даже в этом случае хламидомонады лучше растут в присутствии дрожжей, чем без них (очевидно, дополнительный CO2, выделяемый дрожжами, идет им на пользу). Таким образом, система остается мутуалистической, хотя со стороны водорослей мутуализм уже не облигатный. Ни один из видов не вытесняет другой.

Если добавить в среду аммоний, получается обратная ситуация: теперь дрожжи могут жить без водорослей (и вообще не нуждаются в них), тогда как водоросли по-прежнему не могут жить без дрожжей. Это уже не мутуализм, а комменсализм (нахлебничество со стороны водорослей). В этом случае дрожжи, которые размножаются быстрее водорослей, заполняют всё жизненное пространство, доводя хламидомонады до вымирания. Авторы предполагают, что устойчивость таких асимметричных систем (в которых только один из участников сильно зависит от другого) определяется соотношением скоростей размножения. Если зависимый вид размножается быстрее, чем независимый, то сожительство двух видов может быть устойчивым; в противном случае независимый вид может полностью вытеснить своего напарника.

Авторы провели аналогичные эксперименты с другими видами хламидомонад и грибов-аскомицетов. Оказалось, что почти все виды дрожжей в данных условиях образуют облигатно-мутуалистические взаимоотношения с хламидомонадами. Правда, продуктивность (скорость роста) симбиотических комплексов оказывается разной. От чего она зависит, определить не удалось: авторы не нашли связи ни со склонностью дрожжей к кислородному дыханию или бескислородному метаболизму (брожению), ни с природными местообитаниями дрожжей, ни со скоростью размножения, ни со степенью влияния концентрации нитритов на рост дрожжей. Очевидно, дело в каких-то других особенностях изученных видов.

Одноклеточная водоросль хлорелла отказалась вступать в мутуалистические отношения с дрожжами, потому что она сама умеет питаться глюкозой и в смешанной культуре вытесняет дрожжи. Не стали образовывать облигатно-мутуалистические комплексы с водорослями дрожжи Hansenula polymorpha, потому что они сами умеют использовать нитрит в качестве источника азота. Но все же исследование показало, что самые разные виды аскомицетов и хламидомонад готовы вступить в симбиотические отношения друг с другом, попав в подходящие условия.

Из многоклеточных (точнее, образующих нитчатые гифы) аскомицетов были протестированы два классических лабораторных объекта — Neurospora crassa и Aspergillus nidulans. Оба вида умеют восстанавливать нитрит и потому не образуют облигатно-мутуалистических систем с хламидомонадами. Однако генетически модифицированные штаммы этих грибов, лишенные способности утилизировать нитрит, вступили в симбиоз с водорослями точно так же, как и дрожжи. Как выяснилось, при этом клетки хламидомонад вступают в непосредственный физический контакт с гифами грибов: под микроскопом видны гифы, обвешанные хламидомонадами, как новогодняя елка (рис. 2).

Мутуалистические взаимоотношения хламидомонад с дрожжами, по-видимому, тоже требуют установления физических контактов между клетками. Об этом свидетельствует тот факт, что систематическое встряхивание смешанной культуры дрожжей и водорослей резко замедляет рост симбиотической системы.

При помощи электронного микроскопа авторы обнаружили плотные контакты, образующиеся между клеточными стенками Aspergillus nidulans и Chlamydomonas reinhardtii, причем клеточная стенка водоросли в местах контакта становится тоньше — возможно, под действием ферментов, выделяемых грибом.

Похожие межклеточные контакты характерны для классических грибно-водорослевых симбиотических систем — лишайников. Аскомицеты в ходе своей эволюции много раз вступали в симбиоз с водорослями и цианобактериями, образуя лишайники. Лишайникообразующие группы разбросаны по всему филогенетическому дереву аскомицетов. Это значит, что такие эволюционные события происходили многократно и независимо в разных эволюционных линиях грибов (см. F. Lutzoni et al., 2001. Major fungal lineages are derived from lichen symbiotic ancestors). По-видимому, аскомицеты в целом «предрасположены» (преадаптированы) к формированию мутуалистических комплексов с одноклеточными водорослями. Эксперименты американских ученых, возможно, проливают свет на ранние стадии формирования таких комплексов.

Впрочем, не следует переоценивать сходство полученных в эксперименте мутуалистических систем с лишайниками. Хотя бы потому, что у большинства лишайников только грибной компонент не может жить в одиночку, тогда как фотосинтезирующие компоненты (одноклеточные водоросли и цианобактерии), как правило, могут прекрасно жить и без гриба. То есть лишайники не являются облигатно-мутуалистическими системами. Да и отсутствие доступа к атмосферному CO2 вряд ли является проблемой, с которой водорослям часто приходится сталкиваться в природе. Главное в обсуждаемой работе — демонстрация общего принципа. Исследование показало, что облигатный мутуализм может сложиться мгновенно, без всякой эволюции — просто за счет того, что изменившиеся условия делают виды взаимозависимыми. Разумеется, для того, чтобы из такого наспех сформированного симбиотического комплекса развилось что-то действительно сложное и высоко интегрированное, вроде лишайника, без миллионов лет коэволюции уже не обойтись.

Источник: Erik F. Y. Hom, Andrew W. Murray. Niche engineering demonstrates a latent capacity for fungal-algal mutualism // Science. 2014. V. 345. P. 94–98.

Александр Марков

Симбиозы у растений

Древесные и другие представители флоры способны устанавливать между собой взаимовыгодные отношения. Формы таких положительных контактов многообразны и чрезвычайно разнородны – от косвенных и временных взаимодействий до тесного постоянного сожительства, когда сосуществование с соседом является необходимым условием для жизни. Каким же образом растения оказывают друг другу помощь и поддержку?

Желательно и обязательно

Отношения, при которых растительные организмы получают обоюдную выгоду, можно отнести к мутуалистическим (мутуализм – от лат. mutuus – «взаимный»). Обычно разделяют факультативный и облигатный (от лат. obligatus – «непременный», «обязательный») мутуализм.

  • В первом случае взаимное сотрудничество помогает выживанию, но не является обязательным для организмов.
  • Во втором – сотрудничество жизненно необходимо для обоих партнеров-участников.

Если при этом сосуществующие партнеры неразделимы и зависят друг от друга, то подобные связи называют симбиотическими (симбиоз – от греч. symbiosis – «совместная жизнь»).

Совместная жизнь

Характерным примером тесного симбиоза является сожительство гриба и водоросли, в результате которого образуется единый организм – лишайник. Гифы грибов оплетают клетки и нити водорослей, получая органические питательные компоненты, ассимилированные партнером. В свою очередь грибы поставляют водорослям воду и минеральные вещества, смягчают действие неблагоприятных факторов (защищают от пересыхания, экранируют УФ-излучение). Считается, что такой тип связей эволюционно возник как следствие паразитизма грибов на водорослях. Тем не менее взаимоотношения «сожителей» тонко сбалансированны и согласованны и в результате приносят взаимную пользу, что говорит об успехе такого способа сосуществования.

Эпифитные лишайники

Широко известен симбиоз между грибным мицелием и корнями высших растениймикориза. При взаимодействии гиф гриба и клеток корня всасывающая поверхность корневой системы многократно увеличивается, что способствует более интенсивному поступлению питательных веществ и воды из почвы и (как следствие) лучшему развитию растения-хозяина. В ответ гриб получает от растительного организма углеводы, витамины, фитогормоны и т. п. Кроме того, сами микоризообразующие грибы синтезируют многие биологически активные вещества, используемые растениями, переводят в растворимую форму трудноусвояемые почвенные соединения фосфора, защищают корни от заражения потенциальными патогенами, участвуют в обмене метаболитами между растениями.

В настоящее время микоризообразование выявлено практически для всех голосеменных и большинства покрытосеменных. Многие растения (орхидные, грушанковые, некоторые вересковые и древесные) без микоризы развиваются очень плохо либо не развиваются вообще, особенно на бедных почвах. У черники и брусники грибы-микоризообразователи находят даже в зародышах семян. В целом микориза не только помогает стратегии выживания отдельных растительных организмов, но и объединяет их в единое целостное сообщество.

Еще один классический пример тесных мутуалистических отношений в фитоценозе – симбиоз растений (например, бобовых и мимозовых – около 90 % изученных видов) с азотфиксирующими бактериями, способными усваивать атмосферный азот и переводить его в доступную для высших растений форму. Колонии бактерий поселяются на корневых волосках растения-хозяина, вызывая разрастание тканей корня с образованием утолщений – клубеньков. В результате такого «сожительства» бактериям достаются растительные ассимиляты, а к растениям поступает фиксированный азот (чаще всего в виде аспарагина).

Аналогичные симбиотические связи с корнями различных деревьев и кустарников образуют актиномицеты. Симбиоз с азотфиксирующими микроорганизмами дает возможность растениям-партнерам успешно расти в условиях азотного дефицита (например, на торфяниках или песчаных участках).

Срастание корней дает деревьям возможность обмениваться между собой влагой, минеральными и органическими веществами

Часто у близко растущих деревьев (одного вида или близкородственных) наблюдают срастание корней, что дает им возможность обмениваться между собой влагой, минеральными и органическими веществами. Такой своеобразный симбиоз делает их более устойчивыми к засухе, морозу, повреждению насекомыми и т. д.

При отмирании надземных частей у отдельных деревьев их сохранившаяся корневая система используется соседними, что улучшает рост и устойчивость всей группы в целом. После вырубок в таких случаях могут образовываться «живые» пни, у которых длительное время сохраняется камбиальный прирост.

Существенный минус корневого срастания – возможность более легкого распространения токсинов и возбудителей вирусных и грибных заболеваний. Однако для сближенных деревьев такое взаимоинфицирование в любом случае может происходить достаточно быстро.

Срастание корневых систем выявлено у деревьев разных возрастов, причем у представителей как голосеменных, так и покрытосеменных. Наиболее часто это явление отмечают для березы повислой, ясеня зеленого, дуба черешчатого, вяза обыкновенного, клена остролистного, различных хвойных – сосны, ели, лиственницы, пихты. Корневое срастание характерно также для плодовых (груши, яблони, сливы, рябины). Садоводы создают искусственные системы «многокорневых» деревьев за счет прививок корней для улучшения роста и повышения урожайности.

Сотрапезники

В растительных сообществах не менее распространен еще один тип положительных связей – комменсализм (от позднелат. commensalis – «сотрапезник»), когда одни из взаимодействующих партнеров получают пользу от «сожительства», а другим это безразлично. Обычно один из организмов при этом использует соседа в качестве среды обитания и источника питания. Подобные формы взаимоотношений характерны для эпифитов, лиан, почвенных и наземных сапрофитов.

Сапрофитная гнездовка обыкновенная

Эпифиты развиваются на поверхности древесных стволов и ветвей, используя их только как место поселения. Благодаря этому они избавлены от конкуренции за свет и питательные компоненты со стороны растений, живущих на поверхности почвы. В отличие от паразитов, эпифиты не вступают в прямой физиологический контакт с растением-субстратом. Они питаются за счет отмирающих тканей и выделений растения-хозяина или за счет фотосинтеза, а влагу получают из воздуха и осадков. Часто их корни образуют микоризу с грибами.

