Mikoriza: Skrivena mreža koja podržava ishranu biljaka, zdravlje tla i stabilnost prinosa

Mikoriza se odnosi na simbiotsku povezanost između korijenja biljaka i specijaliziranih gljiva u tlu. Taj odnos jedan je od najvažnijih bioloških procesa u kopnenim ekosustavima i modernoj poljoprivredi, no uglavnom ostaje nevidljiv ispod zemlje. Kroz mikorizne mreže biljke dobivaju pristup vodi i hranjivim tvarima izvan dohvata svog korijenja, dok gljive primaju ugljikove spojeve proizvedene fotosintezom.

U poljoprivrednim sustavima, razumijevanje i podržavanje mikorize sve je važnije jer se poljoprivrednici suočavaju s pogoršanjem zdravlja tla, neučinkovitošću hranjivih tvari i stresom uzrokovanim klimom. Mikorizne gljive poboljšavaju unos hranjivih tvari, poboljšavaju otpornost na sušu i doprinose dugoročnoj strukturi tla, što ih čini temeljem održive proizvodnje usjeva.

Što je mikoriza

Mikoriza potječe od grčkih riječi mykes (gljiva) i rhiza (korijen). Opisuje obostrano koristan odnos u kojem gljive koloniziraju korijenje biljaka i šire svoje hife u okolno tlo.

Mikoriza (množina: mikorize ili mikorize) je simbiotska zajednica - najčešće mutualistička, iako povremeno neutralna ili slabo patogena - između gljivice i korijena biljke. U toj zajednici, gljiva kolonizira korijenov sustav biljke domaćina i postaje sastavni dio granice tla i biljke.

Mikorizne gljive koloniziraju korijenje biljaka na dva glavna načina:

• Intracelularna kolonizacija , kao što se vidi kod arbuskularnih mikoriznih gljiva (AMF), gdje se gljivične strukture formiraju unutar stanica kore korijena.

• Izvanstanična kolonizacija , kao kod ektomikoriznih gljiva, gdje gljivične hife tvore ovojnicu oko korijena i prodiru između stanica umjesto da ulaze u njih.

Mikorize su temeljna komponenta života u tlu i kemije tla, utječući na kruženje hranjivih tvari, agregaciju tla i produktivnost biljaka u gotovo svim kopnenim ekosustavima.

Mutualistička dinamika mikoriznih asocijacija

Mikorize formiraju mutualističke odnose s korijenjem velike većine kopnenih biljaka. Iako je samo mali dio biljnih vrsta detaljno ispitan, dokazi pokazuju da je otprilike 95% biljnih porodica pretežno mikorizno .

U ovom mutualizmu:

• Biljka opskrbljuje gljivicu ugljikom u obliku ugljikohidrata.

• Gljiva opskrbljuje biljku vodom i mineralnim hranjivim tvarima.

Ova razmjena nije pasivna. Reguliraju je oba partnera i dinamički reagira na dostupnost hranjivih tvari, stres iz okoliša i potrebe biljaka.

Opskrba ugljikom i izmjena minerala

U mikoriznoj asocijaciji, gljiva dobiva relativno stalan i izravan pristup ugljikohidratima poput glukoze i saharoze proizvedenih fotosintezom. Ti se ugljikohidrati prenose iz svojih izvornih tkiva (prvenstveno lišća) do korijenja, a zatim prenose na gljivične partnere.

Zauzvrat, biljka ima koristi od znatno većeg apsorpcijskog kapaciteta micelija za vodu i mineralne hranjive tvari. Ta prednost proizlazi iz velikog omjera površine i volumena gljivičnih hifa u odnosu na korijenje biljke.

Samo korijenje biljaka možda neće moći učinkovito apsorbirati određene hranjive tvari, posebno fosfor , koji je često prisutan u oblicima koji su slabo pokretni ili kemijski vezani u tlu, posebno u alkalnim ili jako oštećenim tlima. Mikorizni micelij može pristupiti tim skupovima fosfora i prenijeti ih u biljku, značajno poboljšavajući usvajanje hranjivih tvari.

Mehanizmi poboljšane apsorpcije hranjivih tvari

Mehanizmi kojima mikorize poboljšavaju unos hranjivih tvari su i fizički i kemijski .

Fizički mehanizmi

Mikorizne hife su mnogo manjeg promjera čak i od najfinijeg biljnog korijenja. To im omogućuje:

• Istražite mikropore tla nedostupne korijenju

• Proširiti se nekoliko centimetara do metara izvan zone iscrpljivanja korijena

• Višestruko povećajte efektivnu površinu korijenske zone

Kemijski mehanizmi

Stanične membrane gljiva se bitno razlikuju od biljnih membrana. Mikorizne gljive mogu izlučivati ​​organske kiseline i enzime koji:

• Mobilizira vezane hranjive tvari

• Istisnite ione iz čestica tla

• Povećava topljivost hranjivih tvari u rizosferi

Ovi mehanizmi čine mikorizu posebno korisnom u tlima siromašnim hranjivim tvarima, zbijenim ili kemijski zahtjevnim tlima .

