Симбиоз микроорганизмов с высшими растениями. Симбиозы растений и микроорганизмов
Симбиоз микроорганизмов с высшими растениями
Экология 
Симбиоз микроорганизмов с высшими растениями
Количество просмотров публикации Симбиоз микроорганизмов с высшими растениями - 111
| Наименование параметра | Значение |
| Тема статьи: | Симбиоз микроорганизмов с высшими растениями |
| Рубрика (тематическая категория) | Экология |
Ризосфера
Участки почвы, непосредственно окружающие корни растения вместе с поверхностью корней составляют ризосферу растения. В ризосфере растения количество бактерий превышает их число в окружающей почве в несколько сотен раз. Корни растений выделяют органические вещества, которые избирательно стимулируют рост бактерий с особыми типами питания. При этом, почвенные бактерии приносят растениям пользу, фиксируя молекулярный азот и переводя ᴇᴦο в минеральные и органические соединения, обогащающие почву.
Микориза
Это симбиоз корней высших растений со многими видами почвенных грибов. Гриб получает от высшего растения углеводы, аминокислоты, и другие органические вещества, а растение из почвы посредством гриба – воду, минеральные вещества. Кроме того, микоризный гриб снабжает корневую систему зеленого растения витамином В1, влияющим на рост корневой системы. Микориза должна быть наружной и внутренней. При наружной микоризе гифы гриба оплетают корни растений, образуя чехлы. Корневые волоски при этом отмирают. Наружная микориза характерна для многих деревьев (дуб, береза, ива). При внутренней микоризе гифы гриба проникают глубоко в ткани корня и внедряются в клетки корневой паренхимы, грибной чехол не образуется и корневые волоски не отмирают (яблоня, груша, земляника).
За немногими исключениями микоризы не является видоспецифичными. Данный гриб должна быть связан с любым из нескольких растений хозяев, а данное растение в большинстве случаев вступает в ассоциацию с любым из целого ряда (40) почвенных грибов.
Клубеньковые бактерии и бобовые растения
Плодородие сельскохозяйственных угодий поддерживается путем севооборота. Если один и тот же участок почвы засевать из года в год только злаками, то ᴇᴦο продуктивность начинает снижаться. Однако, в случае если посеять на этом участке бобовое растение (клевер, люцерну), плодородие восстанавливается. Данные растения увеличивают азотное питание почвы. Фиксация азота происходит эндогенными партнерами бобовых – клубеньковыми бактериями. Они живут в особых выростах на корнях, называемых клубеньками. Данные бактерии относятся к роду, Rhizobium. При свободном существовании в почве эти микроорганизмы растут как сапрофиты за счёт органических соединений. Заражение растения происходит только через молодые корневые волоски, а затем происходит разрастание паренхимной ткани корня, вызванное проникновением бактерий. Бактерии, проникнув в корень первоначально питаются за счёт растения –хозяина. В дальнейшем они начинают вырабатывать органические вещества, фиксируя молекулярный азот воздуха. В конце периода роста растения бактерии отмирают, а вещества их клеток поглощает растение хозяин.
В процессе роста бактерии используют питательные вещества, синтезируемые хозяином. Растение получает выгоду от такого симбиоза, благодаря фиксации бактериями атмосферного азота.
Симбиоз микроорганизмов с высшими растениями - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Симбиоз микроорганизмов с высшими растениями" 2014, 2015-2016.
referatwork.ru
Симбиоз клубеньковых бактерий и бобовых растений
Понятие симбиоза клубеньковых бактерий с растениями
Азот находится в составе земной атмосферы в большом количестве ($72\%$), но он нейтрален (абсолютно недоступен для усвоения растениями).
$10\%$ растений семейства Бобовых вступают в симбиоз с бактериями (обнаружены бактерии и на корнях ольхи семейства Берёзовых).
Клубеньковые бактерии относятся к роду Rhizodium. Их основное свойство - способность фиксировать молекулярный азот из атмосферного воздуха и синтезировать органические азотсодержащие соединения. Эти бактерии, вступая в симбиоз с бобовыми растениями способны образовывать на их корнях клубеньки. Они переводят газообразный азот в соединения, легко доступные для усвоения растениями, а цветковые растения, в свою очередь, поставляют питательные вещества для бактерий. Так же данный вид бактерий играет важную роль в процессе обогащения грунта азотом.
