Γιατί θα πρέπει να σεβόμαστε τους Μικροοργανισμούς του εδάφους;

Γράφει: η Ομάδα γεωπόνων της Farmacon - Farmacon Team

Όλα τα εδάφη, ιδιαίτερα εκείνα που είναι μέσα καλλιέργειας, φιλοξενούν μεγάλο αριθμό μικροοργανισμών.

Πολλά από αυτά αναπτύσσονται στη ριζόσφαιρα - την περιοχή του εδάφους που βρίσκεται σε στενότερη επαφή με το ριζικό σύστημα των φυτών. Αυτό το πλήθος μικροοργανισμών είναι το αποτέλεσμα των ιδιαίτερων φυσικών και χημικών χαρακτηριστικών αυτής της ζώνης. Για παράδειγμα, οι ρίζες παράγουν ένα μεγάλο αριθμό ενώσεων άνθρακα, που προάγει την ανάπτυξη αυτού του τύπου μικροοργανισμών.

Μερικοί από αυτούς τους μικροοργανισμούς δεν έχουν καμία επίδραση στα φυτά και άλλοι είναι δυνητικοί παθογόνοι παράγοντες. Ωστόσο, πολλοί από αυτούς τους κατοίκους της ριζόσφαιρας, στην πραγματικότητα χρησιμεύουν για την προστασία των καλλιεργειών από άλλα επιβλαβή παθογόνα και μπορούν ακόμη και να προάγουν την ανάπτυξη των φυτών με διάφορους τρόπους.

Τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά της ριζόσφαιρας ποικίλλουν από το ένα φυτικό είδος στο άλλο, γεγονός που ευνοεί την ανάπτυξη διαφόρων τύπων μικροοργανισμών.

Τα βακτήρια του γένους Rhizobium, για παράδειγμα, αναπτύσσονται μόνο στις ρίζες των ψυχανθών. Οι ευεργετικές ιδιότητες αυτών των μικροοργανισμών για τα φυτά μπορούν να αξιοποιηθούν για τη βελτίωση των καλλιεργειών. Έχουν αναπτυχθεί βίο-προστατευτικά, βίο-διεγέρτες και βίο-λιπάσματα τα οποία διεγείρουν την άμυνα των φυτών, βελτιώνουν τις διαδικασίες όπως τη ριζοβολία και την ανθοφορία και παρέχουν ορισμένα θρεπτικά συστατικά ή βοηθούν στην αφομοίωση αυτών.

Οι μικροοργανισμοί στη ριζόσφαιρα που επιτυγχάνουν αυτά τα ευεργετικά αποτελέσματα περιγράφονται στο υπόλοιπο του παρόντος άρθρου.

• Μύκητες του γένους: Trichoderma

Οι μύκητες του γένους Trichoderma ζουν σε εδάφη που είναι πλούσια σε οργανική φυτική ύλη. Μπορούν επίσης να δημιουργήσουν συμβιωτικές σχέσεις με τις ρίζες των φυτών που αναπτύσσονται σε αυτά τα εδάφη.

Πολλές μελέτες έχουν δείξει τα ευεργετικά αποτελέσματα του Trichoderma, όπως:

Βοηθούν το φυτό να αμυνθεί. Σε αντίθεση με τα ζώα, τα φυτά δεν έχουν την ικανότητα να παράγουν αντισώματα για να προστατευθούν από τα παθογόνα που εισέρχονται στους οργανισμούς τους. Ωστόσο, παράγουν και άλλα είδη μορίων, ειδικές πρωτεΐνες και φυτοαλεξίνες (ουσίες με μυκητοκτόνες και βακτηριοκτόνες ιδιότητες) που βοηθούν στην καταπολέμηση των επιπτώσεων του παθογόνου παράγοντα. Το φυτό αρχίζει να παράγει αυτές τις ουσίες όταν ανιχνεύει ότι είναι υπό επίθεση από ένα έντομο ή όταν υποστεί βλάβη από τρωκτικά ή άλλα φυτοφάγα ζώα.

