йому

Хто б не знав свіжого запаху скошеної трави, що летить у повітрі? Але, із цим приємним для нас букетом ароматів, що рослина посилає у своє середовище? Як здорова рослина підбирає склад бактерій та грибів, що підтримують її розвиток, відповідно до своїх унікальних та сучасних потреб? Я запитав доктора Іштвана Параді, доцента кафедри фізіології рослин та молекулярної біології рослин Університету Етвеша Лорана, про ці питання та наслідки інтенсивної сільськогосподарської практики та розробки мікоризних вакцин.

Рослини, що з’являються, реагують на постійно мінливі умови навколишнього середовища, змінюючи спосіб життя. Як рослини реагують на вплив навколишнього середовища?

Рослини реагують на абіотичні та біотичні ефекти навколишнього середовища різними способами. На першому етапі процесу рослина відчуває зовнішній ефект за допомогою своїх спеціальних рецепторів. Сформований сигнал відволікається від рецепторів клітинної поверхні до генетичного запасу, де активуються відповідні гени. З білками та іншими продуктами обміну, що виробляються цими генами, він певною мірою реагує на зовнішні впливи, тому адаптується. Результатом такого процесу є, наприклад, клітинна адаптація до дефіциту води у разі посухи, наприклад вироблення певних специфічних метаболітів.

Д-р Іштван Параді, доцент кафедри фізіології рослин та молекулярної біології рослин, Університет Етвеша Лорана

Сформовані сигнали - це найчастіше хімічні сигнали, за допомогою яких інформація передається всередині особини (наприклад, між сусідніми листками) та між особинами. Інший спосіб, яким інформація протікає виключно всередині людини, - це електричний сигнал. У деяких випадках рослина також може генерувати потенціал дії (наприклад, серійне закриття листя мімози через дотик також можна простежити до цього).

Які фізіологічні ефекти мають ці ознаки?

Використовуючи аналогію лінгвістики, чи вторинні метаболіти, як слова, говорять однією мовою? Наскільки конкретні ці ознаки? Чи є спосіб їх виявити та виміряти?

В основному на них говорять однією мовою, тому що супутник і навіть особина, що належить до іншого виду, може сприймати це лише з меншою і меншою таксономічною відстанню. Однак існують спеціальні сигнали загального застосування, які перетинають щойно згадані відстані, такі як напр. запилювачі.

Сигнали можна виміряти, наука метаболоміки займається виявленням та оцінкою всього спектру продуктів метаболізму. Для цього вже існують серйозні інструменти: вони отримують відбитки пальців від букета, що виділяється рослиною після розщеплення речовин.

Є результати, які дозволяють припустити, що рослини можуть мати різні хімічні спектри для вторинних метаболітів на індивідуальному рівні. Склад букета залежить від багатьох речей, але найбільше від середовища, в якому живе рослина, і його таксономічного розташування.

Спілкування також може створити своєрідну «гонку озброєнь» між рослиною, шкідником та природним ворогом.

Наприклад, рослина виділяє речовини, які залучають хижих комах-хижаків у відповідь на біотичний стрес жуючого шкідника. Однак цю тривогу може також «зрозуміти» гіперпаразит.

Класичний приклад - заражена попелиць рослина, яка при пошкодженні шкідником виробляє привабливий продукт обміну речовин, який відчуває сонечко, яке вбиває шкідника до попелиці, яка його годує. Однак історія не обов'язково закінчується на цьому. Ви можете продовжувати з появою оси, яка паразитує на зображенні сонечка, розміщуючи її яйця в тілі жука. У той же час вона доставляє до сонечка спеціальний вірус РНК, який змінює функції мозку і змушує вживати захисні дії. Як результат, він зберігає та захищає маріонетки форм паразита, що вирвалися з його тіла, поки воно повністю не розвинеться.

Хімічні сигнали, що випромінюються рослинами, можуть бути різними навіть на індивідуальному рівні, тому вони передають інформацію про поточний стан та потреби в навколишнє середовище. Як обговорювалося на початку обговорення, рослина здатна реагувати як на біотичні, так і на абіотичні впливи на навколишнє середовище таким чином.

Багато бактерій і грибів живуть в симбіозі з рослинами, наприклад, азотфіксуючі бактерії або мікоризні гриби тощо. Ця спільнота має особливий склад, на який впливає багато речей, навіть який сезон це. Здорова рослина відбирає з них протягом усього життя відповідно до своїх поточних потреб, тому дуже важливо завжди мати в своєму розпорядженні різноманітний, багатий на види мікробіом. Це може бути підтверджено, наприклад, використанням біостимуляторів, мікробіологічних препаратів, що містять корисні для рослини живі організми (такі як бактерії, що беруть участь у фіксації азоту та мобілізації фосфатів, різні мікрогрибки) та неживих препаратів для підготовки ґрунту та рослин, що містять речовини, що сприяють розвитку рослин та росту корисних мікроорганізмів. вони можуть бути.

Які найважливіші мікроорганізми в мікробіомі рослин?

Які види мікоризних грибів живуть в симбіозі з рослинами в грунті? Наскільки вони специфічні для заводу-партнера?

Відомо кілька видів мікоризних грибів. Найдавнішими є ті, хто утворив арбускулярну мікоризу (AM) 500 мільйонів років тому. Вони найчастіше трапляються в природі, і значна частина 300-400 тис. Видів рослин живе в симбіозі з цими грибами. У зв'язку з цим слід також зазначити, що відома на сьогодні кількість видів грибів АМ, які беруть участь у цьому співіснуванні, становить лише 300-400. Інша важлива група - це ектомікоризні гриби, які живуть на Землі 160 мільйонів років. Сюди входять кілька тисяч видів грибів, які також колонізують кілька тисяч видів рослин, які в основному дерев’яні. Типовими членами групи є трюфелі, білі гриби, лисички тощо. Крім того, існують і інші типи, які співіснують з несельськогосподарськими рослинами, такими як жуки та орхідеї.