Размер клубеньковых бактерий $0,3 — 3$ мкм. Имеют округлую форму, слизистую консистенцию, прозрачные. В отличие от других бактерий они не образуют спор, способны двигаться и для нормальной жизнедеятельности им необходим кислород.
Проникнув в корневой волосок растения бактерии стимулируют интенсивное деление клеток корня, вследствие чего и образуется клубенёк. Сами же бактерии развиваются в этих клубеньках и участвуют в процессе ассимиляции азота. Там они трансформируются, приобретая разветвлённую форму — бактероид, который и поглощают молекулярный азот, нитраты, аминокислоты и аммонийные соли. Как источник углерода для клубеньковых бактерий служат моно- и дисахариды, органические кислоты, спирты.
Растенияже поставляют бактериям жизненно необходимые питательные органические вещества. Такая форма симбиоза позитивно отражается на обоих организмах — симбионтах:
- бактерии получают возможность нормально пройти свой цикл развития;
- растение развивается нормально, получая в достаточном количестве самый необходимый минеральный элемент питания — азот.
Замечание 1
Такой источник питания растений называют биологическим, а бобовые растения — культурой, обогащающей почву (по К.А. Тимирязеву).
В отличии от большинства растений, бобовые не только не обедняют почву, но и ещё и обогащают её соединениями азота. Обогащение происходит во время выращивания бобовых растений (люпин, горох, соя, клевер, люцерна, вика, донник) и при дальнейшем разложении их корней и листьев.
После отмирания корней бобовых растений клубеньковые бактерии не гибнут, а ведут сапрофитный образ жизни.
Клубеньковые бактерии способны поглощать из атмосферного воздуха до $300$ кг азота на $1$ гектаре посевов бобовых, и при этом в почве ещё остаётся более $50$ кг азотосодержащих соединений.
Замечание 2
Разные формы бактерий имеют специфическую предрасположенность к развитию на корнях определённых представителей бобовых: Rhizodium Leguminosarum – у гороха, кормовых бобов, вики; Rh. Meliloti — у донника, люцерны; Rh. Japonicum — у сои; Rh. Trifolium — у клевера.
Значение и перспективы симбиоза бактерий и бобовых растений
Этот тип симбиоза очень важен в природе и, особенно, во время выращивания растений, потому что обеспечивает их повышенную питательность и урожайность, а одновременно — обновление почвы и повышение её плодородия.
Бобовые растения являются основой современного альтернативного земледелия — без использования удобрений или же с внесением их в незначительных дозах.
К.А. Тимирязев отметил, что бобовые растения проникли всюду, куда только достигают здравые сельскохозяйственные понятия. Но вряд ли найдётся в истории много открытий, которые бы оказались такими полезными для человечества, как использование клевера и вообще бобовых растений в севообороте, чтобы иметь возможность так разительно увеличивать продуктивность сельского хозяйства.
Бобовые растения в наше время широко культивируются во всём мире. Значение их велико и будет оставаться таковым и даже возрастать, так ка они — источник экологического и экономического (фактически бесплатного) азота.
В $XXI$ столетии при наличии высокоразвитых технологий производства минеральных удобрений (важнейшие из них — азотные), до двух третей азота, использованного в мировом сельском хозяйстве, поступает из биологических источников, в основном за счёт бобовых растений и их симбионтов - клубеньковых бактерий-азотфиксаторов. Именно в в клубеньках происходит наиболее важная для симбиоза биохимическая реакция: оновление молекулярного азота воздуха до нитратов, а потом — до аммония.
Используя результаты современных исследований взаимоотношений бактерий-симбионтов с растениями микробиологи предложили на перспективу важное задание — определение путей создания сообществ для улучшения минерального питания растений биологическим азотом. Этот симбиоз является системой с разными взаимодействиями, большинство из которых связано с повышением генетической пластичности организмов, что и может привести даже к появлению принципиально новых форм жизни. Такую возможность природе предоставляет симбиоз, и это является существенной составляющей частью нового современного учения о симбиозе.
