Микроорганизмы поверхности растений и прикорневой зоны

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования, науки и молодежи Республики Крым

ОП НУБиПУ "Прибрежненский аграрный колледж"

Реферат

По дисциплине: "Микробиология"

Тема: "Микроорганизмы поверхности растений и прикорневой зоны"

Выполнил:

Студент группы 11-а

Безвиконная А.С.

Прибрежное 2015

Содержание

Введение

Раздел 1. Микроорганизмы поверхности растений

1.1 Эпифитная микрофлора

1.2 Грибы поверхности растений

Раздел 2. Микроорганизмы прикорневой зоны:

2.1 Ризосфера

2.2 Грибы прикорневой зоны растений

Раздел 3. Фитопатогенные микроорганизмы

Заключение

Введение

Совокупность разных типов микроорганизмов, населяющих какую-либо среду обитания называют - микрофлора.

Почва -- главный резервуар и естественная среда обитания микроорганизмов, принимающих участие в процессах ее формирования и самоочищения, а также в круговороте веществ (азота, углерода, серы, железа) в природе. Помимо неорганических веществ, почва состоит из органических соединений, образующихся в результате гибели и разложения живых существ. Микроорганизмы почвы обитают в водных и коллоидных плёнках, обволакивающих почвенные частицы. Состав микрофлоры почвы разнообразен и включает преимущественно спорообразующие бактерии, актиномицеты, спирохеты, архебактерии, простейшие, сине-зелёные водоросли, микоплазмы, грибы и вирусы. Состав микрофлоры зависит от вида почвы, способов её обработки, содержания органических веществ, влажности, климатических условий и других причин. В песчаных почвах преобладают аэробные организмы, в глинистых-- анаэробы. Микроорганизмы почвы размножаются при 25-45 0С, термофильные виды (например, бактерии родов Thermomonospora, Thermococcus) -- и при более высокой температуре.

Околокорневая (ризосферная) зона растений [от греч. rhiza, корень] особенно насыщена микробами, образующими зону интенсивного размножения и повышенной активности, специфичную для каждого вида растений. При этом происходит непрерывная борьба за источники питания и кислород. Количество микроорганизмов в почве достигает нескольких миллиардов в 1 г. Больше всего их в унавоженной и подвернутой обработке (пахоте и аэрации) почве. Меньше микробов содержится в лесной почве, ещё меньше-- в песках. Масса микроорганизмов в почве на 1 гектар в среднем составляет около 1000 кг.

Микрофлора представлена безвредными сапрофитами, однако при скашивании растений они могут интенсивно размножаться, вызывая гнилостные и бродильные процессы, приводящие к порче и разложению корма. Для предотвращения этих процессов растительные корма консервируют. Наиболее эффективным способом консервирования скошенной травы, зерна и других кормов - сушка. При увлажнении высушенного корма в нем вновь возникают микробиологические процессы, приводящие к повышению температуры, т.е. происходит термогенез (самонагревание) за счет деятельности мезофильной, а затем термофильной микрофлоры. Явление микробного термогенеза в районах с влажным климатом используют для приготовления бурого сена.

В выделениях корней имеются органические соединения большой физиологической активности -- витамины, ростовые вещества, иногда алкалоиды и т. д. Многие из указанных соединений в некоторых количествах выделяются и надземными органами растений. В связи с этим на корнях и надземных органах растений размножается обильная сапрофитная микрофлора.

