Фитопатогенные и микоризообразующие грибы на корнях деревьев, кустарников, многолетних травянистых растений

Phytopathogenic and mycorrhiza-forming fungi on the roots of trees, shrubs, perennial herbaceous plants

Zula Akhmadova

4-year student of the Department of Botany, Zoology and General Biology, Institute of Living Systems, North-Caucasian Federal University, Russia,, Stavropol

Аннотация. Грибы играют важную роль в жизни высших растений. Они могут быть причиной болезни и смерти растения, а могут буквально дать ему новую жизнь. В статье рассматриваются болезни корневой системы растений, вызванные фитопатогенным влиянием грибов, а также примеры успешного взаимодействия микоризообразующих грибов с корнями высших растений.

Abstract.Mushrooms play an important role in the life of higher plants. They can be the cause of the disease and death of plants, but can literally give him a new life. The article deals with the diseases of the root system of plants caused by phytopathogenic influence of fungi, as well as examples of successful interaction of mycorrhiza-forming fungi with the roots of higher plants.

Ключевые слова: грибы, фитопатогены, симбиоз, деревья, болезни сельскохозяйственных культур.

Keywords: fungi, phytopathogens, symbiosis, trees, diseases of agricultural crops.

Изучение микоризообразующих грибов на корнях различных представителей растительного мира началось в 1881 году, когда русский ботаник Ф.М. Каменский, проводя изучение корневой системы некоторых видов растений, обнаружил интересный факт: корневые окончание очень часто имели в своем составе образования, которые были очень сильно похожи на нити грибницы. Впоследствии выяснилось, что это и была грибница, существовавшая в тесном симбиозе с корневой частью растений. Причем растения, на которых она располагалась, не только не выглядели больными и угнетенными, но имели пышный и здоровый вид. Следовательно, грибница не паразитировала на растении и никоим образом не мешала ему успешно расти и развиваться. Но тогда в чем был смысл подобного сосуществования гриба и высшего растения? Ф.М. Каменский, после серии наблюдений и опытов, сделал вывод, что подобное совместное существование было выгодно обоим симбионтам, полезно и растению, и грибу. Подобные грибницы были названы микоризами [1, с.14].

Микориза – это грибокорень. Наличие микоризы отмечается у более 90% цветковых растений. В природе симбиоз гриба и растения – обычное явление, одно из правил растительной жизни. Но, с долей юмора, можно сказать, что не все грибы одинаково полезны. И нередки случаи, когда взаимодействие растения с грибами для первого оканчивается плачевно. В данной статье мы коротко рассмотрим наиболее распространенные фитопатогенные грибы, наносящие заметный ущерб корневой системе культурных растений. Ну а в заключении рассмотрим случаи полезного симбиоза деревьев и микоризообразующих грибов.

Итак, первыми фитопатогенными грибами, попавшими в поле нашего зрения, станут представители Класса плазмодиофоромицетов (PLASMODIOPHOROMYCETES). Представителями этого класса являются облигатные внутриклеточные паразиты. Они вызывают опухоли различного рода на растениях. Собственно, явными паразитами являются два вида: Plasmodiophora brassicae и Spongospora subterranea. Первый – это возбудитель такого распространенного заболевания, как кила капусты. Кроме капусты, встречается на большинстве растений семейства Крестоцветные. Второй представитель – известная причина возникновения порошистой парши на картофеле. Оба паразита поражают корни, клубни, столоны растений. Правда, могут успешно развиваться преимущественно на кислых почвах. Главным признаком поражения этими фитопатогенами является уродливое разрастание корневой системы, ее гипертрофия, нарушающая правильное питание растение.

 Внешний вид корней капусты, пораженных Plasmodiophora brassicae представлен на рисунке 1. Бурное развитие заболевания наблюдается, когда температура окружающей среды начинает держаться выше 15°С.

Заметим, что на клубнях картофеля любит паразитировать еще один представитель грибов – Phytophthora erythroseptica. Это прямой возбудитель розовой гнили клубней.

Рисунок 1. Корни капусты, пораженные Plasmodiophora brassicae

Еще одним грозным фитопатогенным грибом является представитель порядка Хитридиевых, класса Хитридиомицетов – гриб Olpidium brassicae.

 Другое его название, известное многим садоводам и огородникам – «черная ножка». «Черная ножка» является внутриклеточным паразитом, его жертвой чаще всего становится рассада цветочных культур и капусты.

Заражение стремительно развивается в условиях повышенной влажности.

