34.19: De rol van bacteriën en schimmels in de plantenvoeding
Planten hebben het indrukwekkende vermogen om hun eigen voedsel te creëren door middel van fotosynthese. Planten hebben echter vaak hulp nodig van organismen in de bodem om de voedingsstoffen te verkrijgen die ze nodig hebben om correct te functioneren. Zowel bacteriën als schimmels hebben symbiotische relaties met planten ontwikkeld die de soort helpen gedijen in een grote verscheidenheid aan omgevingen.
De collectieve bacteriën die in en rond plantenwortels verblijven, worden de rhizosfeer genoemd. Deze in de bodem levende bacteriesoorten zijn ongelooflijk divers. Hoewel sommige pathogeen kunnen zijn, spelen de meeste een rol bij het bevorderen van de gezondheid van planten. In ruil daarvoor krijgen de bacteriën voeding van planten in de vorm van koolhydraten, aminozuren en nucleïnezuren.
De bacteriën die rhizobacteriën worden genoemd, kunnen planten beschermen door antibiotica te produceren of door giftige metalen in de bodem te absorberen. Bovendien helpen bacteriën planten door toegang te krijgen tot anders onbruikbare voorraden voedingsstoffen in de bodem. Planten missen bijvoorbeeld de moleculaire machinerie om stikstof uit te gebruikende atmosfeer direct. In plaats daarvan nemen ze stikstof op in de vorm van ammonium (NH4 +) en nitraat (NO3-), dat wordt gegenereerd door in de bodem levende bacteriën.
Tijdens een proces dat stikstoffixatie wordt genoemd, zetten bodembacteriën atmosferische stikstof om in ammoniak. Stikstoffixatie vereist grote hoeveelheden ATP die bacteriën afleiden uit plantaardige koolhydraten. Andere groepen bacteriën zetten ammoniak om in nitraat tijdens een tweestapsproces dat nitrificatie wordt genoemd. Deze processen voorzien planten van stikstofvormen die ze kunnen gebruiken om eiwitten en nucleïnezuren te synthetiseren.
Schimmels nemen ook deel aan symbiotische relaties met planten. Wetenschappers denken dat de mutualistische relatie tussen planten en mycorrhiza-schimmels een belangrijke aanpassing was in de succesvolle kolonisatie van land, waardoor vroege planten essentiële elementen uit de bodem konden halen. Moderne mycorrhiza-functie bij wateropname, groeifactor-signalering en gewasbescherming. Ectomycorrhizae bedekken wortels enhelpen bij het opnemen van water en mineralen. Tegelijkertijd worden arbusculaire mycorrhizae ingebed in het wortelweefsel, waardoor het contact tussen de plantencellen en de vertakkende filamenten van de schimmel, hyfen genaamd, toeneemt.