Замечание 3
С целью повышения количества клубеньковых бактерий и, соответственно, урожайности бобовых культур, при посеве в почву добавляют специальное бактериальное средство — нитрагин (происходит искусственное заражение семян клубеньковыми бактериями.
spravochnick.ru
Лекция 6. Симбиозы с участием микроорганизмов
Экология микроорганизмов
Экология микроорганизмов Микроорганизмы распространены повсеместно. В окружающей среде, организме животных и человека они встречаются в виде биоценозов, представляющих собой совокупность микробных популяций,
СИСтЕМа ОРГаНИчЕСКОГО МИРа
СИСтЕМа ОРГаНИчЕСКОГО МИРа Все существующие на Земле организмы разделены на четыре царства: Дробянки, Грибы, Растения, Животные. Дробянки относятся к прокариотам (доядерным организмам), грибы, растения,
Как "читать" анализ на дисбактериоз
БИОЛОГИЯ Живые организмы
2.2.2.10. БИОЛОГИЯ Живые организмы Биология как наука. Роль биологии в практической деятельности людей. Разнообразие организмов. Отличительные признаки представителей разных царств живой природы. Методы
Текущий контроль 1 Тема 1 Вариант 1
Вы держите в руках БЕСПЛАТНУЮ ДЕМОНСТРАЦИОННУЮ ВЕРСИЮ «Комплексной тетради для контроля знаний». КОНЦЕПЦИЯ СЕРИИ «КОМПЛЕКСНАЯ ТЕТРАДЬ ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЗНАНИЙ» Предлагаемые пособия представляют собой сборники
МИКРОБИОЛОГИЯ Рабочая тетрадь
Инфекционные болезни - это группа болезней, вызываемых специфическими возбудителями: болезнетворными бактериями, вирусами, простейшими грибками,
Инфекционные болезни - это группа болезней, вызываемых специфическими возбудителями: болезнетворными бактериями, вирусами, простейшими грибками, которые, проникая в организм человека (иногда с пищей),
Семинар 8 Модели взаимодействия популяций
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ОРГАНИЗМА И СРЕДЫ
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ОРГАНИЗМА И СРЕДЫ Среда обитания организма - это совокупность абиотических и биотических условий его жизни. Земной биотой освоены три основные среды обитания: водная, наземно-воздушная и
Иммунитет лор-органов и органов дыхания
Иммунитет лор-органов и органов дыхания Клетки организма в ходе метаболических процессов постоянно потребляют кислород и выделяют углекислый газ. В состоянии покоя клетки тела получают и используют около
Организм как живая целостная система
ТЕМА «Энергетический обмен»
1. К автотрофным организмам относят 1) мукор 2) дрожжи 3) пеницилл 4) хлореллу ТЕМА «Энергетический обмен» 2. В процессе пиноцитоза происходит поглощение 1) жидкости 2) газов 3) твердых веществ 4) комочков
Задания B4 по биологии
Задания B4 по биологии 1. Установите соответствие между признаками организма, принадлежащего к определённому царству, и царству, представители который обладают данным признаком. А) размножаются спорами
Лактобактерии для детей :00
Основы микробиологии
Министерство образования и науки Российской Федерации ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «Санкт-Петербургский государственный университет
Бактерии: друзья или враги?
