Back to chapter

34.19:

התפקידים של חיידקים ופטריות בתזונת צמחים

JoVE Core
Biologia
É necessária uma assinatura da JoVE para visualizar este conteúdo.  Faça login ou comece sua avaliação gratuita.
JoVE Core Biologia
The Roles of Bacteria and Fungi in Plant Nutrition

Idiomas

COMPARTILHAR

למרות שצמחים גוזרים את מזונם באמצעות פוטוסינתזה, הם זקוקים גם למינרלים וחומרי מזון. צמחים מסוימים מסתמכים על אורגניזמים השוכנים בשמן כדי להשיג משאבים מהאדמה ביעילות. ריזובקטריה הם פרוקריוטים החיים בקשר עם שורשי הצמח.סוג זה של אורגניזמים מגוון מקבל חומרי מזון משורשי צמח תוך מתן תמיכה לצמח במגוון דרכים הם עשויים, למשל, לייצר אנטיביוטיקה להגנה על הצמח, לספוג כימיקלים לא רצויים מהאדמה, או להקל על השגת חומרי מזון חיוניים. חנקן הוא מרכיב קריטי בחלבונים וחומצות גרעין. עם זאת, צמחים אינם יכולים להשתמש בחנקן אטמוספרי, מכיוון שהם חסרים את המכונות להפיכתו לצורות שימושיות ביולוגית.במהלך תהליך המכונה קיבוע חנקן, פרוקריוטים ממירים חנקן אטמוספרי לאמוניה, שמשונה ליון אמוניום. פרוקריוטים אחרים ממירים אמוניה לחנקה. חנקה ויון אמוניום יכולים להילקח לשימוש על ידי צמחים.בקטניות, כמו צמחי אפונה ושעועית, קיבוע חנקן מתרחש במבני שורש מיוחדים הנקראים נודים במערכת יחסים סימביוטית זו, ריזוביה מקבע חנקן אטמוספרי והופך אותו לזמין ביולוגית לצמחים, בעוד שהחיידקים מקבלים חומרי מזון קריטיים מהקטניות שאליהם הם קשורים. רוב מיני הצמחים קשורים גם לפטריות במערכת יחסים מועילה הדדית. הפטריות, הנקראות מיקוֹריזה מקבלות חומרי תזונה מהצמח.בתמורה, המיקוֹריזה יכול לגשת למאגרי אדמה של חומרי מזון שאחרת לא יהיו זמינים לצמחים למשל, פטריות מקלות על השגת פוספט, נחושת ואבץ. פטריות עשויות גם לתפקד כמחסום פיזי כנגד פתוגנים או לייצר אנטיביוטיקה להגנה על הצמח.

34.19:

התפקידים של חיידקים ופטריות בתזונת צמחים

Plants have the impressive ability to create their own food through photosynthesis. However, plants often require assistance from organisms in the soil to acquire the nutrients they need to function correctly. Both bacteria and fungi have evolved symbiotic relationships with plants that help the species to thrive in a wide variety of environments.

The collective bacteria residing in and around plant roots are termed the rhizosphere. These soil-dwelling bacterial species are incredibly diverse. Though some may be pathogenic, most have roles in promoting plant health. In exchange, the bacteria receive nutrition from plants in the form of carbohydrates, amino acids, and nucleic acids.

The bacteria called rhizobacteria can protect plants by producing antibiotics or absorbing toxic metals in the soil. Additionally, bacteria help plants by accessing otherwise unusable stores of nutrients in the soil. For example, plants lack the molecular machinery to utilize nitrogen from the atmosphere directly. Instead, they take up nitrogen in the form of ammonium (NH4+) and nitrate (NO3- ), which is generated by soil-residing bacteria.

During a process called nitrogen fixation, soil-dwelling bacteria convert atmospheric nitrogen to ammonia. Nitrogen-fixation requires large amounts of ATP that bacteria derive from plant-provided carbohydrates. Other groups of bacteria convert ammonia to nitrate during a two-step process called nitrification. These processes provide plants with forms of nitrogen that they can use to synthesize proteins and nucleic acids.

Fungi also participate in symbiotic relationships with plants. Scientists think that the mutualistic relationship between plants and mycorrhizae fungi was a key adaptation in the successful colonization of land, helping early plants acquire essential elements from the soil. Modern mycorrhizae function in water acquisition, growth factor signaling, and plant protection. Ectomycorrhizae cover roots and help absorb water and minerals. At the same time, arbuscular mycorrhizae are embedded within the root tissue, increasing contact between the plant cells and the branching filaments of the fungus, called hyphae.

Leitura Sugerida

Kraiser, Tatiana, Diana E. Gras, Alvaro G. Gutiérrez, Bernardo González, and Rodrigo A. Gutiérrez. “A Holistic View of Nitrogen Acquisition in Plants.” Journal of Experimental Botany 62, no. 4 (February 2011): 1455–66. [Source]

Mendes, R, Garbeva, P, Raaijmakers, JM. “The rhizosphere microbiome: significance of plant beneficial, plant pathogenic, and human pathogenic microorganisms.” FEMS Microbiol Rev. 2013 Sep 37(5):634-63. [Source]

van der Heijden, MG, Martin, FM, Selosse, MA, Sanders, IR. “Mycorrhizal ecology and evolution: the past, the present, and the future.” New Phytol. 2015 Mar 205(4):1406-23. [Source]