De rol van bacteriën en schimmels in de plantenvoeding

Planten hebben het indrukwekkende vermogen om hun eigen voedsel te creëren door middel van fotosynthese. Planten hebben echter vaak hulp nodig van organismen in de bodem om de voedingsstoffen te verkrijgen die ze nodig hebben om correct te functioneren. Zowel bacteriën als schimmels hebben symbiotische relaties met planten ontwikkeld die de soort helpen ontwikkelen in een verschillende omgevingen.

De collectieve bacteriën die in en rond plantenwortels verblijven, worden de rhizosfeer genoemd. Deze in de bodem levende bacteriesoorten zijn ongelooflijk divers. Hoewel sommige pathogeen kunnen zijn, spelen de meesten een rol bij het bevorderen van de gezondheid van planten. In ruil daarvoor krijgen de bacteriën voeding van planten in de vorm van koolhydraten, aminozuren en nucleïnezuren.

De bacteriën, die rhizobacteriën worden genoemd, kunnen planten beschermen door antibiotica te produceren of door giftige metalen in de bodem te absorberen. Bovendien helpen bacteriën planten zodat ze toegang krijgen tot voorraden van voedingsstoffen in de bodem, die anders onbereikbaar zijn. Planten missen bijvoorbeeld de moleculaire machinerie om stikstof uit de atmosfeer direct te gebruiken. In plaats daarvan nemen ze stikstof op in de vorm van ammonium (NH4 +) en nitraat (NO3-), dat wordt gegenereerd door de bacteriën die in de bodem leven.

Tijdens een proces dat stikstoffixatie wordt genoemd, zetten bodembacteriën atmosferische stikstof om in ammoniak. Stikstoffixatie vereist grote hoeveelheden ATP die bacteriën verkrijgen uit plantaardige koolhydraten. Andere groepen bacteriën zetten ammoniak om in nitraat tijdens een tweestapsproces dat nitrificatie wordt genoemd. Deze processen voorzien planten van stikstofvormen die ze kunnen gebruiken om eiwitten en nucleïnezuren te synthetiseren.

Schimmels nemen ook deel aan symbiotische relaties met planten. Wetenschappers denken dat de mutualistische relatie tussen planten en mycorrhiza-schimmels een belangrijke aanpassing in de succesvolle kolonisatie van land, waardoor vroege planten essentiële elementen uit de bodem konden halen. Moderne mycorrhiza-functie bij wateropname, groeifactor-signalering en gewasbescherming. Ectomycorrhizae bedekken de wortels en helpen bij het opnemen van water en mineralen. Tegelijkertijd worden arbusculaire mycorrhizae ingebed in het wortelweefsel, waardoor het contact tussen de plantencellen en de vertakkende filamenten van de schimmel, hyfen genaamd, toeneemt.