Бактерии: где они «живут»? Бактерии: друзья или враги? Хомутинникова Екатерина Хомутинникова Хомутинникова Екатерина Мария Хомутинникова Мария 3 «Б» класса 3 «Б» класса МАОУ Гимназия 21 МАОУ Гимназия 21
Углеводы Углеводы Углеводы
Углеводы Углеводы Углеводы (сахариды) органические вещества, содержащие карбонильную группу и несколько гидроксильных групп. Углеводы весьма обширный класс органических соединений, среди них встречаются
0,5 л 0,1 л. 0,5 л 0,1 л. «Восток ЭМ-1» (концентрат)
«Восток ЭМ-1» (концентрат) Микробиологическое удобрение «Восток ЭМ-1» представляет собой жидкость с приятным кисломолочным запахом. ЭМ-концентрат это концентрированная культура эффективных микроорганизмов,
6 КЛАСС (68 ч) Введение
БИОЛОГИЯ. «ЖИВОЙ ОРГАНИЗМ». 6 КЛАСС (68 ч) Введение Биология наука о живых организмах. Из истории развития биологии. Современная биология. Важность биологических знаний для развития медицины, сельского
Тема: Лейкоциты. Иммунитет
Глава III. Кровь На дом: 16-17 Тема: Лейкоциты. Иммунитет Задачи: Рассмотреть строение и функции лейкоцитов, иммунитет и его виды Пименов А.В. Строение и функции лейкоцитов Белые кровяные клетки лейкоциты
Водоросли низшие растения
Водоросли Водоросли низшие растения Водоросли обширная и неоднородная группа низших растений. Водоросли самые многочисленные и одни из самых важных для планеты фотосинтезирующих организмов. Они встречаются
1. Цель и задачи программы
1. Цель и задачи программы Данная программа предназначена для подготовки к вступительным испытаниям в аспирантуру по направлению подготовки - 06.06.01 Биологические науки, научная специальность 03.02.03
5 класс (35 ч, из них 3 ч резервное время)
Вариант 1 5 класс (35 ч, из них 3 ч резервное время) Содержание разделов Биология как наука. Роль биологии в практической деятельности людей Отличительные признаки живых организмов Методы изучения живых
Инструкция по выполнению работы
1 Инструкция по выполнению работы На выполнение работы по биологии отводится 45 минут. Работа включает в себя 21 задание. Ответы к заданиям 1 17 записываются в виде одной цифры, которая соответствует номеру
Задания С3 по биологии
Задания С по биологии. Какие механизмы обеспечивают работу иммунной системы человека? Элементы ответа ) Узнавание организм узнает чужеродные антигены и их продукты и выделяет антитела ) Специфичность антитела
КАЛЕНДАРНО - ТЕМАТИЧЕСКОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ
КАЛЕНДАРНО - ТЕМАТИЧЕСКОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ п/п Тема урока Измерители Сроки Содержание Требования к уровню подготовки Введение (3 часа) 1 Мир живых организмов. Уровни организации живого. 2 Ч.Дарвин и происхождение
Энергетический обмен
Энергетический обмен Клетка открытая система. Гомеостаз Клетка открытая система, обмен веществ осуществляется только в том случае, если клетка получает все необходимые для нее вещества из окружающей среды
docplayer.ru
Симбиоз микроорганизмов с высшими растениями
Симбиотические отношения микроорганизмов с растениями, животными, человеком.
При взаимовыгодном эндосимбиозе микробные симбионты живут внутри клеток своих хозяев. Во многих ассоциациях микроорганизмы переходят к постоянному внутриклеточному существованию и передаются по наследству. В других ассоциациях микроорганизмы сохраняются внутри клеток хозяина некоторое время, а затем выходят, чтобы инфицировать следующую генерацию клеток–хозяев.
При мутуалистическом эктосимбиозе возможны ситуации: 1) когда симбионт микробного происхождения живет на внешней поверхности хозяина (фото- и нефотосинтезирующие бактерии) и 2) микроорганизмы обитают в полости тела своего хозяина.
Функции симбиоза
Среди бесчисленных типов симбиоза, возникающих в процессе эволюции, симбионты могут выполнять ряд функций:
1. Защита. Эндосимбионты, а также экзосимбионты, которые живут в полостях тела, защищены от неблагоприятных условий среды. Или нормальная микрофлора кишечника предохраняет от внедрения и развития в нем патогенных микроорганизмов.
2. Предоставление благоприятного положения. Чаще всего предоставляется партнеру в отношении снабжения питанием. Многие морские инфузории находят ся на поверхности тела ракообразных, где потоки веществ, создаваемые в результате дыхания и питания хозяина, обеспечивают им постоянное снабжение пищей.
3. Сигнальная функция. Это происходит например, в случае биолюминесценции. У определенных видов кальмаров (каракатицы) и некоторых рыб ее осуществляют светящиеся бактерии, живущие как эктосимбионты в особых органах хозяина. Излучение света этими животными служит приспособлением для распознавания, способствуя собиранию их в стаю, спариванию и привлечению добычи.
