Symbióza rostlin a hub

Symbióza rostlin a hub existuje již 400 milionů let a přispívá k velké rozmanitosti forem života na Zemi. V roce 1845 ji objevili němečtí vědci. Mykorhizní endofungální houby pronikají přímo do kořene rostliny a tvoří „mycelium“ (mycelium), které pomáhá kořenům posilovat imunitní systém, bojovat s patogeny různých chorob a absorbovat vodu, fosfor a živiny z půdy. S pomocí houby rostlina využívá půdní zdroje naplno. Jeden kořen se s takovým úkolem nedokázal vyrovnat; Bez podpory hub musí rostliny směřovat další rezervy na zvětšení kořenového systému, místo aby zvětšovaly nadzemní část. Mykorhiza zlepšuje kvalitu půdy, provzdušnění, pórovitost a tisíckrát se zvětší objem celkového savého povrchu kořene rostliny!

Vlivem aktivního zásahu člověka do přírodních procesů: používání těžké techniky, aplikace chemických hnojiv, stavební práce, pokládka potrubí, asfalt a beton, znečištění ovzduší a vody, stavba přehrad, kultivace půdy, eroze půdy atd. — rostliny začaly být vystaveny nebývalému stresu, jejich imunita se oslabila a vedla k smrti.

Z vědeckého hlediska je MYCORRHIZA symbiózou (vzájemně prospěšným spojením) mezi houbami nacházejícími se v půdě a kořeny vysoce organizovaných rostlin. Termín „mykorhiza“ (z řeckého mykes (houba) a rhiza (kořen)) zavedl FRANK (1885) k popisu spojení dvou různých organismů při tvorbě jediného morfologického celku, kdy rostlina houbu živí, a houba živí rostlinu.

Existují dva hlavní typy mykorhizy: ektomykorhiza a endomykorhiza. Ektomykorhizu tvoří basidiomycetové a askomycetové houby především v lesích mírného pásma. Tento typ mykorhizy je velmi důležitý pro růst lesa. Některé stromy, jako jsou pinakoidy, tvoří pouze ektomykorhizu a nikdy netvoří endomykorhizu (houbové struktury v kořeni a v jeho mezikorových vrstvách).

Nejvýznamnějším typem endomykorhizy je tzv. arbuskulární (stromovitá) mykorhiza (AM), pojmenovaná podle stromovitých filamentů produkovaných AM houbami v kortikálních buňkách kořenů (obr. 1).

Nedávno byly AM houby zařazeny do nové houbové formace Glomeromycota, která v současnosti obsahuje asi 180 druhů. Všechny druhy jsou symbionti – lze je chovat na kořenech živých rostlin. AM je rozšířen po celém světě a představuje nejdůležitější symbiózu – mykorhizní houby jsou přítomny ve všech ekosystémech zeměkoule. Úspěšný vývoj více než 80 % všech druhů v rostlinné říši závisí na AM.

Spory AM hub u kořene lze rozlišit až po obarvení – struktury houby zmodrají a nyní je lze pozorovat a dokonce spočítat pomocí 50násobného zvětšení mikroskopu a procházejícího světla (obr. 2).

Vnější mycelium kořene je zodpovědné za příjem a transport živin z půdy do rostliny a vnitřní struktury mycelia jsou zodpovědné za přenos živin z houby do rostliny a fotosyntetických produktů z rostliny do houby. Vezikuly, struktury tvořené houbami, jsou houbovými zásobními orgány. V době nedostatku rostlinné fotosyntézy využívá lipidy uložené houbou. Spory plísní se tvoří ve vnějším myceliu a někdy i v kořenech. Výtrusy mohou žít v půdě po dlouhou dobu a sloužit jako houbové klíčky. K taxonomické identifikaci druhů hub se často používají morfologické charakteristiky spor. Tyto výhonky jsou také myceliem houby a houbovými filamenty uvnitř a vně kořenů. Plísňové složky mohou také žít poměrně dlouhou dobu, pokud jsou chráněny granulovanými substráty nebo kořenovými segmenty. Spory plísní se vyvíjejí za příznivých podmínek – určité vlhkosti a teploty půdy a mohou vstoupit do symbiózy s rostoucím kořenem partnerské rostliny. Proces růstu a symbiotické tvorby trvá 1-7 dní. Mykorhizní přípravky Mikor-plus obsahují všechny tři zdroje roubovacích klíčků.

Úloha houby při tvorbě jediné hmoty půdy

Úrodné půdy mají vysokou a stabilní úroveň vlhkosti v půdě. AM houby mohou vázat a posilovat složky půdy díky intenzivnímu rozvoji mycelia, extracelulárních polymerních složek houbových filamentů a glykoproteinů známých jako Glomalin. Vědci prokázali, že mykorhizní rostliny rostoucí v písku váží písek u kořenového systému pětkrát více než rostliny s podobnou biomasou, ale bez symbiózy s AM.