Рассмотрим состав микрофлоры зоны корня. Обычно выделяют «корневые» микроорганизмы, поселяющиеся на самой поверхности корня, -- микрофлора ризопланы. Вычленяют также группу микробов, обитающих в слое почвы, прилегающем к корню,-- микрофлора ризосферы. Количество микроорганизмов на поверхности корня и в ризосфере в сотни раз больше, чем в остальной массе почвы. В зоне молодого корня в основном размножаются неспорообразующие бактерии (Pseudomonas, Mycobacterium и т. д.). Здесь же встречаются микроскопические грибы, дрожжи, водоросли и другие микроорганизмы. Состав микрофлоры ризосферы меняется с возрастом растений. Например, бациллы, актиномицеты и целлюлозоразлагающие микроорганизмы, практически отсутствующие в ризосфере молодых растений, появляются при более позднем развитии последних. Очевидно, отмеченная группа микроорганизмов живет не за счет экзосмоса растений, а принимает активное участие в разложении отмирающих корней.

Микрофлора поверхности корня несколько отличается по составу от микробного ценоза ризосферы. Так, в ризоплане богаче представлен род Pseudomonas, здесь слабо размножаются Azotobacter, целлюлозоразлагающие и некоторые другие микроорганизмы, которых много в ризосфере.

На состав микрофлоры почвы влияет деятельность человека; в частности, регулярное перекапывание почвы отрицательно сказывается на сложившихся биоценозах, особенно лёгких почв (за счёт гибели анаэробных бактерий). Существенный вред микробным сообществам наносит загрязнение почвы отходами, содержащими токсические продукты. На состав микрофлоры неблагоприятно влияет регулярное попадание в почву выделений человека и животных, способствующее избыточному размножению отдельных групп микроорганизмов.

Нормальная микрофлора растений представлена ризосферными и эпифитными микробами. Ризосферная и эпифитная микрофлора живет на поверхности растительных покровов за счет выделений клеток растений. В отличие от них паразитарные микроорганизмы нарушают целостность покровов, внедряются в организм и вызывают его заболевание... Эпифитные микроорганизмы являются антагонистами фитопатогенных бактерий, тем самым, предохраняя растения от заболеваний. Микроорганизмы (рис.А) в жизни растений выполняют функцию средообразования и общего питания. Они осуществляют разложение и минерализацию растительных остатков и органического вещества в целом, высвобождая и возвращая в почву минеральные элементы, необходимые для роста растений. Микроорганизмы продуцируют стимуляторы роста, токсические для растения вещества и др. Микроорганизмы фактически создают почву.

Рис. 1

Существенную роль микроорганизмы, а именно грибы, играют и в обеспечении растений фосфором. Грибами обрастают корни растений с образованием микоризы. Ризосферные микроорганизмы могут оказывать и прямое защитное действие одних растений относительно других.

Существуют бактерии - стимуляторы роста. которые защищают растения от заморозков, предотвращая кристаллообразование на наземных частях растения при кратковременном резком понижении температуры. Микроорганизмы оказывают на растения и много негативных воздействий. например создание микроорганизмами анаэробиоза в переувлажнённых почвах.

Растения являются источниками питания для микроорганизмов. Микроорганизмы используют растения в качестве источника питания. Растения, являются также частично и средой обитания для микроорганизмов осуществляют физическую защиту микроорганизмов, а также участвуют в их распространении.

Раздел 1. Микроорганизмы поверхности растений

1.1 Эпифитная микрофлора

микроорганизм растение прикорневой фитопатогенный

Эпифитная микрофлора - микрофлора, находящаяся на поверхности растений - травяная палочка, молочнокислые стрептококки и палочки, сенная и картофельная бациллы, актиномицеты, плесени, дрожжи и др. Типичными представителями эпифитной микрофлоры является X.anthomonas herbicola aureum -грамотрицательная короткая подвижная галочка и Pseudomonas fluorescens - грамотрицательная палочка, образующая на агаре флюоресцирующие колонии. Эти два вида бактерий сопутствуют растению на протяжении всей его жизни. Растение для них, особенно для первого, - основное местообитание. К эпифитной микрофлоре относятся и другие бактерии, встречающиеся на здоровых растениях, однако они не столь специфичны, как X. herbicola aureum, и могут развиваться в иных условиях. Эпифитная микрофлора сохраняется на семенах и при их прорастании переходит на поверхность растений.