В течении буквально нескольких часов корневая шейка рассады чернеет, размягчается, рассада «падает» и погибает. Обычно среди массы рассады можно наблюдать несколько очагов болезни.

Если «черная ножка» вызывает почернение корневой шейки растений и поражение корней рассады, то грибы рода Scierotinia вызывают у растений болезни, известные под названием склеротиниозов. Sclerotinia sclerotiorum – это распространенный возбудитель белой гнили различных овощных культур.

Особенно часто поражает морковь, свеклу, томаты, огурцы, кабачки и другие популярные сельскохозяйственные культуры.

Но корневая гниль поражает не только овощные культуры. Есть свой возбудитель корневой гнили у злаков. Это болезни, возникновение которых провоцируют представители рода Офиоболус (Ophiobolus). В частности, это вид Ophiobolus graminis, поражающий корни пшеницы и ячменя. Заболевшие растения темнеют у основания, корни и нижняя часть стеблей подгнивают.

Кроме культурных злаков, этот гриб можно встретить и на злаках дикорастущих, например, на пырее.

Но грибы, провоцирующие возникновение корневых гнилей, развиваются не только на овощных культурах, злаках, травах. Поражаются и деревья. Так, на первом месте среди возбудителей корневой гнили у деревьев стоят такие грибы, как Корневая губка (Heterobasidion annosum) и всем известный съедобный Опенок осенний (Armillaria mellea). Корневую губку как сборный вид разделили на три самостоятельных вида: сосновую корневую губку (Heterobasidion annosum), еловую корневую губку (Heterobasidion parviporum) и пихтовую корневую губку (Heterobasidion abietinum).

Корневая губка является опаснейшим возбудителем бурой гнили центральных корней и сердцевины стволов разнообразных древесных пород.

Признаком заражения дерева становится изменение цвета его древесины.

Вначале она принимает фиолетовый оттенок, затем в ней начинают появляться округлые белые области, а затем развивается гниение с образованием пустот в стволе дерева. У хвойных пород, таких, например, как сосна и кедр, гнилостные процессы распространяются на высоту до 1 метра над поверхностью земли. У лиственных пород гниль может подниматься на высоту более десяти метров. Этот фитопатогенный гриб распространяется от больных деревьев на здоровые. Заражение деревьев происходит как путем распространения спор, так и при сращении под землей корней здоровых и больных растений. Эффективных мер борьбы с этим паразитом пока не разработано. Единственной мерой профилактики возникновения и распространения заболевания является недопущение загущенной посадки саженцев. Если уж заражение в посадках возникло, то остановить его может помочь санитарная рубка. Если степень заражения слабая – можно ограничиться выборочным уничтожением заболевших экземпляров. При средней степени заражения производят вырубку с последующим восстановлением насаждений. При сильном заражении – вырубают все деревья и проводят ряд дезинфицирующих почву мероприятий [3, с.114]. На рисунке 2 показана сердцевина дерева, пораженного корневой губкой.

Рисунок 2. Древесина дерева, пораженного корневой губкой Heterobasidion annosum

Опенок осенний (Armillaria mellea) – размещает свои плодовые тела на пнях, в районе корневой шейки и на выступающих частях корней мертвых или сильно ослабленных деревьев на радость любителям-грибникам. Но мало кто знает, что эти дары осеннего леса являются убийцами многих деревьев. Опенок формирует свои ризоморфы на поверхности пораженных корней и стволов деревьев в виде разветвленных шнуров красновато-бурого цвета, немного позже чернеющих. Эти шнуры-ризоморфы, в толще лесной подстилки, перебираются от одного дерева к другому. Жертвой опенка может стать дерево практически любой лесообразующей породы. Дерево, на котором они нашли приют поражается белой периферической гнилью. Гнилая древесина отделяется от здоровой выраженными черными линиями. Поражение ствола обычно поднимается не выше метра-полутора над уровнем почвы. То, насколько быстро опенок уничтожит дерево, зависит от размера жертвы и ее общего состояния. Молодые древостои возрастом десять-двадцать лет погибают быстро, за период 1-3 года. Взрослые и крупные деревья способны противостоят заражению дольше – десять и более лет. При этом болезнь принимает хронический характер. Дерево снижает свой ежегодный прирост и имеет угнетенный внешний вид. На рисунке 3 представлено еще живое дерево, пораженное опенком осенним (Armillaria mellea) [3, с.84].