В наших широтах такая форма сосуществования характерна в основном для мхов, лишайников, некоторых папоротников, водорослей, цветковых. При чрезмерном разрастании они могут способствовать подгниванию тканей хозяина.

Эпифитные мхи

К лианам относят вьющиеся растения со слабыми однолетними или многолетними стеблями. Среди лиан встречаются как деревянистые, так и травянистые формы. Они используют деревья и кустарники в качестве опоры и поднимаются по ним достаточно высоко, используя усики, придаточные корни, колючки. Для лиан характерны длинные и крупные водоносные сосуды, что связано с необходимостью «перекачивать» значительные объемы воды в крону на достаточно большую высоту.

Древесные виды могут развивать мощную крону и отличаются долголетием (например, винограды доживают до 200 лет). Лианы обычно занимают малую площадь на поверхности почвы, многие обладают красивыми цветками и листвой, некоторые плодоносят. Благодаря этим качествам их широко используют как декоративные растения для озеленения в искусственных насаждениях. В наших широтах с умеренным климатом наиболее часто высаживают актинидию, лимонник, различные виды винограда, плющи, хмель.

Сапрофиты живут (частично или полностью) за счет питания органическим веществом отмерших организмов. В основном представлены грибами, бактериями, актиномицетами. Редко встречаются среди цветковых (некоторые представители семейств грушанковых, орхидных), мхов, папоротников. Примером цветковых растений, перешедших на гетеротрофное питание, являются сапрофиты хвойных лесов – подъельник обыкновенный, надбородник безлистый.

Сапрофиты играют важную роль в жизни лесного сообщества, разлагая мертвые растительные остатки и переводя сложные органические соединения в более простые формы, тем самым способствуя повышению плодородия почвы.

Сапрофитные грибы

Лиана

Древесные помогают друг другу

Помимо прямых контактных отношений для растений не менее важны опосредованные, косвенные взаимодействия. Наиболее распространенный тип подобных положительных связей – влияние одних растений на другие через улучшение условий их совместного обитания: изменение температурных режимов, влажности воздуха и почвы, направления и скорости ветра, интенсивности освещенности, изменение почвенного состава за счет опада и химических выделений. Такой тип взаимопомощи наиболее характерен для древесных.

Так, примесь бука в сосновых и дубовых культурах на песках и супесях повышает плодородие почв и способствует улучшению роста основной породы. Присутствие лиственницы в дубравах повышает влажность верхних слоев почвы, способствует увеличению количества подвижного фосфора, калия. Кроме того, в северных районах произрастания дуба лиственница предохраняет его от заморозков, не создавая при этом сильного затенения. Еще одним хорошим «другом» для дуба может быть липа. В опаде липы содержится много азота, фосфора, кальция. Быстрое истребление опада дождевыми червями ускоряет переход этих веществ в усвояемую для деревьев форму. Чем ниже плодородие почвы и хуже ее физические свойства, тем значительнее положительный эффект от липы.

Позитивны взаимоотношения дуба и граба, особенно в кальцефильных условиях, где сказывается подкисляющее влияние грабового опада.

Высокой способностью удобрять почву, аккумулируя в лесной подстилке запасы питательных компонентов, обладают также черемуха, береза, бузина, лещина, клен – их опад дает наибольшее количество минеральных веществ.

По признанию энтомологов, в смешанных сосново-березовых древостоях сосна меньше страдает от вредителей (пилильщика, соснового шелкопряда и подкорного клопа), чем в чистых сосняках. По-видимому, это связано с более неблагоприятными условиями перезимовки насекомых в подстилке, состоящей из смеси опада березы и сосны. В чистых сосняках, по сравнению с сосново-лиственными, быстрее распространяется корневая губка.

Наличие подлеска на засушливых участках способствует затенению почвы, защите ее от пересушивания, от чрезмерного задернения и зарастания травами.

Береза в заболоченных местах улучшает условия произрастания соседних пород (например, сосны). Корни березы больше приспособлены к плохим условиям аэрации и могут проникать в более глубокие почвенные горизонты, помогая интенсивно отсасывать избыточную влагу.

Показано, что присутствие азотсобирателей в фитоценозе – белой и желтой акации, черной и серой ольхи, лоха, облепихи и других пород – приводит к увеличению количества азота в почве и способствует более интенсивному развитию соседних деревьев. Типичный случай такого благоприятствования – увеличение в 2–3 раза прироста у тополя, растущего рядом с ольхой. Корни тополя эффективно используют выгодное соседство, проникая в желваки на корнях ольхи и получая дополнительное азотное питание.

Еще один пример – соседство ясеня с ольхой черной и с лиственницей. Ясень является нитро- и фосфорофилом, а ольха и лиственница как раз обогащают почву соответственно азотом и фосфором. Способности азотсобирателей к обогащению почв также широко используют при создании долговечных декоративных насаждений, в лесоводстве и сельскохозяйственной практике.

Лиственница в дубравах повышает верхних слоев слоев почвы, способствует увеличению количества подвижного фосфора и калия

Нередко взрослые растения одного вида помогают возобновлению и росту молодняка других пород. Так, осину считают деревом-нянькой по отношению к подросту ели. Под более светлой кроной осины возобновление и развитие еловой поросли происходит с меньшими потерями. Кроме того, листья осины разлагаются быстрее, чем листья многих других пород, и хорошо обогащают почву. Наконец, корни ели получают возможность значительно углубляться в почву по ходам, образовавшимся от сгнивших корней осины.

В косвенных положительных взаимоотношениях с древесными растениями нередко участвуют микроорганизмы. Микоризообразование у древесных может способствовать изменению состава почвы и ее кислотности, создавая благоприятные условия для поселения различных бактерий (в частности, PGPRP – от Plant Growth Promotion Rhizosphere Pseudomonas.), которые питаются выделениями корней и микоризообразующих грибов. В свою очередь бактерии синтезируют соединения с антибиотической активностью, защищая соседей от патогенов.

Все представленные типы положительных связей можно обнаружить в любом растительном сообществе, при этом формы взаимодействия растений очень динамичны и могут меняться в зависимости от этапов их развития, смены условий окружающей среды, при появлении новых партнеров. Один и тот же растительный организм одновременно может находиться в различных (порой совершенно противоположных) отношениях с соседями: с одними – в комменсалистских, с другими – в симбиотических, с третьими – в конкурентных и т. д.

Чем разнообразнее и долговечнее сотрудничество, поддерживающее совместную жизнь растений, тем продуктивнее их сожительство. Обычно со временем отбираются комбинации видов с максимальной взаимной приспособленностью, наиболее соответствующие конкретным условиям обитания. Именно поэтому, как правило, естественные лесные сообщества, имеющие длительную историю постепенного развития, гораздо устойчивее тех, которые создаются человеком (парков, ландшафтных садов, пр.). Формирование жизнеспособных искусственных насаждений наиболее вероятно в тех случаях, когда подбор растений для них максимально приближен к природным сочетаниям с преобладанием взаимопомощи, а не борьбы.

_______________________________________________

Актиномицеты — бактерии, имеющие способность к формированию на некоторых стадиях развития ветвящегося мицелия.

 

Преимущества использования микоризных грибов при посадке растений

Многие опытные садоводы слышали о симбиозе корневой системы растений с особыми грибами — микоризными. В основном, микориза упоминается в рекомендациях по выращиванию растений-любителей кислой почвы, например, голубики и хвойных. В последнее время препараты микоризы стали мне все чаще попадаться на глаза в садовых магазинах, и я решила изучить вопрос подробнее. Как оказалось, микориза чрезвычайно полезна не только для голубики и всевозможных «ёлок». Она представляет интерес практически для всех садоводов, ведь приносит пользу даже для плодовых деревьев. В этой статье расскажу, что такое микоризные грибы, и как они влияют на корневую систему культурных растений.

Преимущества использования микоризных грибов при посадке растенийСодержание:

Что такое микориза?

По данным ученых, микоризные грибы возникли, как минимум, 460 миллионов лет назад и сыграли ключевую роль в эволюции растительной жизни. Однако растениеводы только последние 20 лет начали понимать, насколько важную роль эти грибы играют в развитии растений. Тогда же были предприняты первые попытки использования микоризы для увеличения урожая и повышения жизнеспособности растений.

Слово «микориза» образовано путем соединения двух слов: ‘myco’ («гриб») и «риза» («корень»). Таким образом название отражает суть этого организма – осуществление связи между грибом и корнем. Грибы, которые формируют эти отношения, называют микоризные грибы или грибы-микоризообразователи.

Взаимодействие грибов и корневой системы растений является симбиозом. В результате такого взаимовыгодного сотрудничества микоризные грибы получают от растения углерод, необходимый для развития и роста гриба, а в обмен обеспечивают поступление из почвы в корень растения влаги и питательных веществ.

Специалисты считают, что более 80% видов высших растений способны образовать симбиоз с микоризой, включая все фруктовые деревья и кустарники, которые мы выращиваем в наших садах. Также существуют определенные виды растений, которым без микоризных грибов просто не выжить.

Если рассматривать микоризные грибы среди лесных съедобных, то нужно отметить, что большинство из них «специализируется» на каких-то конкретных деревьях. Так, масленок лиственничный образовывает микоризу только с лиственницей. А белый гриб в одних регионах может «сожительствовать» с дубом, березой, сосной и елью (например, в Санкт-Петербурге и области), а на юге — с грабом и буком. Подосиновик, рыжик, подберезовик, лисичка —также примеры микоризных грибов.

Грибы-микоризообразователи состоят из длинных тонких гиф, которые вступают в контакт с клетками корневой системы растения и затем распространяются в окружающей почве в поисках питательных веществ и воды.

Среди микоризных грибов самые распространённые:

  • Эндомикоризные грибы – гифы грибов такого типа фактически врастают в клетки корневой системы растений. Этот тип микоризных грибов невозможно увидеть без увеличения под микроскопом, так как их основная часть находится внутри корня, а на поверхности присутствие гриба выражено слабо. Эндомикоризные грибы вступают в симбиоз практически со всеми видами растений — от самых крошечных трав до исполинских деревьев, но в большинстве случаев имеют отношения с травянистыми растениями.
  • Эктомикоризные грибы – такой тип грибов разрастается на внешней стороне корней, образуя оболочку, которая может выглядеть как чехол или так называемые «микоризные трубки». Распространяются гифы по межклетникам, не проникая при этом в сами клетки. Эктомикоризные грибы преимущественно вступают в симбиоз с определенными видами деревьев, такими как, например, сосна и береза. В этом случае на корнях растений не наблюдаются корневые волоски.
Белый гриб в одних регионах может «сожительствовать» с дубом, березой, сосной и елью, а в других — с грабом и буком. © fado

Преимущества микоризных грибов для культурных растений

Повышение питательности почвы

В первую очередь, гифы грибов-микоризообразователей распространяются в почве, предоставляя корневой системе значительно большую площадь для поглощения влаги и важнейших питательных веществ. Хотя корневая система многих растений может быть достаточно мощной, но гифы микоризы могут достигать сотен метров, являясь как бы продолжением корня.

Микориза интенсивно разлагает грубые органические вещества на простые элементы, делая их легкодоступными для питания растения. Грибы-симбионты обеспечивают растение такими питательными веществами как калий, азот, цинк и другие. А это означает, что садоводу потребуется вносить гораздо меньше удобрений при выращивании культур, находящихся в подобном симбиозе. Поливать такие растения также приходится реже, ведь значительно повышается их устойчивость к засухе благодаря микоризе, добывающей влагу с огромной глубины.