Οι μύκητες Trichoderma εκκρίνουν μια σειρά ουσιών οι οποίες κατά μία έννοια, αναγκάζουν το φυτό να παράγει αυτές τις αμυντικές πρωτεΐνες και τις φυτοαλεξίνες ακόμα και όταν δεν είναι υπό επίθεση από κάποιο παράσιτο. Πολλοί φυτοπαθογόνοι μύκητες παράγουν ένζυμα που διασπούν τα κυτταρικά τοιχώματα του φυτού που πρόκειται να μολύνουν. Καθώς αυτά τα κύτταρα αποσυντίθενται, αυτό λειτουργεί ως σήμα που ειδοποιεί το φυτό για το γεγονός ότι είναι υπό επίθεση. Οι μύκητες Trichoderma παράγουν ένζυμα, ιδιαίτερα κυτταρινάσες, που διασπούν οργανική ύλη (νεκρές ρίζες, υπολείμματα άλλων φυτών κ.λπ.). Τα προϊόντα αυτής της ενζυματικής αποσύνθεσης μοιάζουν κατά πολύ με εκείνα που παράγονται κατά την επίθεση σε παθογόνο και συνεπώς αντιγράφουν το σήμα, προκαλώντας την παραγωγή ανθεκτικών ουσιών.

• Μυκοπαρασιτισμός

Ο μυκοπαρασιτισμός είναι η ικανότητα αυτών των μυκήτων να αναπτυχθούν και να δράσουν ως παράσιτα σε άλλους μύκητες που μπορεί να είναι παθογόνα φυτών. Για παράδειγμα, ορισμένα είδη του γένους Trichoderma μπορεί να είναι χρήσιμα για την καταπολέμηση και την πρόληψη του Rhizoctonia solani, ενός μύκητα που προκαλεί κατάρρευση και τη σήψη της ρίζας. Εξαιτίας αυτού, τα Trichoderma, υπό τη μορφή σκευάσματος πλέον, ψεκάζονται επίσης στα φύλλα των φυτών για να καταπολεμήσουν τις μυκητολογικές ασθένειες όπως το Ωίδιο.

Επιπλέον, αυτός ο μυκοπαρασιτισμός διεγείρει την άμυνα του φυτού, αφού οι ουσίες που παράγονται κατά τη διάσπαση του παθογόνου μύκητα είναι πολύ παρόμοιες με εκείνες που χρησιμεύουν ως σήμα για την προειδοποίηση του φυτού όταν ελλοχεύει κάποιος κίνδυνος.

Για παράδειγμα, η χιτοζάνη, ένα συστατικό του κυτταρικού τοιχώματος των μυκήτων που δεν απαντάται στα φυτά, ενεργοποιεί την παραγωγή μιας σειράς αμυντικών ουσιών.

Προωθούν επίσης αυτοί οι μύκητες, την ανάπτυξη του φυτού ξενιστή γενικότερα, βελτιώνοντας την αφομοίωση ορισμένων θρεπτικών ουσιών.

• Μυκόρριζες

Οι μυκόρριζες είναι μύκητες που δημιουργούν μια συμβιωτική σχέση με τις ρίζες των φυτών για να αναπτυχθούν. Μερικοί βρώσιμοι μύκητες, συμπεριλαμβανομένης της εξαιρετικά σπάνιας και πολύτιμης τρούφας, αποτελούν μυκόρριζες που καθιερώνουν συμβιωτικές σχέσεις με τις ρίζες διαφορετικών ειδών, κυρίως φουντουκιών και δρυών.

Ανάλογα με τον τρόπο με τον οποίο αποικίζουν το ριζικό σύστημα, μπορούν να ταξινομηθούν ως ενδότροφες μυκόρριζες και εξώτροφες μυκόρριζες. Στις εξώτροφες μυκόρριζες, το μυκήλιο αναπτύσσεται μόνο εξωτερικά, περιβάλλει την επιφάνεια της ρίζας ή κατά το πλείστον διεισδύει μεταξύ των κυττάρων στα επιφανειακά στρώματα.

Καθώς οι δευτερεύουσες ρίζες αναπτύσσονται από αυτές τις αποικισμένες ρίζες, το μυκήλιο του μύκητα επίσης περιβάλλεται από αυτές. Το φυτό μπορεί να χρησιμοποιήσει το μυκήλιο, το οποίο εκτείνεται πέρα από το ριζικό του σύστημα, για να συλλέξει θρεπτικά συστατικά που βρίσκονται μακριά από την εμβέλειά του.