Úloha AM hub při vstřebávání nutričních složek rostlinami

Vstřebávání půdních živin rostlinou je dáno především absorpční schopností jejího kořene, distribucí živin a odpovídajícím obsahem mikroprvků v půdě. Absorpční kapacita vysoce mobilních iontů, jako je NO3-, závisí na druhu rostliny a absorpční kapacita iontů s nízkou difúzí, jako jsou P, Zn a Mo, a v menší míře K, S a NH4+ , závisí na hustotě kořenů na rostlinu.objem půdy. V druhém případě morfologie kořene a vnějšího mycelia v AM houby určují rychlost absorpce rostlinných prvků.
Zvýšená absorpce živin mykorhizními rostlinami, zejména fosfátů, je často spojena se zrychleným vývojem rostlin. I když se nadzemní část mykorhizní rostliny vizuálně nezvětšila, její kořenový systém se zvětší. Mykorhizní rostlina má vyváženější nutriční systém, který ji posiluje a udržuje ve zdravém stavu a zvyšuje její odolnost vůči biotickým a abiotickým faktorům.
Zvýšení AM rhizosféry
Současně s pronikáním do kořenů se u AM hub rozvíjí mycelium kolem kořenů. Vnitřní a vnější hyfy přicházejí do kontaktu s tuctem spojovacích míst na centimetr kořene. V přírodních podmínkách může být spojovacích míst méně. Vnější mycelium může růst do šířky pod zemí (v experimentu byla zjištěna vzdálenost houby od kořene rostliny 8 centimetrů a předpokládá se, že to není limit).
Zatím neexistují žádné informace o hustotě vnějšího mycelia u AM houby v závislosti na její vzdálenosti od kořene; nepřímé metody měření naznačují, že hustota mycelia dosahuje maxima ve vzdálenosti 0-2 centimetry od kořene. Je pravděpodobné, že hustotu mycelia určuje samotná houba a závisí na faktorech prostředí a půdy. V neporušeném tropickém lese byly nalezeny AM houbové hyfy o délce od 5 do 39 metrů/ml, zatímco v ekosystému subtropických dun byla průměrná hodnota 12 m hyf/g půdy. Na jednom centimetru naroubovaného kořene Uniola paniculata bylo napočítáno 200-1000 m AM houbových hyf a biomasa houby na gram sušiny tropické půdy byla 0,03-0,98 g.
Díky vnějšímu myceliu se výrazně zvýšil kontakt kořene s prostředím, ve kterém roste. Vezmeme-li v úvahu, že 1 cm kořene bez mykorhizy může interagovat s 1–2 cm objemu půdy prostřednictvím kořenových vlásků, lze potenciálně vypočítat 5- až 200násobné zvýšení objemu prostřednictvím vnějšího mycelia, když vezmeme v úvahu radiální šíření hyf v AM houby kolem kořene. Zvětšení objemu rhizosférické půdy na 200 cm je spíše výjimkou z pravidla, zatímco 12-15 cm3 objemu půdy na centimetr roubovaného kořene je již běžným jevem.
Navíc bylo zjištěno, že mycelium AM houby je odolnější vůči abiotickým stresům, jako je sucho, toxicita a kyselost půdy, než samotný kořen. Rostlina v symbióze s houbou zůstává v těsném kontaktu s půdou delší dobu než rostlina bez takové symbiózy. Životnost vnějšího mycelia není známa, ale bylo zjištěno, že procento aktivního vnějšího mycelia prudce klesá 3-4 týdny poté, co byla rostlina poprvé naočkována houbou.

Mikor-plus je inovativní produkt, přírodní přípravek šetrný k životnímu prostředí, organický regulátor růstu rostlin. Mykor-plus je granulovaný mykorhizní přípravek. Jedná se o spory endomykorhizních hub (rodina Glomus), uzavřené v 3-5 mm perlitových granulích (nosič).

Termín „mykorhiza“ obvykle označuje křehké útvary sestávající z hyf hub a kořenů rostlin a tento termín by měl být používán pro označení této symbiózy hub a rostlin. Kořeny rostliny jsou kolonizovány houbou, ale to není spojeno s onemocněním rostliny, je nutné spojit proudy živných tekutin rostlin a hub do jednoho systému. Mykorhizní útvary na kořenech rostlin se vyznačují přítomností souvislého pokryvu mycelia na špičkách kořenů. Kořeny s mykorhizou se stávají hlavními orgány pro vstřebávání živin pro rostlinu. Příklady vzájemně prospěšné symbiózy nacházíme v přírodě na každém kroku. Nejznámější symbiózou je symbióza rostlin a včel.