Что касается вопроса, можно ли подкармливать растения с подселенной микоризой, то подкормка минеральными удобрениями, в принципе, не запрещена. Но важно поддерживать их невысокую концентрацию в почве, так как это может навредить как растению, так и грибам.

Микориза хорошо показывает себя при совместном применении с гранулированными удобрениями пролонгированного действия, эффективно перерабатывая их в доступные для растения формы.

Естественно, что микориза успешно используется при органическом земледелии.

Читайте также нашу статью Какие садовые растения нельзя сажать рядом?

Защита растений от болезней и вредителей

Микоризные грибы, выделяющие определенные ферменты, создают физический барьер вокруг корневой системы растений, таким образом защищая их от болезнетворных микроорганизмов, насекомых-вредителей и мелких насекомых, питающихся корнями.

Грибы-микоризообразователи обладают существенными противомикробными и противогрибковыми свойствами, поэтому могут подавлять развитие корневой и плодовой гнили культурных растений, грибных инфекций (фузариоз, фитофтороз, парша) и других заболеваний. Они значительно повышают сопротивляемость культур паразитам и нематодам.

Кроме того, микоризные грибы способствуют восстановлению и улучшению почвы в целом. Это обусловлено тем, что они производят липкий белок гломалин. Данное вещество помогает уменьшить эрозию и стабилизирует текстуру почвы. Считается, что гломалин содержит более трети мирового углерода и при этом совершенно безвреден.

Развитие корневой системы с микоризой (справа) и без нее (слева) . © El Mercurio

Более высокие урожаи и лучшее качество плодов

Симбиоз с грибами-микоризообразователями способствует лучшей приживаемости растений. Под влиянием таких грибов активно развивается корневая система культур, укрепляется их иммунитет, заметно улучшаются вкусовые и эстетические характеристики ягод и плодов.

В Графстве Кент в Британии был проведен эксперимент. Искусственные грядки в виде мешков с грунтом, которые там часто используются для выращивания клубники и малины, не содержат естественной микобиоты. Исследование показало, что грядки-мешки с клубничными кустами, обработанные грибами микоризы, показали статистически значительно более высокий урожай и более крупные плоды, чем те растения, которые выращивались без применения микоризы.

Обмен питательными веществами между растениями

Грибы-микоризообразовати имеют еще одну уникальную способностью, они образуют под землей коммуникационные сети, ведь переплетаясь гифы могут создавать симбиоз с несколькими растениями одновременно. В результате этого они становятся проводниками между растениями и артериями для обмена питательными веществами. При этом большинство штаммов микоризных грибов не производят плодовых тел, что было бы совершенно излишним в данном контексте использования гриба.

Читайте также нашу статью Грибы-паразиты на деревьях — профилактика и меры борьбы.

Картофель без микоризы и с ней. © Н. Г. Трофименко

Какие бывают микоризные препараты?

Как было упомянуто выше, все фруктовые деревья и кустарники, а также овощные культуры, которые мы выращиваем у себя на участке, способны образовывать симбиотические отношения с микоризными грибами. Грибы-микоризообразователи встречаются в почве естественным образом, однако регулярное использование химических веществ (большого количества минеральных удобрений, гербицидов, инсектицидов и т.д.) истощают популяции микоризы. Поэтому целесообразно дополнительно вносить микоризу в грунт.

Сегодня в продаже имеется множество мико-препаратов западного и отечественного производства на основе микоризных грибов. Чаще всего микориза поступает в продажу в виде порошка или гранул, которые вносятся в почву во время посадки растений. Благодаря особой технологии, при соприкосновении с корнями грибы заселяют корневую систему растения всего за две недели, в то время как при наличии микоризы в почве в естественных условиях этот процесс может растянутся на годы.

Другая форма мико-препаратов – жидкость (расфасованный во флаконы готовый раствор). У такой формы существуют свои плюсы и минусы. С одной стороны эффект от их применения проявляется быстрее (порошку и гранулам потребуется некоторое время для активации жизнедеятельности спор), но вместе с тем срок годности жидкого  препарата более ограничен, по сравнению с сухими формами.

Мико-препараты бывают разными по составу и могут содержать только один штамм или несколько различных штаммов микоризы. Также производители к ним нередко добавляют полезные бактерии (Bacillus subtilis, licheniformis, azotoformans, megaterium и другие), споры ризосферы Bacillus, муку из морских водорослей и гуминовые кислоты.

Как использовать микоризу?

Посадка растений с закрытой корневой системой

При высадке саженцев с комом земли, например, при пересадке и высадке контейнерных растений на постоянное место нужно просто внести гранулы в посадочную лунку и засыпать почвой, как при обычном внесении гранулированных удобрений. Обычно на одно растение требуется 5 грамм (чайная ложка) порошка микоризы, но лучше перед применением свериться с инструкцией к конкретному препарату.

Чаще всего микориза поступает в продажу в виде порошка или гранул, которые вносятся в почву во время посадки растений. © Green Gardener

Посадка растений с открытой корневой системой

При посадке деревьев, кустарников или саженцев клубники с голыми корнями (открытой корневой системой) лучше хорошо увлажнить корни, обмакнув их в воду, после чего окунуть в емкость с гранулами непосредственно перед посадкой.

Иногда в продаже встречаются так называемая «профессиональная микориза», где в наборе идет специальное саше с гелем. В таком случае необходимо смешать гель с водой до образования однородной пасты (наподобие эмульсии), замешать гранулы с гелем и окунуть корни растения. Данный вариант обеспечивает максимальный контакт между корнями и микоризными грибами.

В контейнерном садоводстве

При контейнерном выращивании растений микориза замешивается с субстратом. Микопрепараты могут использоваться в любых субстратах: земля, торф, кокосовое волокно, минеральная вата и гидропоника. При применении микоризы в контейнерном садоводстве важно соблюдать несколько условий в целях эффективной колонизации субстрата грибами:

  • субстрат должен быть постоянно влажным в течение первый двух недель с момента внесения препарата, то есть его необходимо регулярно увлажнять; после истечения этого срока полив должен быть регулярным, по мере необходимости, но главное — не допускать полного пересыхания грунта;
  • при использовании микоризы нельзя вносить в субстрат противогрибковые препараты;
  • для ускоренной и успешной колонизации рекомендуется подкармливать микоризу углеводами, что обеспечит грибы питанием и ускорит их рост.

Микориза для ранее высаженных растений

Чтобы подселить микоризу к уже растущим на вашем участке растениям, необходимо приобрести препарат микоризы, предназначенный для приготовления рабочего раствора. После того как порошок будет разведен в отстоянной воде, нужно осуществить полив под корень. Обычно для лучшего эффекта процедуру повторяют один раз в две недели, либо один раз в месяц, желательно, чтобы таких поливов было не менее пяти раз за сезон.

Микориза для рассады

При использовании микоризы для рассады следует развести микопрепарат в отстоянной или не хлорированной воде и обильно полить грунт в рассадных емкостях примерно за 2-3 дня перед началом посева семян. В дальнейшем после пикировки рассады, распикированные сеянцы поливаются рабочим раствором микоризы. Если пикировок будет несколько, то растения проливаются раствором каждый раз.

Важно: для приготовления эмульсии или растворов с микоризой необходимо использовать только фильтрованную или дистиллированную воду. Соединения хлора в водопроводной воде подавляют развитие грибов. Если использовать фильтрованную или дистиллированную воду нет возможности, то нужно отстоять воду из крана, как минимум, в течение суток.

Грибы и их связь с деревьями

Хотя деревья могут быть знаменитостями леса, они сосуществуют там с другими, более мелкими организмами, некоторые из которых очень ценятся: дикие грибы! Эти грибы, некоторые из которых можно найти в Грузии, не просто соседи деревьев. Скорее, руководства по сбору грибов для начинающих подробно описывают, на каких видах деревьев вы, вероятно, найдете те или иные грибы, на, под или рядом с ними. Разные грибы имеют разные предпочтения и соответственно растут — некоторые безвредно; другие, не очень.

Микориза описывает симбиотические отношения, которые формируются между грибами и корневой системой сосудистого растения, такого как дерево. Как и во всех симбиозах, и грибок, и хозяин получают выгоду от отношений, хотя и по-разному. Грибок колонизирует корневые ткани своего хозяина, улучшая способность хозяина поглощать влагу и питательные вещества. Взамен растение-хозяин обеспечивает гриб углеводами, образующимися в результате фотосинтеза. Некоторые высоко ценимые разновидности съедобных грибов, такие как золотистые лисички ( Cantharellus cibarius ) и королевские подберезовики ( Boletus edulis ), являются микоризными грибами, каждый из которых имеет особые предпочтения в отношении своего симбиотического партнера.Подберезовики чаще всего можно найти под елями ( Picea ), соснами ( Pinus ), березами ( Betula ) и дубами ( Quercus ), но и другие виды семейства Boletaceae — многие из которых съедобны — можно немного привередничать. Подберезовик американский ( Suillus americanus ) и подосиновики ( Leccinum insigne ), например, будут расти в симбиозе только с сосной белой ( Pinus strobus ) и осиной ( Populus ) соответственно.Золотые лисички растут в северной Грузии, чаще всего в сосновых лесах или под другими хвойными деревьями.

Другой знакомый гриб, в просторечии называемый Лесная курица ( Grifola frondosa ), менее гостеприимен к своему хозяину. Паразитическая лесная курица может вызывать торцевую гниль лиственных пород, особенно дубов. Комлевая гниль ослабляет ствол и препятствует переносу питательных веществ по дереву. Однако гораздо более разрушительным для деревьев является опята ( Armillaria gallica ), еще один дикорастущий гриб, популярный благодаря своему богатому вкусу.Эти непритязательные «грибы» могут убить стрессовые деревья, особенно дубы и хвойные деревья. Каким бы захватывающим ни было наткнуться на улов вкусных опят, соседние деревья могут быть не в таком восторге.

Однако не все немикоризные грибы вредны для здоровья деревьев. Многие грибы известны как сапротрофы, они перерабатывают мертвые и разлагающиеся органические вещества. Грибы, растущие на пне или поваленном дереве, в куче щепы — это наши сапрофиты. Возможно, вы знакомы с вешенками ( Pleurotus populinus ), которые напоминают скопление устриц.Хотя вешенки могут быть паразитами, разлагая заболонь лиственных пород, таких как осина, в основном они сапротрофы. Как ни странно, устрицы — один из немногих известных плотоядных грибов! Они едят нематод или круглых червей в дополнение к диете из разлагающихся веществ. «Ты то, что ты ешь» здесь не применимо — вешенки являются деликатесом во многих кухнях!

Сморчки

( Morchella esculenta ), возможно, самые известные из этих изысканных «грибов», похоже, ведут себя сапротрофно, хотя в некоторых случаях сморчки, по-видимому, действуют симбиотически с деревьями и другими растениями.Виды деревьев, связанные со сморчками, значительно различаются в зависимости от региона, видов сморчков и других факторов, но хорошее место для начала поиска — это американские вязы ( Ulmus americana ), американские платаны ( Platanus occidentalis ), ели и другие лиственные породы. Сапрофиты чрезвычайно важны для лесной экосистемы, поскольку, расщепляя органическое вещество на неорганическое, они обеспечивают растения питательными веществами.