Στην περίπτωση των ενδότροφων μυκόρριζων, η διαδικασία αποικισμού περιλαμβάνει τη διείσδυση στα φυτικά κύτταρα.

Στην παραπάνω συμβιωτική σχέση μεταξύ των ριζών και των μυκήτων, το φυτό παρέχει στο μύκητα σάκχαρα και ο μύκητας παρέχει θρεπτικά συστατικά τα οποία είτε δεν μπορούν να αφομοιωθούν είτε δεν μπορούν να παραχθούν παρά μόνο σε πολύ μικρές ποσότητες.

• Κυανοβακτήρια

Τα κυανοβακτήρια είναι φωτοσυνθετικά βακτήρια. Μερικά από αυτά συμβιώνουν με τα φυτά. Χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι τα βακτήρια Anabaena azollae που δημιουργούν μια συμβιωτική σχέση με την υδρόβια φτέρη Azolla.

Αυτά τα βακτήρια είναι δεσμευτές ατμοσφαιρικού αζώτου και παρέχουν διάφορα διεγερτικά όπως φυτοορμόνες. Το άζωτο που έχει δεσμευθεί από την συμβίωση φυτού–βακτηρίου, έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως για τη λίπανση των ορυζώνων, με τις φτέρες να καλλιεργούνται πριν από τη φύτευση του ρυζιού.

Καθώς το ρύζι μεγαλώνει και οι φτέρες πεθαίνουν, το συσσωρευμένο άζωτο απελευθερώνεται και μπορεί στη συνέχεια να χρησιμοποιηθεί από τα φυτά ρυζιού.

• Ριζοβακτήρια

Τα ριζοβακτήρια είναι βακτήρια που αποικίζουν και αναπτύσσονται στο ριζικό σύστημα των φυτών ή κοντά σε αυτό. Βρίσκονται σε περισσότερη αφθονία σε σχέση με τους υπόλοιπους μικροοργανισμούς της ριζόσφαιρας.

Η θετική επίδραση αυτών των βακτηρίων στα φυτά παρατηρήθηκε αρχικά στην αρχαιότητα, όταν οι καλλιεργητές ανακάλυψαν ότι οι καλλιέργειες θα μπορούσαν να βελτιωθούν με τη φύτευση τους σε ένα χωράφι το οποίο είχε χρησιμοποιηθεί για την καλλιέργεια ψυχανθών.

Πιο πρόσφατα, διάφορες μελέτες έχουν δείξει διάφορες ιδιότητες ορισμένων ριζοβακτηρίων. Αυτά τα ευεργετικά βακτήρια είναι γνωστά ως φυτοβακτήρια που προάγουν την ανάπτυξη φυτών (PGPR)

• Αζωτοδεσμευτικά βακτήρια

Η συμβίωση μεταξύ βακτηρίων και ψυχανθών ήταν πιθανώς η πρώτη που χρησιμοποιήθηκε από τους καλλιεργητές για να βελτιώσει τις αποδόσεις των καλλιεργειών. Οι καλλιεργητές παρατήρησαν επίσης ότι τα φυτά άρχισαν να αναπτύσσονται καλύτερα και ταχύτερα. Μορφολογικά, παρατήρησαν στις ρίζες των φυτών μικρές διογκώσεις, τα γνωστά πλέον οζίδια, τα οποία ήταν πολύ λιγότερο κοινά σε άλλα φυτά.

