34.19: Rola bakterii i grzybów w odżywianiu roślin

Rośliny mają imponującą zdolność do tworzenia własnego pożywienia w procesie fotosyntezy. Jednak rośliny często potrzebują pomocy organizmów w glebie, aby uzyskać składniki odżywcze, których potrzebują do prawidłowego funkcjonowania. Zarówno bakterie, jak i grzyby wykształciły symbiotyczne relacje z roślinami, które pomagają gatunkowi rozwijać się w wielu różnych środowiskach.

Zbiorowe bakterie znajdujące się w korzeniach roślin i wokół nich nazywane są ryzosferą. Te żyjące w glebie gatunki bakterii są niezwykle różnorodne. Chociaż niektóre mogą być chorobotwórcze, większość z nich 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 wchłaniając toksyczne metale w glebie. Ponadto bakterie pomagają roślinom, uzyskując dostęp do bezużytecznych zapasów składników odżywczych w glebie, które w przeciwnym razie byłyby bezużyteczne. Na przykład roślinom brakuje maszynerii molekularnej do bezpośredniego wykorzystania azotu z atmosfery. Zamiast tego pobierają azot w postaci amonu (NH4+) i azotanu (NO3- ), który jest wytwarzany przez bakterie żyjące w glebie.

Podczas procesu zwanego wiązaniem azotu bakterie żyjące w glebie przekształcają azot atmosferyczny w amoniak. Wiązanie azotu wymaga dużych ilości ATP, które bakterie czerpią z węglowodanów dostarczanych przez rośliny. Inne grupy bakterii przekształcają amoniak w azotan podczas dwuetapowego procesu zwanego nitryfikacją. Procesy te dostarczają roślinom form 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 udanej kolonizacji ziemi, pomagając wczesnym roślinom pozyskiwać niezbędne pierwiastki z gleby. Współczesna mikoryza pełni funkcję w pozyskiwaniu wody, sygnalizacji czynnika wzrostu i ochronie roślin. Ektomikoryzy pokrywają korzenie i pomagają wchłaniać wodę i minerały. W tym samym czasie mikoryzy arbuskularne są osadzone w tkance korzeniowej, zwiększając kontakt między komórkami roślinnymi a rozgałęzionymi włóknami grzyba, zwanymi strzępkami.