(Это само собой разумеется, но прежде чем собирать грибы самостоятельно, обратитесь за советом к специалисту.Когда в возникнет сомнение, выкинь гриб!)

Источники:

https://www.fs.fed.us/nrs/pubs/gtr/gtr_nrs79.pdf
http://sciweb.nybg.org/Science2/hcol/mycorrhizae.asp.html
http://mushroom-collecting .com/mushroomtips.html
http://homeguides.sfgate.com/elm-trees-mushrooms-68262.html
https://en.wikipedia.org/wiki/Mycorrhiza
http://eol.org/pages /1028614/details
https://www.wildedible.com/foraging-chanterelles
https://en.wikipedia.орг

Деревья и грибы: объяснение симбиотических отношений

Все мы слышали о грибах, но вы, возможно, не слышали о симбиотических отношениях между грибами и деревьями. Многие люди даже не знают, что существуют эти особые отношения. Грибы не всегда вредны для деревьев, несмотря на то, во что многие люди склонны верить. На самом деле их отношение к деревьям может быть прямо противоположным вредному.

В Mr. Tree Services мы хотим поделиться своими знаниями не только о грибах и о том, как идентифицировать грибы (поскольку некоторые из них хорошие, а другие ядовитые), но мы особенно хотим, чтобы вы знали об этой особой связи между деревьями и грибами. .

Тайно выгодные отношения

Это не односторонняя связь – и деревья, и грибы получают пользу друг от друга. Грибок на дереве помогает облегчить поглощение питательных веществ, которые обычно не так легко доступны дереву, как другие питательные вещества. Двумя этими питательными веществами являются азот и фосфаты, которые очень важны для дерева. Кроме того, грибок также защищает корни дерева от паразитов, которые могут быть найдены в почве, где посажено дерево.

Итак, что грибы получают взамен, делая все это для дерева? Сахар. Грибы способны получать некоторые сахара, содержащиеся в корнях дерева, — сахар, который не обязательно нужен самому дереву.

Чтобы еще больше показать вам, насколько выгодны эти отношения для обоих, вот вам статистика: 85% всех деревьев (и растений) зависят от этих типов симбиотических отношений, например, с грибами, для своего собственного роста.

Они счастливо живут вместе

Деревья и грибы не ненавидят друг друга, что бы все ни думали.Да, мы знаем, что деревья жизненно важны для нашего выживания, поскольку они поглощают углекислый газ из атмосферы, преобразуют его и выдыхают кислород обратно в мир. Но знаете ли вы, что деревья растут быстрее и лучше, когда в их корневой системе находятся специфические, специализированные микроорганизмы? Эти микроорганизмы могут быть разновидностью грибка. При наличии грибка Laccaria bicolor дерево растет лучше, чем без него.

Когда вы видите грибы на своем дереве, вы можете инстинктивно удалить их, но вам следует переосмыслить это.Вместо этого проконсультируйтесь с одним из наших лесоводов, чтобы определить, действительно ли идентифицированные вами грибы имеют гармоничные отношения с вашим деревом.

Грибы могут помочь отслеживать изменение климата

Изменение климата — это тема, которая часто упоминается в новостях и горячо обсуждается, но наука продолжает поддерживать его существование, и было обнаружено, что грибы действительно могут помочь нам отслеживать его присутствие.

Исследователям удалось полностью секвенировать геном грибка Laccaria bicolor, о котором мы говорили выше.Это, плюс геном тополя, доказывает его существование.

Поскольку оба генома известны, исследователи могут выяснить, как дерево и гриб работают вместе и реагируют на стресс. Этот стресс включает климатические факторы, такие как экстремальные температуры и засуха, две вещи, которые часто возникают в результате изменения климата.

Благодаря этому знанию исследователи надеются, что вся эта информация, собранная воедино, в конечном итоге приведет к конкретным применениям, в которых и деревья, и грибы можно будет использовать для дальнейшей пользы (и защиты) окружающей среды и всех нас от потенциальной опасности изменение климата.

Грибы содержат необходимые белки

Имея возможность полностью секвенировать геном гриба Laccaria bicolor, ученые смогли идентифицировать 20 000 генов в геноме гриба. Благодаря этому исследованию они смогли найти много новых открытий в грибах. Одним из основных открытий является то, что они обнаружили, что гриб Laccaria bicolor на самом деле содержит небольшие белки, известные как малые секретируемые белки (SSP).

Какое отношение это имеет к деревьям? Эти белки образуются только в тех местах, где соприкасаются грибок и корень дерева.Да, это означает, что эти белки невозможны для гриба без помощи дерева. Кроме того, грибок не способен разрушать растительные клетки. Однако он обладает способностью воздействовать на клеточные стенки патогенов. Почему это важно? Потому что это могло бы объяснить, как грибы защищают дерево.

Это не единственное открытие, сделанное учеными. Изучив геном, они смогли узнать, что гены играют важную роль в общении со всеми необходимыми частями корней дерева, которые участвуют в процессе роста.

Видите ли, между грибами и деревьями действительно существует очень важная связь.

Есть некоторые грибы, которые полезны и чрезвычайно полезны для дерева, и само дерево также весьма полезно для этих грибов. Хитрость заключается в том, чтобы идентифицировать грибы и знать, какие из них полезны для вашего дерева, а какие нет. Вы не хотите удалять грибы, которые на самом деле полезны для вашего дерева.

Конечно, вы можете провести это исследование и узнать, что представляет собой гриб Laccaria bicolor, но мы будем более чем рады приехать и посмотреть на ваше любимое дерево и помочь вам идентифицировать грибы.Мы рады указать на них вам, чтобы вы знали, что искать в будущем.

Не стесняйтесь звонить нам в любое время, так как мы будем рады приехать, помочь и облегчить любые ваши заботы. Мы тоже хотим, чтобы ваше дерево процветало!

Отношения взаимности между грибом и деревом

Обновлено 30 сентября 2021 г.

Мэг Шадер Молекулярная биология и генетика

Знаете ли вы, что деревья разговаривают друг с другом? Как они общаются без голоса? Ученые считают, что деревья обмениваются сообщениями через грибы, живущие среди их корней в мутуалистических отношениях.Эти грибы образуют сложную сеть связи между корнями деревьев в лесу, помогая распределять сообщения и питательные вещества между широкой сетью взаимосвязанных деревьев. По данным Гарвардского университета, некоторые экологи называют это «нервной системой леса» или «лесной паутиной».

Что такое мутуализм?

По данным Колледжа штата Флорида в Джексонвилле, мутуализм ​ — это отношения между двумя видами, при которых оба вида извлекают выгоду из ассоциации.Каждый вид в мутуалистических отношениях вносит что-то, в чем нуждается другой. В случае мутуалистических отношений между растением и насекомым растение может давать пищу в виде пыльцы, а насекомое выполняет важную функцию, перемещая пыльцу с одного растения на другое, перекрестно опыляя представителей вида.

Существует два типа мутуализма: симбиотический и несимбиотический мутуализм. В симбиотических отношениях один из видов должен быть связан с другим, чтобы выжить; срок для этого ​ обязательный ​.В некоторых симбиотических отношениях выживание обоих вовлеченных видов зависит от ассоциации. При несимбиотическом мутуализме ни один вид не зависит от другого в своем выживании, но оба получают выгоду, когда живут вместе.

Мутуализм отличается от ​ комменсализма ​, отношений, при которых один вид извлекает выгоду, а другой остается незатронутым. Другой тип отношений между двумя организмами — паразитизм, когда один вид получает пользу, а другой страдает от ассоциации.

Какая польза от грибов и деревьев

Мутуализм между грибами и деревьями носит симбиотический характер. Это связано с тем, что грибы не могут производить себе пищу — термин для этого гетеротрофный . Выживание грибов зависит от отношений с другими видами, мутуалистических или паразитических. Этот мутуализм не является обязательным для деревьев, то есть он им не нужен, но они получают от этого пользу.

Микоризные грибы — это виды грибов, которые образуют мутуалистические отношения с деревьями, отмечает SUNY Cortland.Они образуют тонкие нитевидные структуры, называемые мицелием (в единственном числе: мицелий) среди корней деревьев, расширяя площадь поверхности растения под землей.

Эти мицелии поглощают богатые питательными веществами сахара из корней деревьев, что важно для их выживания, поскольку они не могут самостоятельно готовить пищу. Деревья, которые могут производить себе пищу посредством фотосинтеза, извлекают выгоду из этих отношений, потому что грибы обеспечивают необходимые питательные вещества, такие как азот и фосфор, через корни растения.Микоризные грибы также образуют сеть для связи между деревьями.

О чем говорят деревья

Как одни из древнейших живых организмов на планете, деревья должны приспосабливаться к изменяющимся условиям окружающей среды, и их мутуалистические отношения с грибами помогают им в этом. Поскольку они укоренены и неподвижны, они не могут спрятаться или убежать от опасностей, таких как хищники и болезни. Их микоризные сети помогают деревьям передавать сообщения о стрессовых факторах окружающей среды, сигнализируя с помощью химических веществ, которые передаются через грибы.

Деревья посылают сигналы стресса через свою «деревянную паутину», предупреждая соседей о надвигающихся опасностях, таких как патогенные жуки, токсины и вырубка лесов. Хотя соседние деревья не могут вырваться с корнем и уйти от приближающихся опасностей, они могут выделять гормоны и химические вещества, чтобы защитить себя от некоторых хищников.

Микоризные сети также помогают деревьям развивать ассоциации с другими представителями своего вида, обмениваясь питательными веществами и сообщениями посредством поведения, называемого «родственным узнаванием».» Эти подземные сети также позволяют общаться между различными видами деревьев, такими как березы и ели.

Хотя люди все еще расшифровывают сложный язык деревьев и сложные отношения между деревьями и грибами, они знают одно: этот мутуализм помог обоим организмы приспосабливаются к изменяющимся условиям окружающей среды Устойчивость и долговечность как деревьев, так и микоризных грибов частично обусловлены этими симбиотическими отношениями

Обучение грибковому дереву жизни-Дом

Симбиозы — это тесные ассоциации, в которых участвуют два или более видов.Грибы создали многочисленные симбиозы с участием различных эукариот и прокариот. Традиционно симбиозы классифицируются в соответствии с относительной пользой или вредом, которые испытывают партнеры (правильно понимаемые с точки зрения пригодности и репродуктивного успеха) в результате взаимодействия. При паразитизме один партнер получает выгоду от ассоциации, но другой партнер страдает. При мутуализме оба симбионта извлекают выгоду из взаимодействия. При комменсализме один партнер извлекает выгоду, но нет (ощутимого) влияния на другого партнера.

Эволюция реципрокного паразитизма.

Приведенные выше категории полезны для концептуализации разнообразия симбиозов, но они чрезмерно упрощают природу взаимодействий, особенно мутуализмов. В настоящее время признано, что даже в самых благоприятных ассоциациях существует основной конфликт интересов между партнерами, каждый из которых пытается максимизировать свой репродуктивный результат за счет другого партнера.Таким образом, многие экологи и биологи-эволюционисты теперь рассматривают мутуализм и другие симбиозы как взаимный паразитизм. При этом в следующем обсуждении представлены примеры избранных симбиозов грибов, разделенных на традиционные (хотя и ошибочные) категории паразитизма, мутуализма и комменсализма.

