Rola bakterii i grzybów w żywieniu roślin

Rośliny mają imponującą zdolność wytwarzania własnego pożywienia w procesie fotosyntezy. Jednak rośliny często wymagają pomocy organizmów żyjących w glebie w celu zdobycia składników odżywczych niezbędnych do prawidłowego funkcjonowania. Zarówno bakterie, jak i grzyby wyewoluowały symbiotyczne relacje z roślinami, które pomagają gatunkowi rozwijać się w różnorodnych środowiskach.

Zbiorowe bakterie żyjące w korzeniach roślin i wokół nich nazywane są ryzosferą. Te żyjące w glebie gatunki bakterii są niezwykle różnorodne. Chociaż niektóre mogą być chorobotwórcze, większość odgrywa rolę w promowaniu zdrowia roślin. W zamian bakterie otrzymują pożywienie od roślin w postaci węglowodanów, aminokwasów i kwasów nukleinowych.

Bakterie zwane ryzobakteriami mogą chronić rośliny, wytwarzając antybiotyki lub absorbując toksyczne metale z gleby. Ponadto bakterie pomagają roślinom, uzyskując dostęp do nieużytecznych w innym przypadku zapasów składników odżywczych w glebie. Na przykład roślinom brakuje maszynerii molekularnej umożliwiającej bezpośrednie wykorzystanie azotu z atmosfery. Zamiast tego pobierają azot w postaci amonu (NH4+) i azotanów (NO3-), który jest wytwarzany przez bakterie żyjące w glebie.

W procesie zwanym wiązaniem azotu bakterie żyjące w glebie przekształcają azot atmosferyczny w amoniak. Wiązanie azotu wymaga dużych ilości ATP, które bakterie uzyskują z węglowodanów dostarczanych przez rośliny. Inne grupy bakterii przekształcają amoniak w azotany podczas dwuetapowego procesu zwanego nitryfikacją. Procesy te dostarczają roślinom formy azotu, które mogą wykorzystać do syntezy białek i kwasów nukleinowych.

Grzyby uczestniczą również w symbiotycznych związkach z roślinami. Naukowcy uważają, że wzajemny związek między roślinami a grzybami mikoryzowymi był kluczową adaptacją w pomyślnej kolonizacji lądu, pomagając wczesnym roślinom pozyskiwać niezbędne pierwiastki z gleby. Współczesna funkcja mikoryz w pozyskiwaniu wody, sygnalizacji czynników wzrostu i ochronie roślin. Ektomikoryza pokrywa korzenie i pomaga wchłaniać wodę i minerały. Jednocześnie mikoryzy arbuskularne osadzają się w tkance korzenia, zwiększając kontakt między komórkami roślinnymi a rozgałęzionymi włóknami grzyba, zwanymi strzępkami.