Большой интерес представляют взаимоотношения между эпифитной микрофлорой и растением. Имеющийся небольшой экспериментальный материал показывает, что среди эпифитных бактерий встречаются такие, которые образуют антимикробные вещества действующие отрицательно на фитопатогенные бактерии, и тем самым предохраняют растения от заболеваний. Так, X. herbicola способна подавлять рост возбудителя бактериоза фасоли X. phaseoli. Антагонистическим действием обладают и некоторые культуры Ps. fluorescens. Ho наряду с этим отмечается также способность отдельных представителей эпифитных бактерий поражать растения. Более того, высказывается предположение о происхождении фитопатогенных бактерий от эпифитных. В пользу этого предположения служат найденные промежуточные формы, занимающие положение между сапрофитными, эпифитными и паразитирующими фитопатогенными бактериями. Так, М.В. Горленко (1966) установил, что связующим звеном между эпифитной бактерией X. herbicola aureum и фитопатогенными бактериями этого рода является X. heterocea, паразитирующая на многих растениях. Продолжают паразитический ряд бактерии X. translucens, далее идут более узко специализированные виды - X. campestris на крестоцветных, X. vesicatoria на томатах и др. Вероятно, основной причиной эволюции эпифитных бактерий в направлении паразитизма явилось питание растительными тканями. Поселяясь на поврежденных растениях, бактерии вначале питались мертвыми, затем отмирающими тканями и постепенно давали начало развитию паразитирующих форм. Быстрая изменчивость и приспособляемость микроорганизмов к факторам питания обусловливает возможность эволюции сапрофитных бактерий в направлении паразитизма.

1.2 Грибы поверхности растений

Грибы -- самая большая группа возбудителей болезней растений. В настоящее время известно более 100 тысяч видов грибов, паразитирующих на растениях. Наиболее многочисленные (80% всех болезней растений), важные и вредоносные болезни растений вызываются именно грибами.

Грибы (Fungi) составляют обособленную группу (отдел) растительных организмов, не имеющих в своих клетках хлорофилла, поэтому для своего питания они нуждаются в готовых органических веществах. В зависимости от источника питания грибы делятся на паразитов и сапрофитов. Наибольший вред растениям приносят грибы-паразиты, хотя в определенных условиях сапрофитирующие грибы тоже могут стать причиной заболевания.

Рассмотрим некоторых возбудителей грибковых заболеваний растений:

Мучнистая роса - это заболевание встречается на многих видах растений. Мучнисторосяные грибы -- это очень большая группа грибов (порядок Erysiphales), объединенных в несколько родов, которые включают десятки видов. Несмотря на огромное количество видов, мучнисторосяные грибы вызывают, в общем-то, сходные симптомы у заболевших растений разных видов. Мучнистая роса, вызываемая грибом Sphaerotheca pannosa, имеет две специализированные формы, одна из которых паразитирует на персике, а другая -- на розах. Симптомы болезни -- мучнистый налет на обеих сторонах лист, деформация и постепенное побурение листьев, беловатый налет на побегах, почках. Обычно мучнистая роса появляется на молодых листьях, листовая пластинка причем часто деформируется.

Пятнистости - группа заболеваний, при которых на листьях и других органах появляются пятна различного цвета, размеров и формы. Возбудители септориозов разносятся каплями воды, воздушными течениями, насекомыми. Возбудителями пятнистостей являются патогенные грибы следующих родов: Septoria, Phyllosticta, Vermicularia, Gloeosporium, Colletotrichum, Ascochyta, Pestalotia и некоторые другие.

Септориозы вызываются паразитическими грибами рода Septoria и поражают очень многие растения практически по всему земному шару -- от тропических пустынь до Крайнего Севера. Характер поражения. Septoria azalea на азалиях выглядят как мелкие красноватые, красновато-желтые пятна с точками черных пикнид в центре.

