REKLAMA


 

REKLAMA


 

Związek korzystny dla każdej ze stron? Tak, to możliwe. Zjawisko ścisłego współżycia dwóch gatunków, z których każdy odnosi sukces, nie szkodząc, a często nawet pomagając drugiemu organizmowi, jest powszechne w przyrodzie. Jednak prawdziwy majstersztyk to mykoryza, podczas której w szczególny sposób splatają się losy korzeni roślin i strzępek grzybów


Rudawska_Maria

Autorami tekstu są

Maria Rudawska

Instytut Dendrologii, Polska Akademia Nauk, Kórnik
e-mail: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.  

 

Prof. dr hab. Maria Rudawska jest kierownikiem Pracowni Badania Związków Symbiotycznych w Instytucie Dendrologii PAN w Kórniku, gdzie wraz z zespołem zajmuje się badaniami nad zbiorowiskami grzybów ektomykoryzowych w ekosystemach leśnych oraz wybranymi zagadnieniami mykoryzy arbuskularnej u drzew. 

 

Leski_Tomasz

Tomasz Leski
Instytut Dendrologii, Polska Akademia Nauk, Kórnik
e-mail: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.  

 

Dr hab. Tomasz Leski jest adiunktem w Pracowni Badania Związków Symbiotycznych w ID PAN w Kórniku. Jego zainteresowania badawcze skupiają się na związkach ektomykoryzowych naszych najważniejszych drzew leśnych. W swoich badaniach wykorzystuje zaawansowane techniki biologii molekularnej. 

 


Mykoryza to dosłownie grzybokorzeń (z greckiego mykes – grzyb, rhiza – korzeń). Pojęcie to określa bardzo ścisły (symbiotyczny), wzajemnie korzystny (mutualistyczny) związek pomiędzy wyspecjalizowanymi w symbiozie grzybami glebowymi, tzw. grzybami mykoryzowymi, i korzeniami roślin. Asocjacje mykoryzowe należą do najbardziej rozpowszechnionych związków symbiotycznych na Ziemi i są w świecie roślin regułą. Można je odnaleźć we wszystkich ekosystemach i na wszystkich ważnych gatunkach roślin. Tylko bardzo nieliczne rośliny pozbawione są symbiozy mykoryzowej (np. Chenopodiaceae, Brasicaceae, Caryophyllaceae, Juncaceae). Powszechnie uważa się, że przejście roślin fotosyntetyzujących ze środowiska wodnego na ląd – jeden z najważniejszych etapów w ewolucji królestwa roślin – nie byłoby możliwe bez udziału grzybów symbiotycznych. W tym procesie rośliny napotkały istotne problemy związane z pobieraniem wody oraz niedoborem składników mineralnych, głównie fosforu. Rośliny przełamały te trudności, tworząc mutualistyczne asocjacje z grzybami, w których partner roślinny i grzybowy wykazują komplementarne przystosowania do życia na lądzie. Strzępki grzybniowe są doskonale przystosowane do wielokierunkowej penetracji substratu glebowego i pobierania wody oraz soli mineralnych, a ponadto niektóre grzyby symbiotyczne wykazują zdolności trawienia skały macierzystej i uwalniania nierozpuszczalnych składników pokarmowych. Z kolei rośliny są doskonale przystosowane do przeprowadzania procesu fotosyntezy, który dostarcza fotoasymilatów m.in. do zaopatrywania partnera grzybowego.

 

Obecnie rozpoznaje się siedem typów symbiozy mykoryzowej: arbuskularną, ektomykoryzę, ektendomykoryzę, mykoryzę wrzosowatych, arbutoidalną, monotropoidalną i mykoryzę storczykowatych. Każda z mikoryz związana jest z klimatem, ekosystemem i środowiskiem glebowym o odmiennej charakterystyce. W zróżnicowanych warunkach środowiskowych selekcja naturalna faworyzowała rozwój swoistych i rozróżnialnych zbiorów cech określających zakres funkcji różnych typów symbiozy mykoryzowej. Zarówno strukturalne, jak i funkcjonalne aspekty symbiozy mykoryzowej różnią się między poszczególnymi typami i ekosystemami, w których występują.