Тунеядство

Вот несколько примеров грибков, которые действуют как паразиты или патогены:

Патогены животных

Batrachochytrium dendrobatidis (хитридиомицет) вызывает хитридиомикоз амфибий — недавно открытое заболевание, которое связано с сокращением численности земноводных во всем мире.Возникновение этой вспышки может быть связано с глобальным потеплением. Кордицепс зр. (аскомицет) — насекомое-возбудитель, поедающее насекомых изнутри и плоды из мумифицированного тела.

 

Cordyceps sp. плодоношение куколки насекомого

Патогены растений

Возможно, это наиболее изученная экологическая группа грибов из-за сельскохозяйственного значения.Среди менее разрушительных патогенов сельскохозяйственных культур Ustilago maydis, базидиомицет, который употребляется в пищу в качестве деликатеса в Латинской Америке.

Початок кукурузы заражен Ustilago maydis, кукурузной головней.

Грибковые паразиты

Asterophora parasitica (базидиомицет) – это гриб, который растет на грибах. Hypomyces lactifluorum (аскомицет) – паразит мясистых грибов (базидиомицетов). Грибы-паразиты съедобны и продаются как «грибы-лобстеры».

Asterophora parasitica (слева, щелкните для художественного изображения) атакует сыроежку и (проходит идентификацию) (справа) атакует подберезовик.

Мутуализм

Многие грибковые мутуализмы обусловлены способностью гриба разлагать органические субстраты, недоступные для его хозяина.Опять же, часто неясно, в какой степени два партнера получают выгоду (испытывают улучшенную приспособленность), что ставит под сомнение классификацию этих взаимодействий как мутуализм.

Лишайники представляют собой симбиозы грибов и одноклеточных водорослей

Грибы в основном аскомицеты, но есть и базидиолишайники. Водоросли — это в основном эукариотические зеленые водоросли, но есть также некоторые цианобактериальные симбионты.Грибы получают углеводы из водорослей, которые фотосинтезируют и придают зеленый цвет слоевищу лишайника. Многие лишайники чувствительны к загрязнению воздуха и являются индикаторами качества воздуха.

Multiclavula mucida , лихенизированный базидиомицет (слева) и Parmelia sp , лихенизированный аскомицет (справа)

Микоризы представляют собой симбиозы грибов и корней растений

В этих ассоциациях грибы получают фотосинтетические сахара из растений и помогают растениям, облегчая поглощение минеральных питательных веществ и воды.Примерно 70-80% всех растений имеют микоризу. Микоризы неоднократно развивались у разных групп грибов. Существуют две основные формы микоризы:

    • Ectomycorrhizae образованы в основном базидиомицетами (около 5000 видов), а также немногочисленными аскомицетами. Оболочка гиф, называемая мантией, обволакивает корень растения, и гифы проникают в кору. В этих симбиозах участвуют в основном лесные деревья, в том числе дубы, березы, ивы, сосны, диптерокарпы и эвкалипты.Многие избранные съедобные грибы являются эктомикоризными.

     

    Желатиновая эктомикориза Calostoma cinnabarinum (слева) и плодовое тело (справа). Фотографии предоставлены Эндрю Уилсоном.

      • Арбускулярные микоризы образуются зигомицетами, называемыми Glomales (150 видов).Хотя известно относительно немного видов Glomales, эти симбиозы чрезвычайно широко распространены и охватывают примерно 70% растений, в том числе многие травянистые растения. Здесь гифы грибов проникают в клетки коры корней, где образуют характерные разветвленные структуры, называемые арбускулами. Размножение осуществляется бесполыми спорами, которые образуются под землей — нет надземных структур или многоклеточных плодовых тел, что очень затрудняет изучение Glomales.

      Аттинские муравьи и культивируемые грибы.

      Аттинские муравьи-листорезы — основные травоядные животные неотропиков. Эти насекомые срезают кусочки растительной ткани, уносят их в подземные гнезда и скармливают культивируемым базидиомицетам. Затем муравьи питаются грибами. Когда крылатые самки муравьев расходятся, чтобы основать новые гнезда, они несут с собой грибковый инокулят.

      Термиты и Termitomyces (базидиомицеты )

      В Африке термиты подсемейства Macrotermitinae культивируют базидиомицеты, как и аттиновые муравьи.Термиты потребляют растительный материал и откладывают его в виде фекалий в гнезде. Затем грибы переваривают растительную ткань, а термиты поедают грибы. Грибковые целлюлазы остаются активными в кишечнике термитов. Как и у муравьев-аттинов, самки, рассредоточенные для создания новых колоний, приносят с собой инокулят гриба.

      Короеды и древоточцы и их культивируемые грибы

      Эти отдаленно связанные насекомые имеют привычку колонизировать мертвые деревья.В обоих случаях грибы инокулируют камеры, в которых откладываются яйца, дереворазрушающими грибами, в том числе аскомицетами и базидиомицетами. Личинки питаются гифами грибов.

       

      Симбионты кишечника ( Neocallimastix spp.; хитридиомицеты) обнаруживаются в желудках коров и других жвачных травоядных

      Наряду с бактериями и другими микроорганизмами эти анаэробные грибы помогают коровам переваривать растительную пищу.

      Комменсализм

      Это симбиозы, при которых нет явного воздействия на хозяина. Некоторые биологи отвергают концепцию комменсализма, настаивая на том, что любое взаимодействие должно оказывать влияние на приспособленность, положительное или отрицательное, каким бы незначительным оно ни было.

        • Laboulbeniales (аскомицеты) — симбионты, встречающиеся на экзоскелете насекомых.Известно 1869 видов, несмотря на то, что их изучала лишь горстка микологов.

        • Трихомицеты (зигомицеты) обитают в задней кишке водных членистоногих. Чаще всего они известны по личинкам насекомых, обитающих в ручьях, таких как веснянки, мошки и подёнки, но один из них был обнаружен в кишечнике галатеидного приземистого омара в глубоководном гидротермальном источнике.

      Далее к сапротрофным грибам…

      Механизмы, лежащие в основе полезных взаимодействий растений и грибов при микоризном симбиозе

    1. Carlile, MJ, Gooday, GW & Watkinson, SC The Fungi , 2nd edn (Cambridge University Press, (2001).

    2. , SE Smith Read , DJ Mycorrhizal Symbiosis (Academic Press, 2008).

    3. Селосс, М. А. и Рой, М. Зеленые растения, питающиеся грибами: факты и вопросы о миксотрофии. Trends Plant Sci. 14 , 64–70 (2009).

      КАС пабмед Статья Google ученый

    4. Хельгасон, Т., Даниэлл, Т.Дж., Муж, Р., Фиттер, А.Х. и Янг, Дж.П.В. Вспахивать лесную паутину? Природа 394 , 431 (1998).

      ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС пабмед Статья Google ученый

    5. Бонфанте, П.На границе микоризных грибов и растений: структурная организация клеточной стенки, плазматической мембраны и цитоскелета. В Mycota, IX Fungal Associations (Hock, B. ed), 45–91 (Springer-Verlag, 2001).

    6. Харрисон, М. Дж. Передача сигналов в арбускулярном микоризном симбиозе. год. Преподобный Микробиолог. 59 , 19–42 (2005). В этой статье рассмотрен ряд достижений в изучении арбускулярной микоризы и представлена ​​концепция обмена сигналами между растением и грибком до и после установления симбиоза .

      КАС пабмед Статья Google ученый

    7. Парниске, М. Арбускулярная микориза: мать корневых эндосимбиозов растений. Нац. Преподобный Микробиолог. 6 , 763–775 (2008). Всесторонний обзор современных исследований арбускулярной микоризы. В этой статье рассматриваются как клеточные, так и молекулярные аспекты, с особым вниманием к взаимосвязи между двумя симбиозами бобовых с арбускулярными микоризными грибами и ризобиями .

      КАС пабмед Статья Google ученый

    8. Gardes, M. & Bruns, T.D. Праймеры ITS с повышенной специфичностью для базидиомицетов: применение для идентификации микоризы и ржавчины. Мол. Экол. 2 , 113–118 (1993).

      КАС пабмед Статья Google ученый

    9. Handelsman, J. Метагеномика: применение геномики к некультивируемым микроорганизмам. Микробиолог. Мол. биол. Ред. 68 , 669–685 (2004).

      КАС пабмед ПабМед Центральный Статья Google ученый

    10. Мартин, Н. Ф. и Мартин, Ф. От галактической археологии к почвенному метагеномному серфингу в массивных потоках данных. Новый Фитол. 185 , 343–348 (2010).

      ПабМед Статья Google ученый

    11. Буе, М.и другие. 454 Пиросеквенирование лесных почв выявило неожиданно высокое разнообразие грибов. Новый Фитол. 184 , 449–456 (2009).

      ПабМед Статья КАС Google ученый

    12. Мартин Ф. и Нельс У. Использование эктомикоризной геномики для изучения экологии. Курс. мнение биол. растений 12 , 508–515 (2009). Недавний всеобъемлющий обзор современного состояния исследований эктомикоризных грибов.Он исследует экологические аспекты с точки зрения геномики .

      КАС пабмед Статья Google ученый

    13. Martin, F. et al. Геном Laccaria bicolor дает представление о микоризном симбиозе. Природа 452 , 88–92 (2008). Иллюстрирует признаки генома первого секвенированного эктомикоризного гриба .

      ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС пабмед Статья Google ученый

    14. Мартин, Ф.и другие. Геном черного перигорского трюфеля раскрывает эволюционное происхождение и механизмы симбиоза. Природа 464 , 1033–1038 (2010).

      ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС пабмед Статья Google ученый

    15. Riccioni, C. et al. Ауткроссы Tuber melanosporum : анализ генетического разнообразия внутри и между его естественными популяциями в соответствии с этим новым сценарием. Новый Фитол. 180 , 466–478 (2008).

      КАС пабмед Статья Google ученый

    16. Wahl, R., Wippel, K., Goos, S., Kämper, J. & Sauer, N. Для обеспечения вирулентности патогена растений Ustilago maydis требуется новый высокоаффинный переносчик сахарозы. PLoS Биол. 8 , е1000303. doi:10.1371/journal.pbio.1000303 (2010).

      ПабМед ПабМед Центральный Статья КАС Google ученый

    17. Кутюрье, Дж.и другие. Расширенное семейство переносчиков аммония в многолетнем растении тополя. Новый Фитол. 174 , 137–150 (2007).

      КАС пабмед Статья Google ученый

    18. Эллис, Дж. Г., Доддс, П. Н. и Лоуренс, Г. Дж. Роль секретируемых белков в заболеваниях растений, вызванных ржавчиной, мучнистой росой и головневыми грибами. Курс. мнение микробиол. 10 , 326–331 (2007).

      КАС пабмед Статья Google ученый

    19. Тускан, Г.и другие. Геном тополя черного, Populus trichocarpa . Наука 313 , 1596–1604 (2006).

      ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС пабмед Статья Google ученый

    20. Felten, J. et al. Эктомикоризный гриб Laccaria bicolor стимулирует образование боковых корней у тополя и Arabidopsis посредством транспорта ауксина и передачи сигналов. Завод физиол. 151 , 1991–2005 (2009).