4. Питание. Это наиболее общая функция симбионтов. Косвенное – микориза (грибы увеличивают поглотительную способность корневой системы) и прямое – рубец. Целлюлоза, которая является главным компонентом растений, не перевариваются животными. Ее расщепление осуществляют симбиотические бактерии и простейшие, которые обитают в рубце. В данном случае пищей снабжаются оба симбионта.
Ризосфера
Участки почвы, непосредственно окружающие корни растения вместе с поверхностью корней составляют ризосферу растения. В ризосфере растения количество бактерий превышает их число в окружающей почве в несколько сотен раз. Корни растений выделяют органические вещества, которые избирательно стимулируют рост бактерий с особыми типами питания. При этом, почвенные бактерии приносят растениям пользу, фиксируя молекулярный азот и переводя его в минеральные и органические соединения, обогащающие почву.
Микориза
Это симбиоз корней высших растений со многими видами почвенных грибов. Гриб получает от высшего растения углеводы, аминокислоты, и другие органические вещества, а растение из почвы посредством гриба – воду, минеральные вещества. Кроме того, микоризный гриб снабжает корневую систему зеленого растения витамином В1, влияющим на рост корневой системы. Микориза может быть наружной и внутренней. При наружной микоризе гифы гриба оплетают корни растений, образуя чехлы. Корневые волоски при этом отмирают. Наружная микориза характерна для многих деревьев (дуб, береза, ива). При внутренней микоризе гифы гриба проникают глубоко в ткани корня и внедряются в клетки корневой паренхимы, грибной чехол не образуется и корневые волоски не отмирают (яблоня, груша, земляника).
За немногими исключениями микоризы не является видоспецифичными. Данный гриб может быть связан с любым из нескольких растений хозяев, а данное растение в большинстве случаев вступает в ассоциацию с любым из целого ряда (40) почвенных грибов.
Клубеньковые бактерии и бобовые растения
Плодородие сельскохозяйственных угодий поддерживается путем севооборота. Если один и тот же участок почвы засевать из года в год только злаками, то его продуктивность начинает снижаться. Однако, если посеять на этом участке бобовое растение (клевер, люцерну), плодородие восстанавливается. Эти растения увеличивают азотное питание почвы. Фиксация азота происходит эндогенными партнерами бобовых – клубеньковыми бактериями. Они живут в особых выростах на корнях, называемых клубеньками. Эти бактерии относятся к роду, Rhizobium. При свободном существовании в почве эти микроорганизмы растут как сапрофиты за счет органических соединений. Заражение растения происходит только через молодые корневые волоски, а затем происходит разрастание паренхимной ткани корня, вызванное проникновением бактерий. Бактерии, проникнув в корень первоначально питаются за счет растения –хозяина. В дальнейшем они начинают вырабатывать органические вещества, фиксируя молекулярный азот воздуха. В конце периода роста растения бактерии отмирают, а вещества их клеток поглощает растение хозяин.
В процессе роста бактерии используют питательные вещества, синтезируемые хозяином. Растение получает выгоду от такого симбиоза, благодаря фиксации бактериями атмосферного азота.
studlib.info
Симбиотические взаимодействия микроорганизмов и растений
Курсовой проект - Биология
Другие курсовые по предмету Биология
РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева
Кафедра микробиологии
Курсовая работа на тему:
Симбиотические взаимодействия микроорганизмов и растений
Введение
Микробно-растительные взаимодействия являются основой жизни на планете. Растения поставляют кислород и продукты питания для человека, животных и существенной части микромира. Микроорганизмы осуществляют возврат питательных элементов для растений, разлагая и потребляя в качестве субстратов как отмершие растения, так и зачастую живые. В последнем случае мы имеем дело с паразитизмом микроорганизмов на растениях. В целом же микроорганизмы и растения успешно сосуществуют вместе. Боле того, именно совместное развитие бактерий рода Rhizobium и растений семейства бобовых, а также микоризных грибов и разнообразных растений - распространённый пример симбиоза.