 

Najbardziej rozpowszechnioną symbiozą roślinną, obecną u 80-90% roślin, jest mykoryza arbuskularna. Tworzą ją prymitywne grzyby o wielojądrowych strzępkach niepodzielonych przegrodami. Różnorodność gatunkowa grzybów arbuskularnych jest stosunkowo niewielka i obejmuje około 220 gatunków skupionych w jednej gromadzie Glomeromycota. Wszystkie arbuskularne grzyby mykoryzowe są tzw. obligatoryjnymi biotrofami, tzn. mogą się rozwijać tylko w kontakcie z żywymi korzeniami roślin, całkowicie bowiem zależą od źródła węgla pochodzącego od partnera roślinnego. Arbuskularne grzyby mykoryzowe towarzyszą roślinności morskiej, wydmowej, leśnej i alpejskiej – ponad 250 000 gatunkom lądowych roślin naczyniowych we wszystkich strefach klimatycznych. Mykoryza arbuskularna występuje na roślinach okryto- i nagozalążkowych, a także sporofitach paproci i widłaków, a nawet gametofitach niektórych wątrobowców i paprotników. Z reguły ma charakter obligatoryjny, czyli jej obecność warunkuje prawidłowy wzrost i rozwój partnera roślinnego. Mykoryzę arbuskularną spotykamy u większości roślin zielnych, w tym wielu ważnych roślin uprawnych takich jak pszenica, kukurydza, ryż, soja, a także u winorośli i drzew owocowych. Mykoryza arbuskularna uważana jest za najstarszą symbiozę mykoryzową, towarzyszącą roślinom od ponad 450 ml lat.

 

Drugą co do znaczenia i rozpowszechnienia w świecie roślin jest symbioza ektomykoryzowa. Jest znacznie młodsza niż mykoryza arbuskularna – pierwsze ektomykoryzy powstały najprawdopodobniej w okresie jurajskim, około 200 milionów lat temu, czyli wraz z pojawieniem się pierwszych roślin z rodziny sosnowatych (Pinaceae). Najstarsze szczątki kopalne ektomykoryz pochodzą z bogatych w krzemionkę skał osadowych, znalezionych niedaleko miejscowości Princeton w Kolumbii Brytyjskiej w Kanadzie. Znaleziono tam doskonale zachowane fragmenty dychotomicznych mykoryz sosny, datowane na około 50 milionów lat. Ze względu na bardzo delikatną strukturę grzybni szczątki kopalne grzybów ektomykoryzowych są niezwykle rzadkie. Niemniej pozwalają na szacunkowe datowanie powstania grzybów z AgaricomycetesPezizales na około 200 i 150 ml lat, co w przybliżeniu odpowiada rozwojowi ektomykoryz u roślin. Analiza filogenetyczna roślin wskazuje, że symbioza ektomykoryzowa jest zjawiskiem, które w historii życia na Ziemi zachodziło wielokrotnie i niezależnie u różnorodnych grup roślin. Na podstawie filogenezy okrytonasiennych skonfrontowanej ze statusem mykoryzowym oszacowano, że do nabycia zdolności tworzenia ektomykoryz doszło co najmniej dwunastokrotnie. Dokładniejsza analiza przeprowadzona na podstawie danych dotyczących ponad 3600 gatunków (263 rodzin) roślin lądowych wskazuje, iż ewolucyjne zdarzenie nabycia zdolności do tworzenia ektomykoryz mogło wystąpić nawet 30-60 razy. Historia ewolucji roślin i grzybów może dostarczyć przesłanek do zrozumienia, jak doszło do wielokrotnego i równoległego wejścia w związki ektomykoryzowe. Rośliny, które je tworzą, związane są zazwyczaj ze środowiskami ubogimi w składniki mineralne. Z filogenetycznego punktu widzenia reprezentują linie wywodzące się z niektórych głównych kladów (czyli jednostek systematycznych) roślin lądowych, które żyły niegdyś w bogatszym środowisku. Z drugiej strony gatunki grzybów zaangażowane w symbiozę ektomykoryzową ewoluowały wielokrotnie od saprotroficznych przodków, dzięki czemu tworzą kilka lub kilkanaście niezależnych kladów. W obrębie Ascomycetes nabycie zdolności do wchodzenia w związki ektomykoryzowe nastąpiło niezależnie co najmniej czterokrotnie, natomiast w obrębie Basidiomycetes co najmniej sześciokrotnie.