Аскохитозы -- заболевания растений, вызванные грибами рода Ascochyta, также вызывают пятнистости на разных частях растений. Различаются по форме, размеру и окраске. Среди них очень вредоносны аскохитозы бобовых и тыквенных растений.

Филлостиктоз -- возбудители болезни грибы рода Phyllosticta. Паразитические грибы этого рода чаще всего вызывают заболевания у представителей розоцветных, бобовых, сложноцветных и других семейств высших растений. Характер поражения - на живых листьях, на стеблях или плодах появляются округлые, продолговатые или угловатые пятна, часто резко ограниченные от неповрежденных тканей.

Раздел 2. Микроорганизмы прикорневой зоны

2.1 Ризосфера

Корни растений в процессе жизнедеятельности выделяют некоторое количество органических соединений: кислоты, сахара, спирты и иногда даже аминокислоты. На поверхности корней и в почве, непосредственно примыкающей к корням растений, содержится много питательных веществ, и микроорганизмы здесь усиленно развиваются. Слой почвы, примыкающий к корням и находящийся под влиянием деятельности корневой системы растений, называется ризосферой.

В ризосфере различают три зоны:

1) поверхность корней, наиболее богатую микробами;

2) непосредственно прилегающий к поверхности корней тончайший слой почвы;

3) зону собственно ризосферы, расположенную на расстоянии 0,5-1 мм от поверхности корня.

В ризосфере обычно больше бесспоровых бактерий, а из них преобладают различные виды псевдомонас, радиобактеров, микобактерий и др. Микробы ризосферы, питаясь корневыми выделениями, сами подготовляют питательные вещества для растений путем разложения растительных остатков, гумуса, выделения различных физиологически активных веществ.

В ризосфере имеется гораздо больше питательных для микробов веществ, чем вне ризосферы. В районе ризосферы микробов содержится в десятки, сотни раз больше, чем вне зоны деятельности корней. Даже такие автотрофные бактерии, как нитрифицирующие, в ризосфере встречаются в гораздо большем количестве, чем в остальной почве. Количество микроорганизмов в ризосфере изменяется в зависимости от фазы развития растения. Общее количество их возрастает от начала прорастания семени до цветения. Во время цветения число их падает. Но разные группы и виды микроорганизмов имеют свой максимум развития на корнях. Так, грибы, актиномицеты и клетчаткоразлагающие бактерии в большом числе встречаются во втором периоде развития растения.

2.2 Грибы прикорневой зоны растений

Между грибами и корнями растений также имеются особые симбиотические взаимоотношения. У подавляющего большинства растений - древесных, злаковых и других - на корнях имеются микоризы. Микориза (грибокорень) представляет собой грибной мицелий, развившийся на корнях растения. Микоризообразующие грибы имеются среди фикомицетов, аскомицетов и базидиальных грибов.

Микориза - очень распространенное явление, и такой симбиоз имеет важное значение в жизни растения и гриба, представляя собой микотрофный тип питания.

Различают наружную (экто) и внутреннюю (эндо) микоризу. Наружная микориза окутывает корень плотным чехлом мицелия, который проникает в корень на небольшую глубину, главным образом в межклетники коровой паренхимы. От грибного чехла во все стороны почвы отходит густая сеть гиф мицелия. Корневые волоски отмирают.

При эндотрофной микоризе сплошного оплетения мицелием корней не происходит. Только часть гиф выходит в почву. Волоски корней сохраняются. Мицелий эндомикоризы размещается главным образом между клетками коровой паренхимы. Мицелий проникает внутрь клеток, образуя в них клубки гиф. Но клетки корня остаются живыми, они постепенно переваривают проникший в них мицелий. Наблюдается еще экто-эндотрофная микориза, совмещающая в себе признаки, свойственные обеим формам микоризы.