1. Систематика микробно-растительных взаимодействий
Микробно-растительные взаимодействия можно классифицировать по-разному. Их можно подразделить на специфические, эволюционно закреплённые, и неспецифические, временные и случайные. Оценивая пространство или среду, можно отметить наземные и внутрипочвенные взаимодействия.
Эволюционно микроорганизмы - более древние живые существа, чем растения. Считается, что бактерии возникли раннее 3,5 млрд лет назад (архей), одноклеточные растения и водоросли появились в протерозое (1,6 млрд лет назад), а первые микроскопические наземные водоросли возникли, вероятно, на границе протерозоя и палеозоя (0,6-0,5 млрд лет назад). И только в раннем девоне (около 0,4 млрд лет назад) высшие растения были уже весьма разнообразны и имели корни и зачатки сосудов. Грибы, как предполагается, возникли в кембрии (? 0,6 млрд лет назад). Так как растения появились позже бактерий, следовательно, их взаимодействие развивалось постепенно, и растениям приходилось внедряться в уже занятые бактериями экониши. Это означает, что растения обладают такими особенностями, которые позволяют им успешно конкурировать с микроорганизмами, уверенно занимать заселённые микроорганизмами экониши и, более того, использовать микроорганизмы. В свою очередь, микроорганизмы также приобрели способность использовать растения для роста, развития и расселения.
Растения подразделяют на высшие и низшие, микроскопические и макроскопические. В силу довольно близких размеров низших, одноклеточных растений и бактерий и грибов, эти живые организмы часто занимают одни и те же экониши.
Взаимодействие микроорганизмов и растений следует рассматривать как со стороны микроорганизмов, так и со стороны растений.
С организационно-морфологической точки зрения прокариоты представлены как одноклеточными (в основном), так и многоклеточными, точнее мицелиальными организмами, к которым относятся актиномицеты. Следовательно, в бактериально-растителтных взаимодействиях имеют место взаимодействия прокариотных одноклеточных и мицелиальных организмов с одноклеточными, многоклеточными и организованными в ткани и органы высшими растениями.
К микроорганизмам относят и царство грибов. Грибо-растительные взаимодействия и взаимоотношения составляют важную часть биологии. Грибы и растения относятся к эукариотам, т. е. формально принадлежат к одному уровню клеточной организации. Именно благодаря высокой обоюдной организации растений и грибов их взаимодействия носят более широкий и часто более драматический характер. По разным оценкам, известно от 120000 до 250000 видов грибов, и среди них свыше 8000 видов фитопатогенных, а среди бактерий известно только около 200 фитопатогенных видов.
Среди грибов есть одноклеточные организмы, дрожжи и, следовательно, имеет место взаимодействие одноклеточных грибов с одноклеточными и многоклеточными, низшими и высшими растениями. Однако более многочисленны талломные или мицелиальные грибы. По наличию или отсутствию полового процесса у грибов их подразделяют на высшие (совершенные) и низшие (несовершенные). Среди взаимодействий тех и других грибов с растениями имеются общие закономерности, но есть и различия. Например, разные стадии развития грибов могут проходить как на одном хозяине-растении, так и на разных.
Вирусы, другие микроскопические биологические объекты также вписываются в систему микробно-растительных взаимодействий. Однако положение вирусов в иерархии живого остаётся спорным, и они скорее воздействуют на растения, чем взаимодействуют с ними, хотя при движении вирусных частиц в плазмодесмах растений можно говорить о вирусно-растительном взаимодействии.
К сфере растительно-микробных взаимодействий относятся также взаимодействия микроскопических животных и растений. Часто эти взаимодействия носят паразитарный характер, где растения играютют роль хозяина.
При систематизации микробно-растительных взаимодействий необходимо отметить уровни способов взаимодействия с точки зрения организации материи. Наиболее важным является химический уровень взаимодействий. На этом уровне имеют место такие взаимодействия, как узнавание хозяина, обмен информацией, восприятие или торможение молекул и организмов, и др. Физический уровень - это физический контакт микроорганизма и растения. Биологический уровень - это и молекулятно-генетический уровень взаимодействия, и клеточный уровень, который для многих организмов является уже и организменным. Клеточный
geum.ru
