Симбионты растений

Одна из важных проблем генной инженерии - освоение фиксации азота. Трудность ее решения состоит в совершенно различной регуляции генов в бактериальных и растительных клетках. Процессы, протекающие в азот-фиксирующих бактериях и их симбионтах - растениях - анаэробные и аэробные соответственно. [c.63]

Отнощения между клубеньковыми бактериями и бобовыми растениями можно определить как мутуализм, т. е. такой вид симбиоза, при котором оба симбионта извлекают выгоду из сожительства растение получает азот, клубеньковые бактерии — углеродсодержащие вещества и минеральные соли. Показана способность различных видов клубеньковых бактерий фиксировать N2 без какой-либо связи с растительными клетками. Для этого необходимо обеспечить клубеньковые бактерии подходящими источниками углерода (преимущественно пентозами), минимальным количеством фиксированного азота и промежуточными соединениями ЦТК. Свободноживущие клубеньковые бактерии синтезируют свой собственный гемоглобин, отличающийся структурно, но не функционально от леггемоглобина. [c.167]

У многих насекомых в кишечнике или в особых его придатках обитают в качестве симбионтов инфузории, дрожжи и бактерии. Они могут быть там внеклеточными симбионтами или же находиться в клетках специализированных тканей. О функции этих микроорганизмов нетрудно догадаться, особенно в тех случаях, когда их хозяева питаются трудно разлагаемыми веществами (как, например, термиты, питающиеся древесиной) или же потребляют несбалансированную пищу (как многие тли и клопы, сосущие соки растений). Симбионты либо выполняют пищеварительную функцию, либо поставляют хозяину необходимые ему дополнительные вещества (стероиды, витамины, аминокислоты), В то время как морфолого-анатомическое изучение симбиоза у насекомых продвинулось далеко вперед (в основном благодаря работам П, Бюхнера), физиолого-биохимические исследования пока мало что дали-в основном из-за того, что не удавалось выращивать симбиотические микроорганизмы вне хозяина. [c.514]

Количества азота, выведенные денитрифицирующими бактериями из биосферы, компенсируются процессами фиксации азота из атмосферы азотфиксирующими бактериями. Последние подразделяются на две группы живущие самостоятельно и живущие в симбиозе с высшими растениями или с насекомыми. Первая группа бактерий фиксирует примерно 10 кг га. Симбионты высших растений фиксируют значительно большие количества азота. Так, симбионты бобовых культур фиксируют до 350 кг/га. С осадками выпадает азота порядка нескольких килограммов на гектар. [c.10]

Поспелов В. П. Микроорганизмы-симбионты и их отношение к болезням насекомых,- Защита растений от вредителей, 1929, т. 6, № 1—2, с. 13—20. [c.279]

Установление между паразитом и хозяином непосредственного контакта приводит, по существу, к возникновению нового сложного организма . Организм этот — растение во взаимодействии с паразитом — не является простой суммой свойств его компонентов, присущих последним до установления взаимодействия. Он представляет собой результат очень сложного взаимовлияния симбионтов, в основе которого лежит свойственная каждому из них специфическая норма реагирования на вмешательство. [c.23]

Резюмируя, можно сказать, что в ходе эволюции паразитизм мог возникать многими и разнообразными путями. Среди этих путей надо упомянуть и самый древний, восходящий к эпохе возникновения первичных организмов, и приспособление гетеротрофных сапрофитных организмов к использованию питательных веществ живых растений, и появление паразитических свойств у одного из симбионтов, и переход автотрофных организмов к паразитизму в результате более или менее случайных обстоятельств, как это происходит у цветковых паразитов. Различия путей эволюционного развития, приводящих к паразитизму, находят свое отражение в многообразии форм паразитических отношений. [c.29]

Уже неоднократно подчеркивалось, что в результате установления интимного физиологического контакта между высшим растением и гетеротрофом возникает качественно новая биологическая система — инфицированное растение. Свойства последнего представляют собой результат взаимовлияния симбионтов, в основе которого лежит характерная для каждого из них норма реагирования на вмешательство со стороны другого партнера. [c.226]

Считается что Л растений выполняют ф-ции запасного и связующего материала семян осуществляют транспорт углеводов и защиту от бактерий и грибов, участвуют в распознавании и прикреплении бактерий-симбионтов (напр., азотфиксирующих бактерий) к корневым волоскам растения-хозяина. Предполагают, что зоолектины участвуют в механизмах клеточного взаимодействия и узнавания, связывания и удаления из кровотока деградированных глико-протеинов. [c.586]

Вступая в симбиотические отношения с растениями, штаммы Rhizobium стимулируют образование на их корнях клубеньков, где и происходит размножение этих бактерий и фиксация азота. Разумно бьию предположить, что, если с помощью методов генной инженерии удастся создать бактерии, способствующие образованию большего количества клубеньков, конкурентоспособность инокулирующих штаммов Rhizobium в борьбе за место на корнях растений-симбионтов повысится по сравнению со штаммами дикого типа. К сожалению, обнаружилось, что в образовании клубеньков участвует множество разных генов, и эта сложность затрудняет проведение соответствующих молекулярно-генетических экспериментов. [c.328]