Některé rostlinné druhy lze opylovat, a tedy i rozmnožovat, pouze prostřednictvím včel. Včely z této symbiózy dostávají nektar, ze kterého vyrábí med. O symbióze vyšších rostlin s houbami vědí vědci již dlouho. Již v druhé polovině 19. století vyšlo mnoho prací o společném vývoji houbových hyf a kořenů.

V roce 1885 dal Frank název Mycorrhiza komplexním houbovým kořenovým orgánům rostlin z čeledi břízy a buku (Сu-putiferae). Velmi podobné orgány byly brzy popsány u dalších krytosemenných lesních, mnoha jehličnanů, zejména z čeledi borovicovité (Pinaceae), a také u některých bylinných krytonosců. V následujících letech bylo identifikováno obrovské množství rostlinných druhů, zejména krytosemenných a nahosemenných, dále kapradiny a mechy, které vždy preferují mít ve svých podzemních orgánech houby.

Jaký je význam této interakce mezi houbami a rostlinami?

Vzájemné působení má na rostlinu nejpříznivější vliv. Přichycením kořenů rostliny k houbovému myceliu se zvyšuje absorpční schopnost kořene a zvyšuje se průtok vody do rostliny s živinami v ní rozpuštěnými. V souladu se svou povahou mohou rostliny samostatně extrahovat látky nezbytné pro život a růst pouze z „mobilní“ části humusu, horní vlhké vrstvy úrodné půdy. Pod touto vrstvou se nachází nepohyblivý humus, ve kterém je velmi málo vláhy a rostliny se nemohou plně živit pouze nepohyblivým humusem. Zásoby mobilního humusu podléhají rychlému vyčerpání. Po odčerpání užitečných látek z mobilního humusu začne rostlina podvyživovat.

Užitečný univerzální symbol

Rostlina s mykorhizou získává možnost přijímat ze symbiózy potřebné živiny, extrahované houbou z nepohyblivého humusu, ve kterém si rostlina nemůže sama nic vyrobit, ale právě v něm se soustřeďují hlavní zásoby živin – to je koncentrát. Mykorhizní formace slouží jako sekundární kořenový systém rostliny. Nejen, že stonásobně zvětšuje plochu kořenů, ale také umožňuje získat něco, co by rostlina sama nikdy získat nemohla – minerály z nepohyblivého humusu.
Houba z ní dokáže extrahovat minerály a prvky, rozpustit je ve vodě a doručit je „hostitelské“ rostlině prostřednictvím mykorhizy.

Rostliny s dobře vyvinutým „mykorhizním kořenovým systémem“ jsou vhodnější pro přežití ve stresujících podmínkách prostředí vytvořených lidmi.

Vše, co houby z takové spolupráce potřebují, jsou rostlinné cukry, které si rostliny dokážou syntetizovat a které jsou ve velkém množství obsaženy v jejich šťávě. Rostlina sama tyto cukry produkuje, a proto může, aniž by se poškodila, sdílet tyto cukry s houbou. V zimě, pod vlivem mrazu, se rostlinné cukry v rostlinných šťávách přeměňují na glycerin – „lahodný pokrm“ pro houby.

„Bylo by nanejvýš žádoucí podrobit otázku výživy mykotrofních rostlin systematickému biochemickému zkoumání: zde narážíme na problém, který je jedním z nejzásadnějších problémů půdní výživy rostlin; a můžeme právem říci, že dokud nebude tento problém vyřešen, nepochopíme plně podstatu kořenové výživy.“

Akademik S. P. Kostychev

To je docela zvláštní, ale ani všechny tuzemské učebnice fyziologie rostlin vydané v posledních letech mykorhizu nezmiňují. Zdá se, že lidé nechtějí vědět, jak se rostliny skutečně živí a jak se obvykle chovají podle vzoru. Lidem se to může zdát divné, ale pro rostliny je to docela nešťastné, protože lidé neustále vytvářejí nové krajiny pohybem a mícháním velkých objemů země. Lidé zalévají půdu chemickými hnojivy a fungicidy ve snaze zvýšit výnos. To vede k tomu, že půda je prakticky bez mykorhizy. Lidé přitom zabíjejí přirozený mechanismus plodnosti.

Pokud nejsou živé spory plísní specificky zaneseny do půdy, mykorhiza se nevytváří a rostliny začnou pociťovat neustálý nedostatek základních živin. Aby byl zajištěn úspěšný růst jakéhokoli druhu rostlin, od velkých po malé, musí být na jejich kořenech přítomna mykorhiza.