Το 1888, οι Γερμανοί ερευνητές Hellriegel και Wilfarth έδειξαν ότι σε αυτά τα οζίδια συσσωρεύτηκε άζωτο. Ο Ολλανδός επιστήμονας Beijirink στη συνέχεια απομόνωσε τα βακτήρια σε αυτά τα οζίδια. Ανήκουν στο γένος Rhizobium, το οποίο, μέσω της δράσης ενζύμων, μετατρέπει το ατμοσφαιρικό άζωτο - το οποίο δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί απευθείας από το φυτό - σε αμμώνιο που τα φυτά μπορούν να αφομοιώσουν εύκολα. Αυτός ο μετασχηματισμός συμβαίνει μέσα στα οζίδια που περιέχουν ένα χαρακτηριστικό πυκνό ροζ υγρό. Η σχέση μεταξύ βακτηρίων και ψυχανθών λέγεται ότι είναι ενδοφυτική επειδή τα βακτηρίδια αναπτύσσονται μέσα στο φυτό ξενιστή. Άλλα ενδοφυτικά βακτήρια που είναι επίσης αζωτοδεσμευτές είναι το Azetobactor diazotrophicus, το οποίο αναπτύσσεται μέσα στο φυτό ζαχαροκάλαμου και εξαπλώνεται σε όλο το αγγειακό του σύστημα.

Επίσης, το Actinomycete Frankia σχηματίζει οζίδια με ικανότητες δέσμευσης του αζώτου σε μερικά δέντρα και θάμνους του γένους Casuarina.

Υπάρχουν και άλλα βακτήρια που μπορούν και δεσμεύουν το ατμοσφαιρικό άζωτο, αποικίζοντας τις ρίζες άλλων φυτών, μη ψυχανθών, τα οποία δεν αναπτύσσονται μέσα στους ιστούς του ξενιστή αλλά στη ριζόσφαιρα. Αυτό ισχύει για τα βακτήρια του γένους Azospirillum.

Άλλα βακτήρια επίσης δεσμεύουν το άζωτο αλλά δεν αναπτύσσονται μέσα στα φυτά ή στη ριζόσφαιρα και ως εκ τούτου δεν θεωρούνται ριζοβακτήρια. Αυτά περιλαμβάνουν τα βακτήρια του γένους Azotobacter τα οποία τρέφονται αποσυνθέτοντας την οργανική ύλη του εδάφους.

• Μετατροπή φωσφόρου και σιδήρου σε διαλυτή μορφή

Όπως και το Trichoderma, υπάρχουν ριζοβακτήρια που έχουν την ικανότητα να κινητοποιούν ανόργανο φώσφορο και σίδηρο του εδάφους προς σχηματισμό αδιάλυτων ενώσεων. Περιλαμβάνουν βακτήρια των γενών Bacillus, Pseudomonas, Rhizobium και Erwinia.

• Παραγωγή χρήσιμων ενεργών μορίων

Φυτοορμόνες και διεγέρτες ανάπτυξης. Πολλά από αυτά τα βακτήρια παράγουν φυτικές ορμόνες (επίσης γνωστές ως φυτοορμοόνες) όπως φυσικές αυξίνες (ινδολοξικό οξύ), γιββερελίνες και κυτοκινίνες. Ως αποτέλεσμα, η παρουσία ή η εφαρμογή τους μπορεί να βελτιώσει φυτικές διεργασίες όπως βλάστηση και ριζοβολία. Μύκητες που παράγουν μεγάλες ποσότητες αυξινών είναι τα Azospirillum sp.

Σε αυτήν την περίπτωση ενισχύεται η ικανότητα του φυτού να παράγει ουσίες που επιτίθενται σε παθογόνα.

• Προώθηση της συμβίωσης των ριζών με άλλους μύκητες και ριζοβακτήρια

• Ανασταλτική επίδραση σε άλλους παθογόνους μικροοργανισμούς

Στην ουσία αναφερόμαστε στην παραγωγή αντιβιοτικών. Η παραγωγή αντιβιοτικών ουσιών καθιστά αυτά τα βακτήρια ιδανικούς υποψήφιους για την πρόληψη της καταστροφής και της κατάρρευσης των ριζών λόγω παθογόνων μυκήτων. Πολλά ριζοβακτήρια παράγουν αυτά τα είδη αντιβιοτικών, μερικά από τα οποία έχουν μυκητοκτόνες ή αντί-ιΐκες ιδιότητες. Τα ριζοβακτήρια που παράγουν αυτό το είδος αντιβιοτικού είναι κυρίως του γένους Pseudomonas και Bacillus. Ορισμένα αντιβιοτικά τα οποία παράγονται από το P.fluorescence, είναι ευρέως χρησιμοποιούμενα και στην ιατρική.

Πηγή:http://blog.farmacon.gr