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34.19: Die Rolle von Bakterien und Pilzen in der Pflanzenernährung
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The Roles of Bacteria and Fungi in Plant Nutrition
 
PROTOKOLLE

34.19: The Roles of Bacteria and Fungi in Plant Nutrition

34.19: Die Rolle von Bakterien und Pilzen in der Pflanzenernährung

Plants have the impressive ability to create their own food through photosynthesis. However, plants often require assistance from organisms in the soil to acquire the nutrients they need to function correctly. Both bacteria and fungi have evolved symbiotic relationships with plants that help the species to thrive in a wide variety of environments.

The collective bacteria residing in and around plant roots are termed the rhizosphere. These soil-dwelling bacterial species are incredibly diverse. Though some may be pathogenic, most have roles in promoting plant health. In exchange, the bacteria receive nutrition from plants in the form of carbohydrates, amino acids, and nucleic acids.

The bacteria called rhizobacteria can protect plants by producing antibiotics or absorbing toxic metals in the soil. Additionally, bacteria help plants by accessing otherwise unusable stores of nutrients in the soil. For example, plants lack the molecular machinery to utilize nitrogen from the atmosphere directly. Instead, they take up nitrogen in the form of ammonium (NH4+) and nitrate (NO3- ), which is generated by soil-residing bacteria.

During a process called nitrogen fixation, soil-dwelling bacteria convert atmospheric nitrogen to ammonia. Nitrogen-fixation requires large amounts of ATP that bacteria derive from plant-provided carbohydrates. Other groups of bacteria convert ammonia to nitrate during a two-step process called nitrification. These processes provide plants with forms of nitrogen that they can use to synthesize proteins and nucleic acids.

Fungi also participate in symbiotic relationships with plants. Scientists think that the mutualistic relationship between plants and mycorrhizae fungi was a key adaptation in the successful colonization of land, helping early plants acquire essential elements from the soil. Modern mycorrhizae function in water acquisition, growth factor signaling, and plant protection. Ectomycorrhizae cover roots and help absorb water and minerals. At the same time, arbuscular mycorrhizae are embedded within the root tissue, increasing contact between the plant cells and the branching filaments of the fungus, called hyphae.

Pflanzen haben die beeindruckende Fähigkeit, ihre eigene Nahrung durch Photosynthese zu schaffen. Jedoch, Pflanzen benötigen oft Hilfe von Organismen im Boden, um die Nährstoffe zu erwerben, die sie benötigen, um richtig zu funktionieren. Sowohl Bakterien als auch Pilze haben symbiotische Beziehungen mit Pflanzen entwickelt, die der Art helfen, in einer Vielzahl von Umgebungen zu gedeihen.

Die kollektiven Bakterien, die in und um Pflanzenwurzeln leben, werden als Rhizosphäre bezeichnet. Diese bodenbewohnenden Bakterienarten sind unglaublich vielfältig. Obwohl einige pathogen sein können, haben die meisten Rollen bei der Förderung der Pflanzengesundheit. Im Gegenzug erhalten die Bakterien Nahrung von Pflanzen in Form von Kohlenhydraten, Aminosäuren und Nukleinsäuren.

Die Bakterien, die Rhizobakterien genannt werden, können Pflanzen schützen, indem sie Antibiotika produzieren oder giftige Metalle im Boden aufnehmen. Darüber hinaus helfen Bakterien Pflanzen, indem sie auf ansonsten unbrauchbare Nährstoffvorräte im Boden zugreifen. Zum Beispiel fehlt den Pflanzen die molekulare Maschinerie, um Stickstoff direkt aus der Atmosphäre zu nutzen. Stattdessen nehmen sie Stickstoff in Form von Ammonium (NH4+) und Nitrat (NO3- ) auf, der durch bodenerhaltende Bakterien erzeugt wird.

Während eines Prozesses, der als Stickstofffixierung bezeichnet wird, wandeln bodenbewohnende Bakterien atmosphärischen Stickstoff in Ammoniak um. Die Stickstofffixierung erfordert große Mengen an ATP, die Bakterien aus pflanzlichen Kohlenhydraten ableiten. Andere Bakteriengruppen wandeln Ammoniak in Nitrat während eines zweistufigen Prozesses namens Nitrifikation um. Diese Prozesse versorgen Pflanzen mit Stickstoffformen, mit denen sie Proteine und Nukleinsäuren synthetisieren können.

Pilze nehmen auch an symbiotischen Beziehungen mit Pflanzen teil. Wissenschaftler glauben, dass die mutualistische Beziehung zwischen Pflanzen und Mykorrhizapilzen eine wichtige Anpassung an die erfolgreiche Besiedlung von Land war, die frühen Pflanzen half, wesentliche Elemente aus dem Boden zu erwerben. Moderne Mykorrhiza-Funktion in der Wassergewinnung, Wachstumsfaktor-Signalisierung und Pflanzenschutz. Ectomycorrhizae decken Wurzeln und helfen, Wasser und Mineralien zu absorbieren. Gleichzeitig werden arbuskuläre Mykorrhiza in das Wurzelgewebe eingebettet, was den Kontakt zwischen den Pflanzenzellen und den verzweigten Filamenten des Pilzes, hyphae genannt, erhöht.


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