Грибной мицелий увеличивает рабочую поверхность корня и таким образом усиливает всасывание воды и различных питательных веществ. Гриб также усиливает питание растения за счет растворения труднорастворимых неорганических и органических соединений, снабжает растение азотистым питанием в виде аммиака при минерализации органических остатков. Особенно большое значение имеет снабжение растения витаминами, ростовыми веществами. Основное значение высшего растения для гриба заключается в снабжении его глюкозой и специальными метаболитами корневой системы. Энергия, заложенная в глюкозе, дает возможность грибу усваивать труднорастворимые соединения фосфора и разлагать органические вещества, например торф.

Имеются попытки доказать, что зоне корня каждого вида растений свойственны строго специфические группы микроорганизмов, практически не размножающиеся в ризосфере других растительных организмов. Убедительных данных для подобного утверждения, однако, пока нет. Тем не менее, можно отметить некоторую перегруппировку отдельных микроорганизмов в зоне корня различных растений. Это определяется составом корневых выделений и органических остатков, которые у отдельных видов растений имеют некоторые особенности. Например, известно, что клубеньковые бактерии обильнее размножаются в ризосфере бобовых растений. Azotobacter лучше развивается в зоне корня одних растений, чем других.

Определенное влияние на растения могут оказать микроорганизмы зоны корня вследствие их способности синтезировать витамины. Установлено, например, что бактерии ризосферы вырабатывают тиамин и ряд других витаминов. Ими синтезируются также ростовые вещества -- гиббереллин и гетероауксин. Микрофлора зоны корня представляет собой определенный биологический барьер, влияющий на взаимоотношения высших растений и паразитов. Многие сапрофитные микроорганизмы вырабатывают антибиотические вещества, подавляющие развитие фитопаразитов.

Раздел 3. Фитопатогенные микроорганизмы

Инфекционные болезни растений вызываются фитопатогенными бактериями (рис.1). Заражение растений происходит через инфицированные семена, почву, грунтовые и дождевые воды, насекомых. Главным источником инфекции является почва, так как в ней могут содержаться остатки неперегнивших полностью больных растений.

Фитопатогенные микроорганизмы сравнительно легко могут проникать в растения через естественные образования (чечевички, нектарники, желёзки, корневые волоски) и искусственные повреждения, даже ничтожные царапины. Некоторые микроорганизмы, способны вырабатывать ферменты, гидролизирующие кутикулу растений и облегчающие внедрение возбудителя.

Попав в растение и достигнув критической концентрации в количественном отношении, микроорганизмы вызывают заболевания, называемые бактериозами. Различают общие бактериозы - поражение всего растения вследствие распространения возбудителя в сосудистой системе; и местные или очаговые - поражения на листьях, стволах, ветвях, корнях и корневищах, возникающие при интрацеллюлярном распространении микроба. От начала заражения до момента проявления у растения симптомов болезни проходит инкубационный период, длительность которого различна и зависит от многих факторов: температуры, влажности, света, питания и др.

По совокупности анатомических и физиологических изменений определяют тип болезни растений:

Камедетечения, смолотечения, слизетечения. Чаще всего вызываются бактериями рода Erwinia и грибами (класс Ascomycetes ), в большинстве наблюдаются у лиственных и хвойных деревьев.

Существенно важным является, то обстоятельство, что в больных растениях заметно отклоняются от нормы обменные процессы вплоть до качественных изменений клеточных структур, что приводит к нарушению химического состава тканей и снижению содержания действующих начал в лекарственных растениях, и использование их в качестве сырья в аптечных и заводских условиях становится невозможным.

Растительный организм обладает защитными механизмами, противодействующими внедрению и размножению фитопатогенных бактерий. К ним можно отнести особенности покровных тканей, высокую кислотность клеточного сока, образование биологически активных веществ - фитонцидов, подавляющих развитие микробов.

Существующая классификация фитопатогенных бактерий несовершенна, не всегда определена их родовая и видовая принадлежность.