Otpornost na bolesti i tolerancija na stres

Biljke kolonizirane mikoriznim gljivama često su otpornije na:

• Patogeni koji se prenose tlom

• Stres uzrokovan sušom

• Slanost

• Toksičnost teških metala

Ove koristi proizlaze iz više međusobno povezanih čimbenika, uključujući poboljšanu apsorpciju vode i minerala, promijenjene obrasce izlučivanja korijena, fizičku okupaciju mjesta infekcije i poboljšanu aktivaciju obrambenih putova biljaka.

Uloga u kolonizaciji neplodnih i degradiranih tala

Biljke uzgojene u sterilnim tlima ili umjetnim medijima za rast često slabo uspijevaju osim ako se ne uvedu mikorizne gljive. Bez kolonizacije gljivicama, unos hranjivih tvari - posebno fosfora i mikronutrijenata - često je znatno ograničen.

U ranim sukcesijskim okruženjima i degradiranim krajolicima, odsutnost mikoriznih gljiva može značajno usporiti uspostavljanje i rast biljaka. Mikorize igraju ključnu ulogu u obnovi tla , olakšavajući uspostavljanje vegetacije i pokrećući procese kruženja hranjivih tvari.

Ključne prednosti i agronomski značaj mikorize

Mikorize se općenito smatraju jednim od najučinkovitijih prirodnih bioloških sustava za povećanje produktivnosti uz održavanje održivosti. Tijekom desetljeća istraživanja, njihove su koristi dosljedno dokumentirane kod svih usjeva i ekosustava.

Glavne prednosti uključuju:

• Proširenje zona apsorpcije hranjivih tvari daleko izvan korijenovog sustava

• Poboljšana apsorpcija fosfora i nepokretnih mikronutrijenata poput cinka, bakra, željeza, molibdena, kobalta i magnezija

• Povećane stope fotosinteze i proizvodnja biomase

• Povećana tolerancija na sušu, slanost, vrućinu i stres od teških metala

• Povećana otpornost na patogene koji se prenose tlom i korijenjem

• Poboljšana agregacija tla i strukturna stabilnost

• Doprinos dugoročnoj plodnosti tla i obnovi zemljišta

Mikorizne gljive su također jedinstveno otporne. One proizvode strukture u stanju mirovanja poput spora koje im omogućuju preživljavanje nepovoljnih uvjeta okoline i nastavak aktivnosti kada se uvjeti poboljšaju.

Ekološka širina i prilagodljivost

Mikorize pokazuju izvanrednu ekološku prilagodljivost. Pojavljuju se u okruženjima koja se kreću od pustinja i tropskih šuma do umjerenih poljoprivrednih sustava i arktičkih ekosustava. Jedna mikorizna vrsta može se povezati sa širokim rasponom biljnih domaćina, doprinoseći stabilnosti i produktivnosti ekosustava u različitim uvjetima.

Mikoriza i održiva poljoprivreda

Mikorize su jedini gljivični sustav koji je široko prepoznat kao bio-gnojivo , zbog svoje dosljedne i izravne uloge u apsorpciji hranjivih tvari. Poboljšanjem učinkovitosti hranjivih tvari, mikorize mogu smanjiti ovisnost o kemijskim gnojivima - ponekad i znatno - uz održavanje ili poboljšanje performansi usjeva.

Također podržavaju očuvanje tla stabiliziranjem agregata, smanjenjem erozije i obnavljanjem degradirane produktivnosti zemljišta.

Zaključak

Mikoriza nije dopunska značajka rasta biljaka - to je temeljni biološki sustav koji podupire usvajanje hranjivih tvari, strukturu tla, otpornost biljaka i stabilnost ekosustava. Proširivanjem funkcionalnog korijenovog sustava i integracijom biljaka u složene mreže tla, mikorize omogućuju održivu produktivnost i u prirodnim i u poljoprivrednim sustavima.

Podržavanje mikorizne funkcije stoga nije opcionalno za dugoročno zdravlje tla i otpornost usjeva - ono je ključno.

Reference i izvori

Smith, SE i Read, DJ (2008.). Mikorizna simbioza (3. izdanje). Akademska naklada.
https://www.sciencedirect.com/book/9780123705266/mycorrhizal-symbiosis

Brundrett, MC i Tedersoo, L. (2018). Evolucijska povijest mikoriznih simbioza i globalna raznolikost biljaka domaćina. Novi fitolog, 220(4), 1108–1115.
https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.14976

van der Heijden, MGA, Martin, FM, Selosse, MA, & Sanders, IR (2015.). Ekologija i evolucija mikorize. Novi fitolog, 205(4), 1406–1423.
https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.13288

Organizacija Ujedinjenih naroda za hranu i poljoprivredu (FAO). Bioraznolikost tla i usluge ekosustava.
https://www.fao.org/soils-portal/soil-biodiversity/en/

Izvor fotografije i zasluge: Premier Tech. https://www.pthorticulture.com/en-us/training-center/mycorrhizae-and-plants-make-great-allies i Wikipedia Commons.

Mikoriza na Wikipediji: https://en.wikipedia.org/wiki/Mycorrhiza