      КАС пабмед ПабМед Центральный Статья Google ученый

    21. Марчетти, М. и др. Экспериментальная эволюция патогена растений в симбионт бобовых. PLoS Биол. 8 , е1000280. doi:10.1371/journal.pbio.1000280 (2010). Продемонстрирована инактивация одного регуляторного гена, обеспечивающая переход от патогенеза к бобовому симбиозу в штамме Ralstonia solanacearum, несущем ризобиальную симбиотическую плазмиду.Полученные данные демонстрируют, что перенос генов и последующая адаптация генома могут иметь решающее значение в эволюции симбионтов .

      ПабМед ПабМед Центральный Статья КАС Google ученый

    22. Li-Jun, M. et al. Сравнительная геномика выявляет мобильные хромосомы патогенности у Fusarium . Природа 464 , 367–373 (2010).

      ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья КАС Google ученый

    23. Шусслер, А., Шварцотт, Д. и Уокер, К. Новый грибковый тип, Glomeromycota: филогения и эволюция. Микол. Рез. 105 , 1413–1421 (2001).

      Артикул Google ученый

    24. Хиджри, М. и Сандерс, И. Р. Низкое число копий гена показывает, что арбускулярные микоризные грибы наследуют генетически разные ядра. Природа 433 , 161–163 (2005).

      ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья КАС Google ученый

    25. Кролл, Д.и другие. Несамостоятельное вегетативное слияние и генетический обмен у арбускулярного микоризного гриба Glomus intraradices . Новый Фитол. 181 , 924–937 (2009).

      КАС пабмед Статья Google ученый

    26. Баго, Б. и др. Ядра симбиотических арбускулярных микоризных грибов, выявленные методом двухфотонной микроскопии in vivo . Protoplasma 209 , 77–89 (1999).

      КАС пабмед Статья Google ученый

    27. Бонфанте, П.и Анка И. Растения, микоризные грибы и бактерии: сеть взаимодействий. год. Преподобный Микробиолог. 63 , 363–383 (2009).

      КАС пабмед Статья Google ученый

    28. Сальвиоли, А. и др. Эндобактерии влияют на метаболический профиль своего хозяина Gigaspora margarita , арбускулярного микоризного гриба. Окружающая среда. микробиол. DOI: 10.1111/j.1462-2920.2010.02246.x (2010).

    29. Naumann, M., Schussler, A. & Bonfante, P. Облигатные эндобактерии арбускулярных микоризных грибов являются древними наследственными компонентами, связанными с Mollicutes. ISME J. 4 , 862–871 (2010).

      ПабМед Статья Google ученый

    30. Martin, F. et al. Долгий трудный путь к завершению. Glomus intraradices геном. Новый Фитол. 180 , 747–750 (2008).

      КАС пабмед Статья Google ученый

    31. Helber, N. & Requena, N. Экспрессия флуоресцентных маркеров DsRed и GFP, слитых с сигналом ядерной локализации в арбускулярном микоризном грибе Glomus intraradices . Новый Фитол. 177 , 537–548 (2008).

      КАС пабмед Google ученый

    32. Балестрини, Р.и Ланфранко, Л. Экспрессия генов грибов и растений в арбускулярном микоризном симбиозе. Микориза 16 , 509–524 (2006).

      КАС пабмед Статья Google ученый

    33. Рекорбе, Г., Рогнио, Х., Джанинацци-Пирсон, В. и Дюма-Годо, Э. Грибковые белки в экстрарадикальной фазе арбускулярной микоризы: протеомная картина дробовика. Новый Фитол. 181 , 248–260 (2009).

      КАС пабмед Статья Google ученый

    34. Бухер, М., Вегмюллер, С. и Дриснер, Д. Поиск структур малых молекул в передаче сигналов арбускулярной микоризы. Курс. мнение биол. растений 12 , 500–507 (2009).

      КАС пабмед Статья Google ученый

    35. Harrison, M.J. & Van Buuren, M.L. Переносчик фосфатов из микоризного гриба Glomus versiforme . Природа 378 , 626–629 (1995).

      ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС пабмед Статья Google ученый

    36. Hijikata, N. et al. Полифосфат играет центральную роль в быстром и массовом накоплении фосфора в экстрарадикальном мицелии арбускулярного микоризного гриба. Новый Фитол. 186 , 285–289 (2010).

      КАС пабмед Статья Google ученый

    37. Лопес-Педроса, А., Gonzalez-Guerrero, M., Valderas, A., Azcon-Aguilar, C. & Ferrol, N. GintAMT1 кодирует функциональный высокоаффинный переносчик аммония, который экспрессируется в экстрарадикальном мицелии Glomus intraradices . Fungal Genetics Biol 43 , 102–110 (2006).

      КАС Статья Google ученый

    38. Каппеллаццо, Г., Ланфранко, Л., Фитц, М., Випф, Д. и Бонфанте, П. Характеристика пермеазы аминокислот эндомикоризного гриба Glomus mosseae . Завод физиол. 147 , 429–437 (2008).

      КАС пабмед ПабМед Центральный Статья Google ученый

    39. Говиндараджулу, М. и др. Перенос азота в арбускулярно-микоризном симбиозе. Природа 435 , 819–823 (2005).

      ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС пабмед Статья Google ученый

    40. Шусслер, А.и другие. Характеристика переносчика углеводов из симбиотических гломеромикотановых грибов. Природа 444 , 933–936 (2006). Идентифицирован первый известный переносчик гексозы из гриба Glomeromycetes (Geosyphon piriforme), но не из гриба AM. Этот класс переносчиков также может быть ответственным за поглощение растительного сахара из интерфейсного отсека АМ-грибами .

      ОБЪЯВЛЕНИЕ пабмед Статья КАС Google ученый

    41. Седдас, П.М.А. и соавт. Гены растений, связанные с симбиозом, модулируют молекулярные реакции арбускулярного микоризного гриба во время ранних взаимодействий корней. Мол. Взаимодействие растений и микробов. 22 , 341–351 (2009).

      КАС пабмед Статья Google ученый

    42. Толлот, М. и др. Ген STE12, идентифицированный в микоризном грибе Glomus intraradices , восстанавливает инфекционность гемибиотрофного патогена растений. Новый Фитол. 181 , 693–707 (2009).

      КАС пабмед Статья Google ученый

    43. Heupel, S. et al. Erl1, новая Era-подобная ГТФаза из Magnaporthe oryzae , необходима для полной вирулентности корней и сохраняется у мутуалистического симбионта Glomus intraradices . Мол. Взаимодействие растений и микробов. 23 , 67–81 (2010).

      КАС пабмед Статья Google ученый

    44. Бекар, Г.и Фортин, Дж. А. Ранние события образования везикулярно-арбускулярной микоризы на корнях, трансформированных Ri T-ДНК. Новый Фитол. 108 , 211–218 (1988).

      Артикул Google ученый

    45. Акияма К., Мацудзаки К. и Хаяши Х. Растительные сесквитерпены вызывают ветвление гиф у арбускулярных микоризных грибов. Природа 435 , 824–827 (2005). Сообщается об идентификации выделяемых корнями стриголактонов в качестве стимуляторов ветвления арбускулярных микоризных грибов вблизи корней растений-хозяев .

      ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС пабмед Статья Google ученый

    46. Бессерер, А. и др. Стриголактоны стимулируют арбускулярные микоризные грибы, активируя митохондрии. PLoS Биол. 4 , 1239–1247 (2006).

      КАС Статья Google ученый

    47. Гомес-Ролдан, В. и др. Ингибирование стриголактоном ветвления побегов. Природа 455 , 189–194 (2008).

      ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС пабмед Статья Google ученый

    48. Умехара, М. и др. Ингибирование ветвления побегов новыми терпеноидными растительными гормонами. Природа 455 , 195–200 (2008).

      ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС пабмед Статья Google ученый

    49. Акияма К., Огасавара С. и Хаяши Х. Структурные требования стриголактонов для ветвления гиф у АМ-грибов. Физиол клеток растений. 51 , 1104–1117 (2010).

      КАС пабмед ПабМед Центральный Статья Google ученый

    50. Матусова Р., Рани К., Ферстаппен Ф. В. А., Франссен М. С. Р., Бил М. Х. и Баумистер Х. Дж. Стимуляторы прорастания стриголактона растений-паразитов Striga и Orobanche Orobanche. образуются каротиноидным путем. Завод физиол. 139 , 920–934 (2005).

      КАС пабмед ПабМед Центральный Статья Google ученый

    51. Навазио, Л. и др. Диффузный сигнал от арбускулярных микоризных грибов вызывает временное повышение уровня кальция в цитозоле в клетках растения-хозяина. Завод физиол. 144 , 673–681 (2007).

      КАС пабмед ПабМед Центральный Статья Google ученый

    52. Косута С.и другие. Диффузный фактор арбускулярных микоризных грибов индуцирует специфичную для симбиоза экспрессию MtENOD11 в корнях Medicago truncatula . Завод физиол. 131 , 952–962 (2003).

      КАС пабмед ПабМед Центральный Статья Google ученый

    53. Kuhn, H., Kuster, H. & Requena, N. Мембранный стероид-связывающий белок 1, индуцируемый диффундирующим грибковым сигналом, имеет решающее значение для микоризации у Medicago truncatula . Новый Фитол. 185 , 716–733 (2010).

      КАС пабмед Статья Google ученый

    54. Олдройд, Г. Э. и Дауни, Дж. А. Кальций, киназы и передача сигналов клубеньков в бобовых. Нац. Преподобный Мол. Клеточная биол. 5 , 566–576 (2004).

      КАС пабмед Статья Google ученый

    55. Косута, С. и др. Дифференциальные и хаотические сигнатуры кальция в сигнальном пути симбиоза бобовых. Проц. Натл акад. науч. 105 , 9823–9828 (2008 г.).

      ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС пабмед Статья Google ученый

    56. Хазледин, С. и др. Нелинейный анализ временных рядов колебаний кальция, вызванных фактором нодуляции: свидетельство детерминированного хаоса? PLoS One 4 , e6637. doi:10.1371/journal.pone.0006637 (2009).

      ОБЪЯВЛЕНИЕ пабмед ПабМед Центральный Статья КАС Google ученый

    57. Жанр, А., Chabaud, M., Timmers, T., Bonfante, P. & Barker, D.G. Арбускулярные микоризные грибы вызывают новый внутриклеточный аппарат в клетках корневого эпидермиса Medicago truncatula до инфицирования. Plant Cell 17 , 3489–3499 (2005). В этом исследовании было показано, что эпидермальные клетки корня предвосхищают грибковую инфекцию, образуя столбчатую цитоплазматическую агрегацию (названную аппаратом предварительного проникновения), которая впоследствии направляет гифу через просвет растительной клетки .

      КАС пабмед ПабМед Центральный Статья Google ученый

    58. Шабо, М. и др. Целенаправленная инокуляция культур корней Medicago truncatula in vitro выявляет экспрессию MtENOD11 на ранних стадиях заражения арбускулярными микоризными грибами. Новый Фитол. 156 , 265–273 (2002).

      КАС Статья Google ученый

    59. Вайдманн, С.и другие. Выявление грибами генов растений, связанных с трансдукцией сигнала, предшествует установлению микоризы и требует наличия гена dmi3 у Medicago truncatula. Мол. Взаимодействие растений и микробов. 17 , 1385–1393 (2004).