 

Charakterystyczne struktury mykoryzy arbuskularnej (a, b)   i ektomykoryz (c-m)

 

Ewolucja symbiozy ektomykoryzowej może być rozumiana jako adaptacja głównych kladów roślin i grzybów do zmian klimatycznych i środowiskowych i/lub jako adaptacja do środowisk o niskiej dostępności składników odżywczych, a także jako obustronna odpowiedź (roślina i grzyb) na akumulację materii organicznej. Symbioza ektomykoryzowa umożliwiła kolonizację obszarów wcześniej niedostępnych ze względu na warunki klimatyczne i glebowe. Powstanie nowych nisz ekologicznych spowodowało z kolei gwałtowną równoległą radiację zarówno roślin, jak i ich partnerów grzybowych. Ewolucyjna plastyczność (wielokrotne, zbieżne nabycie zdolności do tworzenia symbiozy ektomykoryzowej) odzwierciedla oportunistyczny charakter tych związków jako wspólnych odpowiedzi roślin i grzybów na zmieniające się wyzwania środowiskowe. W porównaniu z mykoryzą arbuskularną, która stanowi najwcześniejszą, główną ewolucyjną innowację w rozwiązaniu problemu niedoborów wody i minerałów, ektomykoryza jest strategią stosunkowo młodą, krótkoterminową i mniej stabilną ewolucyjnie. Polifiletyczne pochodzenie grzybów ektomykoryzowych sugeruje potencjalną różnorodność funkcjonalną tych grzybów. Wydaje się, że zbieżna, wielokrotna ewolucja od saprotroficznych przodków odpowiada za ogromne zróżnicowanie cech fizjologicznych odpowiedzialnych za rozkład różnych frakcji martwej materii organicznej przez grzyby ektomykoryzowe. Zmienność szeregu innych cech istotnych dla funkcjonowania ektomykoryzy (np. dynamika populacji, strategie życiowe, odporność na stres) może również wynikać z polifiletycznego pochodzenia związków ektomykoryzowych.

 

Większość grzybów tworzących symbiozę ektomykoryzową to septowane grzyby podstawkowe (Basidiomycota), z nieco mniejszym udziałem grzybów workowych (Ascomycota) i jednym rodzajem Endogone należącym do Zygomycota. Uważa się, że u wielu drzew i niektórych krzewów grzyby z Basidio- i Ascomycota częściowo zastąpiły prymitywne związki arbuskularne, przyczyniając się do kolonizacji terenów, na których gromadziła się materia organiczna (strefa umiarkowana i borealna półkuli północnej). Przyczyniły się do tego saprobiotyczne właściwości tych grzybów umożliwiające wykorzystanie organicznych związków azotu i fosforu i przekazywanie ich do partnera roślinnego. Liczbę grzybów ektomykoryzowych szacuje się na 6 do 25 tys. gatunków, spośród których zbadany jest tylko niewielki procent. Każdy gatunek drzewa może wchodzić w związki ektomykoryzowe nawet z kilkuset gatunkami grzybów. Pewne gatunki grzybów, tzw. generaliści, tworzą ektomykoryzy ze wszystkimi partnerami roślinnymi, natomiast niektóre inne, tzw. specjaliści, tworzą ektomykoryzy z drzewami należącymi do pojedynczych rodzajów, a nawet gatunków. Obecnie symbioza ektomykoryzowa stanowi istotny komponent ekosystemów leśnych strefy borealnej, umiarkowanej i śródziemnomorskiej. W tych regionach grzyby ektomykoryzowe związane są obligatoryjnie z drzewami należącymi do rodzin Pinaceae, Abietaceae, Fagaceae, Tiliaceae, BetulaceaeMyrtaceae. Drzewa z rodzin Salicaceae i niektóre Rosaceae tworzą zarówno mykoryzę arbuskularną, jak i ektomykoryzy, podobnie jak rodzaj Alnus (Betulaceae). Ponadto grzyby ektomykoryzowe mogą występować w Afryce, gdzie pewne rodziny, np. Dipterocarpaceae, są wyłącznie ektomykoryzowe. Symbioza ektomykoryzowa dotyczy ona także części obszaru Ameryki Południowej, lasów deszczowych Indii i Indonezji oraz zbiorowisk leśnych Australii.