Фитопатогенные бактерии относятся к родам: Erwinia , Pseudomonas , Xanthomonas , Corynebacterium , Pectobacterium , Rhisobium. Известно, что вирусы вызывают более 20% болезней растений. Большинство вирусов относится к семейству Reoviridae , родам Phytoreovirus, Fijvirus. Из фитопатогенных грибов следует отметить два класса - аскомицеты и несовершенные грибы ( Fungi imperfecti ).

Рис. 2

Заключение

Насыщенность микробами различных почв варьирует -- их значительно больше в почве, богатой органическими веществами и подвергающейся механической аэрации. Наибольшую микробную обсеменённость почв регистрируют на полях с фекальным орошением, свалках, местах выпаса скота. Нередко в состав микробных ценозов подобных мест входят и бактерии, патогенные для человека.

Микроорганизмы вырабатывают особые физиологически активные вещества. Сюда относятся различные факторы роста, витамины, ферменты, ауксины, антибиотики, гиббереллины, некоторые аминокислоты. Растения сами могут образовывать их, но не всегда в достаточном количестве. Так, ауксины (стимуляторы роста) синтезируются самими растениями. Но все же дополнительное внесение стимуляторов оказывает очень большое влияние на растения. Гетероауксины в настоящее время получаются синтетически, но в естественных условиях растения получают их дополнительно от микроорганизмов ризосферы.

Биотические вещества образуются бактериями, грибами, дрожжами, актиномицетами, водорослями. По способности образовывать биотические вещества микробы можно разделить на две группы. Одни образуют все необходимые для роста вещества сами и поэтому могут развиваться на синтетических средах без витаминов. Сюда относятся хемосинтезирующие бактерии, например нитрификаторы, Thiobacillus thiooxydans и др.

Энергично образует витамины группа бактерий, не усваивающих углекислоту, по развивающихся на синтетических средах, не содержащих витаминов, как, например, большинство почвенных бактерий: азотобактер, клубеньковые бактерии, псевдомонас и др. Избыток витаминов они выделяют в почву. Часто недостаток витаминов испытывают корни, поставщиками витаминов для которых является микрофлора ризосферы и эндотрофная микориза.

Среди почвенных микробов особенно много образующих антибиотические вещества. В растениеводстве установлено, что под влиянием различных антибиотиков лучше прорастают семена, усиливается рост корней. Они очень перспективны для лечения некоторых бактериальных и грибных болезней растений. Они не ядовиты для человека и животных, поэтому имеют преимущество перед химическими средствами и могут оказывать не только антибиотическое, но и стимулирующее действие.

Гиббереллины выделены впервые из аскомицетного гриба Gibberella. Теперь такие вещества найдены и у микробов, актиномицетов и дрожжей. Они увеличивают во много раз вегетативную массу растений. В минимальных количествах, измеряемых микрограммами, гиббереллиновая кислота увеличивает высоту капусты, кукурузы, размеры плодов томатов, картофеля, гороха и др. в несколько раз.

Физиологически активные вещества влияют положительно только при определенном оптимальном количестве. Как при недостатке, так и при избытке их растения повреждаются. В больших концентрациях они уже губят растения. Поэтому некоторые из них используются как гербициды для уничтожения сорняков.

Здесь необходимо также отметить, что найдены в последнее время микроорганизмы - сильные антагонисты насекомых - вредителей сельскохозяйственных культур и лесов. Так, найдены бактерии, которые оказались очень патогенными для гусениц сибирского шелкопряда (Вас. dendrolimus, Bact. tuviensis) - этого бича сибирских лесов. Обработка лесов культурами этих бактерий путем опрыскивания с самолетов губит до 95% гусениц и куколок шелкопряда. Дальнейшие поиски подобных микроорганизмов, несомненно, приведут к открытию новых способов уничтожения других вредителей сельскохозяйственных растений.

Размещено на Allbest.ru