      КАС пабмед Статья Google ученый

    60. Сицилиано, В. и др. Транскриптомный анализ корней арбускулярной микоризы в период развития аппарата препрорастания. Завод физиол. 144 , 1455–1466 (2007).

      КАС пабмед ПабМед Центральный Статья Google ученый

    61. Жанр, А., Шабо, М., Фаччио, А., Баркер, Д.Г. и Бонфанте, П. Сборка аппарата для предварительного проникновения предшествует и предсказывает модели колонизации арбускулярными микоризными грибами в коре корня обоих Medicago truncatula и Daucus carota . Plant Cell 20 , 1407–1420 (2008).

      КАС пабмед ПабМед Центральный Статья Google ученый

    62. Пашковски, У. Путешествие по передаче сигналов в арбускулярных микоризных симбиозах. Обзор Тэнсли. Новый Фитол. 172 , 35–46 (2006).

      КАС пабмед Статья Google ученый

    63. Morandi, D., Prado, E., Sagan, M. & Duc, G. Характеристика нового симбиоза Medicago truncatula (Gaertn.) мутанты, а также фенотипическую или генотипическую дополнительную информацию о ранее описанных мутантах. Микориза 15 , 283–289 (2005).

      ПабМед Статья Google ученый

    64. Pumplin, N. et al. Medicago truncatula Вапирин — новый белок, необходимый для симбиоза арбускулярной микоризы. Plant J. 61 , 482–494 (2010).

      КАС пабмед Статья Google ученый

    65. Такеда Н.и другие. Субтилазы апопластных растений поддерживают развитие арбускулярной микоризы у Lotus japonicus . Plant J. 58 , 766–777 (2009).

      КАС пабмед Статья Google ученый

    66. Javot, H., Penmetsa, R. V., Terzaghi, N., Cook, D. R. & Harrison, M. J. A Medicago truncatula переносчик фосфатов, необходимый для арбускулярного микоризного симбиоза. Проц. Натл.акад. науч. 104 , 1720–1725 (2007). Показано, что для правильного развития арбускул необходима функциональность переносчика фосфатов PT4, локализованного в арбускулах. Арбускулы у мутантов pt4 разлагаются растением до их созревания, что позволяет предположить, что развитие арбускул и продолжительность жизни зависят от их эффективности в переносе P .

      ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС пабмед Статья Google ученый

    67. Чжан, К., Blaylock, L.A. & Harrison, MJ. Два транспортера Medicago truncatula Half-ABC необходимы для развития арбускул при арбускулярном микоризном симбиозе. Plant Cell 22 , 1483–1497 (2010). Сообщается о мутанте Medicago truncatula, низкорослой арбускуле (str), нарушенном в развитии арбускулы, но демонстрирующем фенотип клубеньков дикого типа, что свидетельствует о независимой от SYM регуляции. STR и STR2 кодируют транспортеры ABC половинного размера, которые локализуются в периарбускулярной мембране .

      КАС пабмед ПабМед Центральный Статья Google ученый

    68. Pumplin, N. & Harrison, M. J. Визуализация живых клеток показывает периарбускулярные мембранные домены и расположение органелл в корнях Medicago truncatula во время арбускулярного микоризного симбиоза. Завод физиол. 151 , 809–819 (2009).

      КАС пабмед ПабМед Центральный Статья Google ученый

    69. Штрак, Д.и Фестер, Т. Метаболизм изопреноидов и реорганизация пластид в корнях арбускулярной микоризы. Новый Фитол. 172 , 22–34 (2006).

      КАС пабмед Статья Google ученый

    70. Bonfante, P. Анатомия и морфология VA Mycorrhizae. In VA Mycorrhiza (ред. Powell, CL, Bagyaraj, D.J.) 5–33 (CRC Press, Boca Raton, Florida, 1984).

    71. Liu, J.Y. et al. Профилирование транскриптов в сочетании с анализом пространственной экспрессии выявляет гены, участвующие в различных стадиях развития арбускулярного микоризного симбиоза. Plant Cell 15 , 2106–2123 (2003).

      КАС пабмед ПабМед Центральный Статья Google ученый

    72. Kuster, H. et al. Идентификация и регуляция экспрессии симбиотически активированных генов бобовых 2007. Фитохимия 68 , 8–18 (2007).

      ПабМед Статья КАС Google ученый

    73. Гомес С.К. и др. Экспрессия генов Medicago truncatula и Glomus intraradices в клетках коры, несущих арбускулы, в симбиозе арбускулярной микоризы. BMC Растение Биол. 9 , 10 (2009).

      ПабМед ПабМед Центральный Статья КАС Google ученый

    74. Guimil, S. et al. Сравнительная транскриптомика риса выявляет древний образец реакции на микробную колонизацию. ПНАС 102 , 8066–8070 (2005).

      ОБЪЯВЛЕНИЕ пабмед Статья КАС Google ученый

    75. Guether, M. et al. Полногеномное перепрограммирование регуляторных сетей транспорта синтеза клеточной стенки и биогенеза мембран во время симбиоза арбускулярной микоризы у Lotus japonicus . Новый Фитол. 182 , 200–212 (2009а).

      КАС пабмед Статья Google ученый

    76. Гетер, М.и другие. Микоризный переносчик аммония из Lotus japonicus усваивает азот. Завод физиол. 150 , 73–83 (2009б).

      КАС пабмед ПабМед Центральный Статья Google ученый

    77. Лю, Дж. и др. Арбускулярный микоризный симбиоз сопровождается локальными и системными изменениями экспрессии генов и повышением устойчивости побегов к болезням. Завод Дж. 50 , 529–544 (2007).

      КАС пабмед Статья Google ученый

    78. Fiorilli, V. et al. Профили глобальной и клеточной экспрессии генов в растениях томатов, колонизированных арбускулярным микоризным грибком. Новый Фитол. 184 , 975–987 (2009).

      КАС пабмед Статья Google ученый

    79. Байер, М.К.и другие. Нокдаун симбиотической сахарозосинтазы tSucS1 влияет на созревание и сохранение арбускул в микоризных корнях Medicago truncatula . Завод физиол. 152 , 1000–1014 (2010).

      ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС пабмед ПабМед Центральный Статья Google ученый

    80. Gutjahr, C. & Paszkowski, U. Весы на весах: передача сигналов жасмоновой и салициловой кислотами при взаимодействии корней и биотрофов. Мол. Взаимодействие растений и микробов. 22 , 763–772 (2009).

      КАС пабмед Статья Google ученый

    81. Хаус Б. и Шааршмидт С. Роль жасмонатов в мутуалистическом симбиозе между растениями и почвенными микроорганизмами. Фитохимия 70 , 1589–1599 (2009).

      КАС пабмед Статья Google ученый

    82. Гуа, М.и другие. Анализ экспрессии предполагает потенциальную роль микроРНК для передачи сигналов фосфата и арбускулярной микоризы у Solanum lycopersicum . Физиол. Растение. 138 , 226–237 (2010).

      Артикул КАС Google ученый

    83. Браншейд, А. и др. Паттерн экспрессии предполагает роль MiR399 в регуляции клеточного ответа на локальное увеличение Pi во время арбускулярного микоризного симбиоза. MPMI 23 , 915–926 (2010).

      Артикул КАС Google ученый

    84. López-Ráez, J. A. et al. Гормональные и транскрипционные профили подчеркивают общие и дифференциальные реакции хозяина на два арбускулярных микоризных гриба и регуляцию пути оксилипина 2. Дж. Экспл. Бот. 61 , 2589–2601 (2010).

      ПабМед ПабМед Центральный Статья КАС Google ученый

    85. Фаммартино, А.и другие. Характеристика пути биосинтеза дивинилового эфира Специфически связан с патогенезом табака1. Завод физиол. 143 , 378–388 (2007).

      КАС пабмед ПабМед Центральный Статья Google ученый

    86. Позо, М. Дж. и Азкон-Агилар, К. Раскрытие устойчивости, вызванной микоризой. Курс. мнение биол. растений 10 , 393–398 (2007).

      КАС пабмед Статья Google ученый

    87. Бонфанте, П.& Жанр, А. Растения и арбускулярные микоризные грибы: перспектива эволюции и развития. Trends Plant Sci. 13 , 492–498 (2008).

      КАС пабмед Статья Google ученый

    88. Ligrone, R. et al. Гломеромикотиновые ассоциации печеночников: молекулярный, клеточный и таксономический анализ. утра. Дж. Бот. 94 , 1756–1777 (2007).

      КАС пабмед Статья Google ученый

    89. Фонсека, Х.М. А. С. и Бербара, Р. Л. Л. Образует ли Lunularia crispata симбиотические отношения либо с Glomus proliferum , либо с G. intraradices ? Myc. Рез. 112 , 1063–1068 (2008).

      Артикул Google ученый

    90. Ван, Б. и др. Наличие трех микоризных генов у общего предка наземных растений предполагает ключевую роль микоризы в колонизации земли растениями. Новый Фитол. 186 , 514–525 (2010). Одно из первых экспериментальных доказательств древности симбиоза АМ .

      ПабМед Статья Google ученый

    91. Чен, К., Фань, К., Гао, М. и Чжу, Х. Древность и функция CASTOR и POLLUX, генов, кодирующих двойные ионные каналы, которые являются ключевыми для эволюции корневых симбиозов у ​​растений. Завод физиол. 149 , 306–317 (2009).

      КАС пабмед ПабМед Центральный Статья Google ученый

    92. Klironomos, J. N. et al. Резкий рост концентрации CO2 в атмосфере завышает реакцию сообщества в модельной системе «растение-почва». Природа 433 , 621–624 (2005).

      ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС пабмед Статья Google ученый

    93. Соерс, Р. Дж., Гутьяр, К. и Пашковски, У.Злаковая микориза: древний симбиоз в современном сельском хозяйстве. Trends Plant Sci. 13 , 93–97 (2008).

      КАС пабмед Статья Google ученый

    94. Markmann, K., Giczey, G. & Parniske, M. Функциональная адаптация растительной рецептор-киназы проложила путь к эволюции внутриклеточных корневых симбиозов с бактериями. Plos Biology 6 , 497–506 (2008).

      КАС Статья Google ученый

    95. Хаяши Т.и другие. Доминирующая функция CCaMK во внутриклеточной аккомодации бактериальных и грибковых эндосимбионтов. Plant J. 63 , 141–154 (2010).

      КАС пабмед ПабМед Центральный Google ученый

    96. Madsen, L.H. et al. Молекулярная сеть, управляющая органогенезом клубеньков и инфицированием модельного бобового растения Lotus japonicus. Нац. коммун. 1 , 10 (2010).

      ПабМед Статья КАС Google ученый

    97. Яно К.и другие. ЦИКЛОП, медиатор симбиотической внутриклеточной аккомодации. ПНАС 105 , 20540–20545 (2008 г.).

      ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС пабмед Статья Google ученый

    98. Gutjahr, C. et al. Передача сигналов, специфичная для арбускулярной микоризы, у риса выходит за рамки обычного пути передачи сигналов симбиоза. Растительная клетка 20 , 2989–3005 (2008).