Приведенная выше информация наводит на мрачные мысли относительно взаимоотношений грибов и деревьев, но не все так однозначно. Все-таки микориза – это симбиоз растений и почвенных грибов и взаимоотношения между грибами и растениями развивались, видоизменяясь, миллионы лет эволюции. Если вегетативные стадии развития грибов-микоризообразователей худо-бедно еще могут осуществляться без сожительства с деревом, то образование плодовых тел невозможно без участия этого партнера. Видимо гриб получает от дерева какие-то специфические вещества, стимулирующие процесс плодообразования.

Рисунок 3. Дерево, зараженное Опенком осенним (Armillaria mellea)

Вот почему в искусственной среде так и не представляется возможным выращивать в промышленных масштабах, подобно шампиньонам, белых грибов, маслят, подберезовиков и многих других. Эти грибы хранят верность своим деревьям, и полноценно жить и развиваться без них не могут.

Однако, не только грибы зависят от своих партнеров. Растения также зависят от своих соседей. Например, фактом является то, что сеянцы и молодые саженцы сосен и лиственниц без свойственных им спутников-грибов прижиться на новом месте не могут и чаще всего погибают. Вот почему, высаживая молодую сосенку, под ее корни необходимо поместить землю, взятую возле корней взрослых сосен в сосновом бору. Вместе с землей, под корни юного деревца попадут споры или части грибов-симбионтов сосен, которые дадут начало новой грибнице, без которой сосна жить не может.

Снабженные грибницей-симбионтом, молодые сосны прекрасно растут и развиваются.

В чем же причина такого тесного взаимодействия грибов и растений?

Прежде всего, это удивительна способность грибов извлекать необходимые им химические вещества из самых труднодоступных мест.

Приведем пример: грибница одной из разновидностей белого гриба способна извлечь фосфор из апатитов, калий – из слюды, и даже из доломитового известняка. Азот для построения своих тел грибы извлекают из остатков жизнедеятельности других организмов – из органических кислот, из спиртов и прочих соединений. Разлагая органику на составные части, гриб приносит ее в легко усваиваемой форме к корням растения, давая последнему дополнительное питание. В основном растения получают от своих симбионтов азот, калий и фосфор. А «накормив» свое растение, грибница получает от него взамен свою пищу – углеводы. При этом грибница, разрастаясь, без устали разыскивает новые источники питания. В основном она извлекает их из лесной подстилки.

Еще одной причиной развития симбиоза грибов с растениями явилась огромная всасывающая сила грибницы. Ее нити – гифы, пронизывая почву на площади иногда десятков квадратных метров, увеличивает всасывающую поверхность корня растения в 10–12 раз. Голый корень растения, за счет отращивания корневых волосков способен нарастить свою всасывающую силу только в 2-3 раза. Таким образом, развитая грибница, кроме питательных веществ, поставляет растениям еще и воду [4, с.116].

Растения семейства Орхидных за тысячи лет симбионтного развития с грибами даже утратили способность к половому размножению без соседства со специфическим микоризным грибком. Семена орхидей без воздействия спор и гиф этих грибков не могут прорасти, а если и прорастают, то в массе своей гибнут в первые дни своей жизни. Грибы, образующие микоризу орхидных, способны разлагать сложные органические вещества и снабжать корни продуктами их разложения.

Микориза бывает разных типов, но два из них - основные. К первому типу относится эктомикориза (наружная микориза). В этом случае гифы гриба оплетают корни растения толстым чехлом (гифовой мантией). Под влиянием гормонов, выделяемых грибом, молодые корни обильно ветвятся и окончания их утолщаются.

Более широкое, почти универсальное распространение имеет эндомикориза (внутренняя микориза). Ее можно наблюдать, например, у яблони, груши, земляники, томатов, злаков, орхидных и многих других видов.

Эндомикориза характерна для большинства цветковых растений [2, с.112].

У представителей семейства вересковых, например, у вереска, грушанки, клюквы, черники и других, образуется особая эндомикориза, занимающая промежуточное положение между типичной эктомикоризой лесных деревьев и высокоспециализированной микоризой орхидных.

Итак, подведем итоги нашего краткого обзора:

· фитопатогенные грибы – частые возбудители ряда серьезных болезней сельскохозяйственных культур и дикорастущих растений, деревьев, кустарников;

· несмотря на множество фитопатогенных видов грибов, в ходе эволюции и растения, и грибы выработали способность к взаимовыгодному симбиозу.

Это позволяет растениям увеличить потребление воды и питательных веществ, улучшить иммунитет и стрессоустойчивость к вредным факторам окружающей среды, ускорить развитие корневой системы и зеленой массы, грибница создает запас питательных веществ для своего растения.