Ектомікоризні гриби виявляють сильну специфічність, тоді як арбускулярні мікоризні ні, але в останньому випадку селекція рослин більше.

Які культури характеризуються мікоризними грибами присутність? Як вони поводяться в умовах інтенсивного вирощування? Як на них впливає обробка грунту та використання хімічних речовин?

Мікоризні гриби також трапляються в сільськогосподарських культурах, навіть на сильно хімізованих полях. Питання в тому, які види зустрічаються і який рівень різноманітності можна спостерігати. В результаті інтенсивного землеробства кількість видів зменшується, практично залишаються «бур'янисті» види АМ. Це тому, що вони насправді не є перевагою для рослин.

Мікоризний гриб, що проникає в корінь (apressorium)

Ротаційний обробіток ґрунту, який руйнує гіфи, зменшує їх кількість та ущільнену, погану структуру грунту з неадекватним для грибів співвідношенням вода/повітря. Гриби АМ самі сприяють формуванню якісної структури ґрунту тим, що гломалін, важко розкладається білок, який утворює захисну оболонку гіф, є важливим клеєм у формуванні ґрунтової крихти.

Поповнення та запліднення поживних речовин також впливають на мікоризні гриби. В результаті запліднення фосфором рослина постачає грибку менше цукру, що призведе до меншої колонізації та зниження кількості спор. Сівозміна також впливає на гриби АМ, вирощування монокультури веде до зменшення їх різноманітності.

Скільки часу потрібно для формування здорових ґрунтових умов, придатних для росту мікоризних грибів?

Перехід, тобто утворення родючого грунту, який забезпечує відповідне середовище для мікоризних грибів, не відбувається через 1-2 роки, для створення здорового ґрунту потрібно більше часу, цей процес можна прискорити за допомогою біостимуляторів. Я вважаю надзвичайно важливим розробити ноу-хау, яке буде направляти виробника від пункту до пункту через процес, що веде до регенерації та оздоровлення грунту. Це пов’язано з тим, що фермер не розпочинає розповсюдження придбаної щеплення на цій ділянці. Перш за все, мають бути створені умови для встановлення гриба, чому сприяє, наприклад, використання покривних рослин. Це пов’язано з тим, що гриб отримує поживні речовини (цукор, амінокислоти) з рослини, він не може розщеплювати перегній та органічний гній, йому потрібна жива рослина. Однак у цьому відношенні важливо зазначити, що хрестоцвіті в основному не утворюють мікоризних стосунків. Бажано використовувати покривні рослинні суміші.

Які можливості промислового використання мікоризних грибів?

Важливо знати, що виробництво мікоризних продуктів поки що є дорогим, оскільки їм потрібна жива рослина, оскільки вони можуть розвиватися і розмножуватися лише в тому випадку, якщо вони пов’язані з корінням живої рослини. Таким чином, для їх розмноження потрібні великі парникові поверхні. Як наслідок, їх використання в даний час є більш економічним у вирощуванні видів рослин, які мають велику цінність на відносно невеликій території. Це, наприклад, плодових дерев, овочівництва або садівництва.

Що стосується польових рослин, чи можемо ми сподіватися на використання мікоризних препаратів у майбутньому?

Як я вже згадував раніше, на даний момент це коштує менше через високі витрати, але також можна одягатися з продуктами мікоризи, гриби можна змішувати в заправці.

В польовому експерименті мікоризний посівний матеріал тестували на полі кукурудзи. Препарат від мікоризи був внесений у ґрунт, а потім висіяно насіння кукурудзи, покритої фунгіцидами та без підгодівлі. Встановлено, що фунгіцид зменшує колонізацію АМ на 10-20%. Ми розглядаємо декілька рішень, щоб уникнути проблеми, такі як визначення оптимальної часової відстані між внесенням мікоризних грибів та посівом одягнених насіння. Також загальноприйняте, що збудник з’являється там, де він знаходиться, так що якщо ґрунт «наповниться» корисними організмами, шанси зараження будуть меншими. Наразі технологія щеплення мікоризу знаходиться на стадії розробки, і ми сподіваємось, що найближчим часом вона буде включена в практику польового рослинництва.

Говорячи про розвиток подій, я також хотів би сказати кілька захоплюючих напрямків: поява неінвазивних методик випробувань рослин. Накопичення мікоризних сполук у рослині також можна визначити, не витягуючи його з ґрунту. Це базується на вимірюванні опору між приводом і землею. Дослідження також проводяться таким чином, що за допомогою цього методу вимірювання можна охарактеризувати стан здоров’я рослин. Якщо ці дані можна пов’язати з певними характеристиками врожайності в майбутньому, метод можна навіть використовувати для оцінки врожайності.

Під час створення садів, які трав’янисті та дерев’яні рослини слід вирощувати поруч для мікоризи?

Як і більшість троянд, плодові дерева колонізуються арбускулярними мікоризними грибами. Виходячи з цього, вибираючи підлісок, варто розглянути коригування.

Деталь коріння мікоризи з арбускулами

Загальний підхід полягає в тому, що чим різноманітнішим є видовий склад рослин даної території, тим більша ймовірність того, що урожай знайде відповідний для нього вид симбіонту. Все це також може допомогти вам уникнути пошкодження ґрунту.

Зберігання та використання препаратів, що містять живі організми, вимагає великої обережності, але це також серйозне завдання, щоб завоювати та підтримати довіру замовника до ефективності продукту. Як підвищити довіру фермерів до цієї продукції?