      КАС пабмед ПабМед Центральный Статья Google ученый

    99. Исследователи составили карту симбиотических отношений между деревьями и микробами по всему миру

      Акварель, изображающая отношения между деревьями, грибами и бактериями во всем мире.Кредит: Сора Хаслер

      Внутри и вокруг запутанных корней лесной подстилки грибы и бактерии растут вместе с деревьями, обменивая питательные вещества на углерод на огромном глобальном рынке. Новая попытка нанести на карту наиболее распространенные из этих симбиотических отношений, включающие более 1,1 миллиона лесных участков и 28 000 видов деревьев, выявила факторы, определяющие, где будут процветать различные типы симбионтов. Работа может помочь ученым понять, как симбиотические партнерства структурируют мировые леса и как на них может повлиять потепление климата.

      Исследователи Стэнфордского университета работали вместе с командой из более чем 200 ученых над созданием этих карт, опубликованных 16 мая в журнале Nature . В ходе работы они выявили новое биологическое правило, которое группа назвала правилом Рида в честь пионера исследований симбиоза сэра Дэвида Рида.

      В качестве одного из примеров того, как они могут применить это исследование, группа использовала свою карту, чтобы предсказать, как симбиозы могут измениться к 2070 году, если выбросы углерода не уменьшатся.Этот сценарий привел к 10-процентному сокращению биомассы видов деревьев, которые связаны с типом грибов, встречающихся в основном в более прохладных регионах. Исследователи предупредили, что такая потеря может привести к увеличению количества углерода в атмосфере, потому что эти грибы имеют тенденцию увеличивать количество углерода, хранящегося в почве.

      «Существует так много разных симбиотических типов, и мы показываем, что они подчиняются четким правилам», — сказал Брайан Стейдингер, научный сотрудник Стэнфордского университета и ведущий автор статьи.«Наши модели предсказывают массовые изменения в симбиотическом состоянии мировых лесов — изменения, которые могут повлиять на климат, в котором будут жить ваши внуки».

      Одна из трех карт, показывающих распределение деревьев, которые, вероятно, связаны с тремя основными типами симбиотических бактерий или грибов. Кредит: Брайан Штайдингер

      Три симбиоза

      Скрытые от большинства наблюдателей межцарственные взаимодействия между микробами и деревьями весьма разнообразны.Исследователи сосредоточились на картировании трех наиболее распространенных типов симбиозов: арбускулярных микоризных грибов, эктомикоризных грибов и азотфиксирующих бактерий. Каждый из этих типов включает в себя тысячи видов грибов или бактерий, которые образуют уникальные партнерские отношения с различными видами деревьев.

      Тридцать лет назад Рид нарисовал от руки карты мест, где, по его мнению, могли обитать различные симбиотические грибы, основываясь на питательных веществах, которые они обеспечивают. Эктомикоризные грибы питают деревья азотом непосредственно из органического вещества — например, из гниющих листьев — поэтому, по его предположению, они будут более успешными в более прохладных местах, где разложение идет медленно и много опавших листьев.Напротив, он думал, что арбускулярные микоризные грибы будут доминировать в тропиках, где рост деревьев ограничен содержанием фосфора в почве. Другие исследования показали, что азотфиксирующие бактерии плохо растут при низких температурах.

      Однако

      Тестирование Идеи Рида пришлось отложить, потому что для доказательства требовался сбор данных с большого количества деревьев в разных частях земного шара.Эта информация стала доступна благодаря Глобальной инициативе по биоразнообразию лесов (GFBI), в рамках которой были обследованы леса, редколесья и саванны на всех континентах (кроме Антарктиды) и экосистемы на Земле.

      Команда ввела местоположение 31 миллиона деревьев из этой базы данных вместе с информацией о том, какие симбиотические грибы или бактерии чаще всего ассоциируются с этими видами, в алгоритм обучения, который определил, как различные переменные, такие как климат, химический состав почвы, растительность и топография, по-видимому, влияют на преобладание каждого симбиоза.Исходя из этого, они обнаружили, что азотфиксирующие бактерии, вероятно, ограничены температурой и кислотностью почвы, тогда как на два типа грибковых симбиозов сильно влияют переменные, влияющие на скорость разложения — скорость, с которой органическое вещество разрушается в окружающей среде, — например, температура и влажность.

      Одна из трех карт, показывающих распределение деревьев, которые, вероятно, связаны с тремя основными типами симбиотических бактерий или грибов. Кредит: Брайан Штайдингер

      «Это невероятно сильные глобальные модели, столь же поразительные, как и другие фундаментальные модели глобального биоразнообразия», — сказал Кабир Пей, доцент биологии Школы гуманитарных наук и старший автор исследования.«Но до появления этих достоверных данных знание этих паттернов было ограничено экспертами в области экологии микоризы или азотфиксаторов, хотя это важно для широкого круга экологов, эволюционных биологов и ученых-геологов».

      Хотя исследование подтвердило гипотезу Рида — обнаружение арбускулярных микоризных грибов в более теплых лесах и эктомикоризных грибов в более холодных — переходы между биомами от одного симбиотического типа к другому были гораздо более резкими, чем ожидалось, исходя из постепенных изменений переменных, влияющих на разложение.Исследователи подумали, что это подтверждает еще одну гипотезу: эктомикоризные грибы изменяют свою локальную среду, чтобы еще больше снизить скорость разложения.

      Эта петля обратной связи может помочь объяснить, почему исследователи увидели 10-процентное сокращение эктомикоризных грибов, когда они смоделировали, что произойдет, если выбросы углерода не уменьшатся до 2070 года. могут измениться по своему усмотрению.

      Совместное картирование

      Данные, лежащие в основе этой карты, представляют собой настоящие деревья из более чем 70 стран и результат сотрудничества под руководством Цзинцзин Лян из Университета Пердью и Тома Кроутера из Швейцарской высшей технической школы Цюриха между сотнями исследователей, которые говорят на разных языках, изучают разные экосистемы и сталкиваются с разными проблемами.

      «В наборе данных более 1,1 миллиона лесных участков, и каждый из них был измерен человеком на земле. Во многих случаях в рамках этих измерений они, по сути, обнимали дерево», — сказал Штайдингер.«Столько усилий — походов, пота, клещей, долгих дней — вложено в эту карту».

      Карты из этого исследования будут размещены в свободном доступе в надежде помочь другим ученым включить древесных симбионтов в свою работу. В будущем исследователи намерены расширить свою работу за пределы лесов и продолжить попытки понять, как изменение климата влияет на экосистемы.


      У.S. Изменения в лесах — палка о двух концах для окружающей среды
      Дополнительная информация: Климатический контроль разложения определяет глобальную биогеографию симбиозов леса и деревьев, Nature (2019). DOI: 10.1038/s41586-019-1128-0, www.nature.com/articles/s41586-019-1128-0 Предоставлено Стэндфордский Университет

      Цитата : Исследователи наносят на карту симбиотические отношения между деревьями и микробами по всему миру (2019, 15 мая) получено 2 марта 2022 г. с https://физ.org/news/2019-05-symbiotic-relationships-trees-microbes-worldwide.html

      Этот документ защищен авторским правом. Помимо любой добросовестной сделки с целью частного изучения или исследования, никакие часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в ознакомительных целях.

      деревьев и грибов: их тайное партнерство

      Деревья и грибы: их тайное партнерство

      Деревья определенно могут быть рок-звездами леса, но они сосуществуют с более мелкими растениями и организмами.Эти маленькие организмы, грибы и грибы, ценны и могут требовать высокой цены на рынке.

      В чем важность отношений между деревьями и микоризой («симбиотическая ассоциация между грибком и растением», Wikipedia, nd.)? Какую пользу приносят деревья и грибы и как они взаимодействуют друг с другом? Давайте посмотрим глубже!

      Польза для деревьев

      «Поскольку отношения между деревьями и микоризой являются симбиотическими, и дерево, и грибы извлекают некоторую пользу.Микориза более эффективно, чем корни деревьев, накапливает воду и питательные вещества и может накапливать избыток питательных веществ, отдавая их дереву по мере необходимости. Грибы также подавляют инвазию, повреждая грибы, и продлевают жизнь кончикам корней.

      Микориза выделяет кислоты, расщепляющие вещества, которые растение не может использовать без этой помощи, и фиксирует азот как из почвы, так и из атмосферы, чтобы он был более доступным для дерева. Микоризные грибы вырабатывают гормоны, стимулирующие образование новых кончиков корней, что помогает как дереву, так и грибам» (Norris, n.д.).

      Деревья обеспечивают идеальную среду для роста грибов. Конкретный климат, почва и виды деревьев создают богатую среду для процветания каждого вида грибов. Деревья и грибы «построили тесную связь с течением веков. Грибы любят расти между корнями деревьев, и такое расположение выгодно обоим партнерам» (terradaily, 2008).

      «Симбиотические отношения гриба и корневой системы дерева выгодны для обоих.Грибок способствует усвоению дефицитных питательных веществ, таких как фосфаты и азот, и защищает корни от паразитов в почве. В свою очередь, они могут использовать сахара в корнях. Рост 85% всех растений и деревьев зависит от симбиотических процессов такого рода» (terradaily, 2008).

      Преимущества для микоризы

      «Симбиотические отношения между микоризой и деревьями приносят пользу и грибам. Грибы не могут производить себе пищу из-за отсутствия хлорофилла — процесса, который преобразует солнечный свет в энергию, используемую для производства сахаров.Следовательно, грибы должны получать эту пищу от растений, производящих хлорофилл. Они делают это либо проникая в корни растений, либо образуя оболочку вокруг кончиков корней. Эта энергия позволяет грибам размножаться и образовывать большие сети в почве» (Norris, n.d.).

      Под разными деревьями растут разные грибы. Климат и почва также играют роль в создании устойчивой среды для процветания грибов. Знание того, какой лес подходит для конкретных видов грибов, важно для правильной идентификации и успешной охоты.

      «Большинство дикорастущих съедобных грибов являются микоризными, что означает, что они образуют симбиотические ассоциации с корнями эктомикоризных деревьев и кустарников. Из-за отсутствия в грибах хлорофилла они не могут получать энергию от солнца и синтезировать углеводы (сахара). Вместо этого грибы используют свои подземные сети гиф для получения сахара и другого питания от деревьев. Взамен растения получают через эти сети минералы и воду из почвы» (oregondiscovery, n.д.).

      Здесь, на северо-западе Тихого океана, вы найдете несколько видов деревьев, в том числе:

      Пихта дугласова поддерживает подберезовики и лисички,
      Сосна связана с подберезовиками, включая подберезовики, ежи, мацутакэ, лисички, маслята и другие подберезовики,
      Под Дуб , лисички, можно найти подберезовики
      Болиголов западный хозяин ряда грибов, таких как подберезовики, мацутакэ, лисички,
      Ель ситхинская ассоциируется с подберезовиками и маслятами,
      Осина хозяин для вешенки, опят и подосиновиков,
      Ива связана с вешенками и опятами, а
      Береза ​​ поддерживает лисичек, ежей и подберезовиков (oregondiscovery, nd.)

       

      Когда и где собирать грибы

      У сбора грибов нет ни начала, ни конца. Обширность грибного царства означает, что виды растут круглый год. Большинство из них растут весной, летом и осенью, но есть виды, которые растут в середине зимы.

Написать ответ

Ваш адрес email не будет опубликован.