Симбиотические взаимоотношения между клубеньковыми бактериями и бобовыми растениями. Свободноживущие и симбиотические азотфиксирующие микроорганизмы.

• В результате связывания азота симбиотическими азотфиксирующими бактериями почва ежегодно обогащается азотом в количестве 100-300 кг на 1 га. Свободноживущие азотфиксирующие микроорганизмы вносят в почву от 1-3 кг до 30-40 кг азота на 1 га в год.
• Существуют две группы азотфиксирующих микроорганизмов:

1. Одна из них находится в симбиозе с высшими растениями, образуя клубеньки на корнях. К этой группе относятся клубеньковые бактерии.

2. Микроорганизмы другой группы обитают в почве независимо от растений. К ним относятся азотобактер, клостридиум, бейеринкия и другие свободноживущие микроорганизмы.

• Симбиотические азотфиксирующие микроорганизмы. Наиболее значимые клубеньковые (симбиотические) бактерии относятся к родам Rhizobium, Bradyrhizobium. Все штаммы ризобий и брадиризобий обнаруживают сродство к определенному кругу хозяев. Их видовое название обычно соответствует латинскому названию того растения, из клубеньков которого выделены бактерии. Например, Rhizobium trifolii – растение-хозяин клевер, Rhizobium lupini — клубеньковые бактерии люпина и т. д.
• Факторы, определяющие симбиотические взаимоотношения клубеньковых бактерий с бобовыми растениями:

влажность 60-70% от полной влагоемкости почвы;

оптимальная аэрация;

температура 20—25°;

рН среды ближе к щелочной;

углеводное питание;

минеральные элементы: К, Ca, Mg, S, Fe, Mo, Co, Cu, B;

вредители и паразиты (их отсутствие).

• К симбиотическим азотфиксаторам относятся также актиномицеты рода Frankia, азотфиксирующие бактерии рода Chromatium, цианобактерии и др.). Хозяевами для этих симбионтов являются более 200 видов покрытосеменных и голосеменных растений, в том числе древесные. В результате симбиоза с бактериями клубеньки образуются либо на корнях, либо на листьях.
• Свободноживущие азотфиксирующие микроорганизмы. Установлено, что способностью фиксировать азот обладают бактерии рода Clostridium, Azotobacter, Beijerinckia, большинство аноксигенных фототрофных бактерий, многие цианобактерии, некоторые виды псевдомонад, спорообразующие бактерии (например, Bacillus polymyxa, Bacillus megaterium), хемолитоавтотрофные бактерии, метилотрофные, сульфатредуцирующие, метанобразующие бактерии.
• Особенно эффективно связывают азот виды

Антагонистические взаимоотношения между микроорганизмами и растениями. Фитопатогенные микроорганизмы. Типы болезней растений. Факторы вирулентности фитопатогенных микроорганизмов. Меры борьбы с болезнями растений

Антагонистические взаимоотношения – подавляю­щее влияние одного или нескольких членов микробного сообщества друг на друга. Раз­личают:

1. Паразитизм, при котором микробы питаются за счет живого организма, который остается живым в течение длительного времени. Внутриклеточные паразиты – вирусы, риккетсии, внеклеточные – большинство бактерий:

· бактериофаги, актинофаги – облигатные паразиты.

· факультативные паразиты могут развиваться вне организма хозяина.

2. Хищничество, при котором жертва умерщвляется немедленно.

3. Пассивный, или конкурентный, антагонизм – взаимодействия, при которых разные микроорганизмы конкурируют за одни и те же питательные вещества и жизненное пространство.

4. Активный антагонизм обусловлен выделением бактерицидных веществ.

5. Антибиоз – активный антагонизм, обусловленный выделением антибиотиков.

Микрофлора зоны корня:

1. Микрофлора ризопланы – микроорганизмы, поселяющиеся на поверхности корня.

2. Микрофлора ризосферы – микроорганизмы, населяющие область почвы вблизи корня.

На численность и групповой состав микрофлоры ризопланы и ризосферы влияет тип почвы, климатические условия, характер растительного покрова и стадия развития растений.

Микроорганизмы, развиваю­щиеся на поверхности стеблей и листьев растений, – эпифитная микрофлора, образующая биологический барьер, пре­пятствующий заражению растительных тканей фитопатогенными микробами.

Состав микро­флоры зерна: неспорообразующие бактерии Pseudomonas, Arthrobacter и Flavobacterium, дрожжи Candida, Rhodotorula, Criptococcus, грибы Penicilium, Aspergillus, Alternaria, Cladosporium, Mucor и др.

Фитопатогенные микроорганизмы. Первое место среди фитопатогенных микробов принадлежит грибам, второе место – вирусам и бактериям, небольшой процент бо­лезней растений вызывают актиномицеты.

Источники заражения растений фитопатогенными микроорганизмами – почва, вода и многие насекомые, инфицированный семенной материал и остатки больных растений в почве.

Бактерии, вызывающие заболевания растений, называются фитопатогенными. Они обладают различной степенью патогенности и относятся к различным родам: Erwinia, Pseudomonas, Xanthomonas, Agrobacterium, Pectobacterium, Rhizobium и др. (таблица 1).

Заболевания растений, вызываемые бактериями, называются бактериозами, которые подразделяются на 3 группы:

• общие или сосудистые
• местные паренхиматозные
• опухоли.

При общем поражении возбудитель проникает в сосудистую систему корней, болезнь сопровождается увяданием листьев, стеблей и приводит к гибели растения. Типичный пример сосудистого бактериоза – кольцевая гниль картофеля.

При паренхиматозных поражениях бактерии проникают в ткани, где с помощью особых ферментов приводят к мацерации и отслаиванию тканей растения.

Опухолевые образования на растениях бывают раковые и туберкулезные. При раковых опухолях наблюдается разрастание ткани, при туберкулезных – в разрастающейся ткани образуются полости, заполненные бактериальной слизью.

Наблюдаются и смешанные типы поражения растений. В пораженных растениях нарушается нормальный ход физиологических процессов и, прежде всего, фотосинтез и дыхание. Нарушаются также углеводный и белковый обмены. Все это в конечном итоге приводит к снижению продуктивности растений и их гибели. Изменение химического состава тканей растений и снижение содержания активных веществ приводит к невозможности использования их в качестве сырья для приготовления лекарственных средств.

Растения могут поражаться не только бактериями, но и грибами, и вирусами.

К микофитозам относятся гнили, фузариозы, аскохитозы и другие болезни К вирусным инфекциям относятся мозаичная болезнь, карликовость, желтуха, увядание. Они могут быть локальными и системными.

Фитопатогенные вирусы вызывают более 20% болезней растений. Основные – представители семейства Reoviridae, родов Phytoreovirus и Fujivirus.

По способу внедрения в организм вирусные заболевания относятся к раневым инфекциям, крайним проявлением которых является некроз. Исключение – инфицирование растений-паразитов, в ткани которых вирус проникает при объединении его проводящих путей и инфицированного хозяина.

Распространение в организме происходит от клетки к клетке по плазмодесмам при участии элементов цитоскелета со скоростью 1 мм в день или медленнее. При попадании в проводящие ткани распространяются со скоростью 2, 5 см в минуту. Степень генерализации процесса зависит от свойств вируса и самого растения-хозяина.