Некоторые фототрофные эубактерии существуют в ассоциациях с другими организмами. Таковы ассоциации ряда зеленых серобактерий с хемоорганотрофными бактериями, прохлорофит с асцидиями, цианобактерий с грибами, мхами, папоротниками, водорослями, высшими растениями. Если в симбиозах один из компонентов — азотфиксирующие цианобактерии, они в первую очередь снабжают партнера связанным азотом. В других случаях конкретная природа связей между симбионтами неясна. [c.325]

Яркими природными симбиотическими ассоциациями типа мутуализма являются лишайники, где партнерами выступают цианобактерии (или зеленые водоросли) и грибы, муравьи-термиты и некоторые грибы, микробы рубца жвачных животных, грибы-микоризообразователи и соответствующие растения, нитрифицирующие бактерии-симбионты в клубеньках бобовых растений, отдельные представители нормальной микрофлоры кишечника человека, некоторые бактерии — эндосимбионты внутри клеток простейших, и т д [c.237]

К настоящему времени практически решена проблема увеличения nif-генов в микробах — азотофиксаторах, являющихся симбионтами донника (Rh. meliloti). За счет этого заметно усиливается азотофиксация и, как следствие, повышается урожайность растения — хозяина (рис. 149). [c.518]

Третий тип питания — голофитный присущ очень немногим простейшим, в клетках которых есть хлорофилл. Автотрофное питание этих протозоа полностью соответствует автотрофному питанию зеленых растений. Они усваивают углекислоту посредством своего хлорофилла либо живут в симбиозе с зеленой одноклеточной водорослью, которая посредством фотосинтеза снабжает органическими соединениями простейших симбионтов. [c.80]

Наличие прочной, относительно непроницаемой клеточной стенки определяет специфику взаимодействия растительных клеток друг с другом, а также с окружающей средой. Все живые клетки растения связаны между собой пмзмодесмами-миниатюрными регулируемыми цитоплазматическими каналами, выстланными плазматической мембраной, которые пронизывают клеточные стенки и обеспечивают переход многих растворенных веществ из клетки в клетку. Таким образом, все ясивые протопласты растительного организма составляют единую систему-так называемый симпласт. Остальное пространство, занятое клеточными стенками и отмершими пустыми клетг ками, по которым в растении транспортируется большая часть воды, называют апопластом. Фотосинтезирующие клетки производят сахара, которые переходят во все остальные органы и ткани растения через живые клетки флоэмы, составляющие часть симпласта. Клетки корней поглощают из почвы воду и растворенные минеральные вещества, транспортируемые затем к листьям через отмершие клетки ксилемы, т. е. часть апопласта. Почти весь азот, содержащийся в связанном виде в живых организмах, происходит в конечном счете из азота атмосферы азот воздуха фиксируется прокариотами, многие из которых образуют сложные симбиотические ассоциации с корнями растений. Явления специфического узнавания растительных клеток-взаимодействие растений с бактериями-симбионтами и с различными патогенами, избирательность при опылении цветковых растений и т.п.-обусловлены, видимо, узнаванием молекул, содержащих специфические последовательности сахарных остатков. Полагают, что в этих процессах узнавания участвуют лектины-весьма распространенные белки, опознающие те или иные сахара. [c.181]

Иной способ фиксации азота свойствен растениям семейства бобовых, к которому относятся горох, фасоль, клевер и люцерна. Этот способ фиксации-его называют симбиотической азотфиксацией-основан на взаимодействии растения-хозяина с бактериями-симбионтами, обитающими в его корневых клубеньках. Ферменты, участвующие в фиксации азота, принадлежат клубеньковым бактериям, но и растение в свою очередь поставляет для этого процесса некоторые необходимые компоненты, которые у бактерий отсутствуют (рис. 22-27). Наряду с бобовыми способностью фиксировать атмосферный азот обладают и некоторые другие виды растений однако подавляющее большинство небобовых растений и все виды животных такой способности лишены. [c.675]

Рис. 22-27. Корневые клубеньки одного из бобовых растений согтсиЬш), в которых идет процесс фиксации азота. Осуществляющие фиксацию азота бактерии-симбионты образуют большие скопления, тесно связанные с клетками корня. Эти клетки поставляют бактериям некоторые факторы, необходимые для фиксации азота, в частности леггемоглобин, обладающий очень высоким сродством к кислороду. Кислород-мощный ингибитор нитро-геназы.