 

Królestwo grzybów jest jedną z najbardziej zróżnicowanych grup organizmów żywych na Ziemi. Grzyby mykoryzowe stanowią niezwykle istotną, choć niewielką pod względem liczby gatunków część tego królestwa. Dzięki bliskim związkom z roślinami osiągnęły niewątpliwie sukces ewolucyjny i zajmują obecnie niemal wszystkie środowiska lądowe, warunkując prawidłowy wzrost i rozwój roślin na całej kuli ziemskiej.

 

 


Academia nr 4 (40) 2014

 

 

Oceń artykuł
(0 głosujących)

Tematy

agrofizyka antropologia kultury antropologia społeczna archeologia archeometalurgia architektura Arctowski arteterapia astrofizyka astronomia badania interdyscyplinarne behawioryzm biochemia biologia biologia antaktyki biologia płci biotechnologia roślin borelioza botanika chemia chemia bioorganiczna chemia fizyczna chemia spożywcza cywilizacja demografia edukacja ekologia ekologia morza ekonomia energia odnawialna etnolingwistyka etnomuzykologia etyka ewolucja fale grawitacyjne farmakologia filozofia finansowanie nauki fizyka fizyka jądrowa gender genetyka geochemia środowiska geoekologia geofizyka geografia geologia geologia planetarna geoturystyka grafen historia historia idei historia literatury historia nauki historia sztuki humanistyka hydrogeologia hydrologia informatyka informatyka teoretyczna internet inżynieria inżynieria materiałowa język językoznawstwo kardiochirurgia klimatologia kobieta w nauce komentarz komunikacja kosmologia kryptografia kryptologia kulinaria kultoznawstwo kultura lingwistyka literatura literaturoznawstwo matematyka medycyna migracje mikrobiologia mineralogia mniejszości etniczne mniejszości narodowe modelowanie procesów geologicznych muzykologia mykologia na czasie nauka obywatelska neurobiologia neuropsychologia nowe członkinie PAN 2017 oceanografia ochrona przyrody orientalistyka ornitologia paleobiologia paleontologia palinologia parazytologia PIASt politologia polityka społeczna polska na biegunach prawo protonoterapia psychologia psychologia zwierząt punktoza Puszcza Białowieska robotyka rozmowa „Academii” seksualność smog socjologia szczepienia sztuka technologia wieś w obiektywie wulkanologia zastosowania zdrowie zoologia zwierzęta źródła energii żywienie

Komentarze

O serwisie

Serwis naukowy prowadzony przez zespół magazynu Academia PAN.Academia Zapraszamy do przysyłania informacji o badaniach, aktualnie realizowanych projektach naukowych oraz imprezach popularyzujących naukę.

 

Dla użytkowników: Regulamin

Pliki cookies

Informujemy, że używamy ciasteczek (plików cookies) w celu gromadzenia danych statystycznych, emisji reklam oraz prawidłowego funkcjonowania niektórych elementów serwisu. Pliki te mogą być umieszczane na Państwa urządzeniach służących do odczytu stron, a korzystając z naszego serwisu wyrażacie Państwo zgodę na używanie cookies, zgodnie z aktualnymi ustawieniami przeglądarki.

Więcej informacji o celu używania i zmianie ustawień ciasteczek w przeglądarce: TUTAJ

Wydanie elektroniczne

Kontakt

  • pisz:

    Redakcja serwisu online
    Academia. Magazyn Polskiej Akademii Nauk
    PKiN, pl. Defilad 1, pok. 2110
    (XXI piętro)
    00-901 Warszawa

  • dzwoń:

    tel./fax (+48 22) 182 66 61 (62)

  • ślij:

    e-mail: academia@pan.pl