Первые следы жизни относятся к периоду более 3 млрд. лет назад это были микроорганизмы, которые преобладали в биосфере Земли до периода около 0,5 млрд. лет назад. Таким образом, прокариоты не только стоят у истоков земной жизни, из них не только развилось все многообразие эукариотических форм, но они и после этого существовали всегда. Высшие формы жизни на прртяжении своей эволюции никогда не были одиноки их постоянно либо теснили, либо поддерживали вездесущие одноклеточные организмы. Среди современных высших форм жизни есть и такие, которые утвердились не только в борьбе с себе подобными, но и во взаимоотношениях с микроорганизмами. У многих организмов в процессе эволюции выработались терпимые, партнерские отношения - мутуалистический симбиоз. Часть этой главы (разд, 17.2) будет специально посвящена микроорганизмам как симбионтам других микроорганизмов, растений и животных. [c.501]

Мы уже рассматривали ассоциацию растений с азотфиксируюшдми эндо- или эктосимбиотическими бактериями (разд. 13.1). Симбиоз видов Rhizobium с клетками бобовых растений в корневых клубеньках относится к наиболее дифференцированным симбиотическим взаимоотношениям. Он служит прекрасным примером развития тесной ассоциации внутриклеточного симбионта с клеткой-хозяином это один из важнейших фактов, подкрепляющих гипотезу об эндосимбиотическом происхождении некоторых клеточных органелл (с. 26). [c.513]

Виды Rhizobium заражают корни бобовых и вызывают образование клубеньков, внутри которых они развиваются как внутриклеточные симбионты и фиксируют атмосферный азот. Клетки бактерий проникают в корневые волоски бобовых и передвигаются внутрь корня по специальной трубочке, инфекционной нити . Эта нить, как считают, образуется за счет инвагинации клеточной мембраны, откуда она продолжается до кортекса корня. Здесь ризобактерии заражают клетки и стимулируют их деление для образования молодых клубеньков. Когда-то считалось, что инвазия имеет место только в тетраплоидных клетках, но некоторые данные позволяют думать, что это не единственный случай [551]. Деление происходит также в клетках перед проникновением инфекционной нити. В молодых клубеньках бактерии выглядят преимущественно как палочки, но позднее образуют различные формы, становясь сферическими, ветвистыми или булавообразными такие формы известны как бактероиды [552]. Эти бактероиды собираются в группы и окружаются мембраной хозяина, образуя клубенек. Когда клубеньки образованы большим числом специфических ризо-бактерий, присутствующих в растении-хозяине, происходит деформация корневых волосков с их последующим ветвлением , или завиванием [553]. [c.277]

В природе, кроме паразитизма, наблюдаются симбиотические взаимоотношения между грибами и растениями, при которых оба симбионта извлекают пользу. Например, сожительство грибов микоризообразователей с корнями высших растений. [c.48]

Симбиотические микроорганизмы часто составляют важнейшую часть микрофлоры кишечника животных, синтезируя для хозяина дополнительные вещества, не содержащиеся в продуктах питания. Еще один пример — симбионты в ризосфере растений, обеспечивающие их питание. Проникание чужеродных микроорганизмов-антаго-нистов как в микрофлору кишечника, так и в ризосферу может привести к серьезным нарушениям или патологическим изменениям в организме. [c.146]

Цианобактерии часто существуют в симбиозах с высшими растениями (водный папоротник Azolla + АпаЬаепа) и грибами (лишайники), а представители рода Pro hloron являются симбионтами асцидий. [c.203]

Считалось, что такие диазотрофы способны фиксировать азот только в симбиозе. В настоящее время показано, что если снизить парциальное давление кислорода, то симбионты смогут фиксировать азот и в чистой культуре, без растения-хозяина. Однако симбиотическая азотфиксация значительно эффективнее. Возникает вопрос, как симбионты находят друг друга Обнаружено, что растения выделяют белковые аттрактанты-лектмнь/, имеющие сродство к микробным полисахаридам, а микроорганизмы могут синтезировать стимуляторы роста растений (гетероауксины, ин-долилуксусную кислоту). [c.212]

Выделение микроорганизмов из экологических ниш и проблемы, связанные с некультивируемыми формами. По некоторым оценкам, исследователи могут культивировать меньше 0,1 % всего микробного разнообразия. Десятки тысяч видов микроорганизмов, живущих как симбионты животных и растений, нуждаются в выделении и идентификации. Хотя многие из таких микроорганизмов относят к так называемым некультивируемым и таким образом остающимся недоступными классическим микробиологическим методам идентификации, существует несколько способов, позволяющих оценить их разнообразие и распространение. Такие методы объединяют прямые микроскопические наблюдения и различные приемы на основе молекулярной диагностики, включая амплификацию диагностирующих последовательностей генома, кодирующих синтез молекулы 168 рРИК для последующей их расшифровки. [c.245]

Растения лучше всего сохранять in situ ( на месте ), т. е. в их природном местообитании. Это позволит поддерживать максимальную по размерам популяцию с минимальными затратами сил и средств. Кроме того, таксон будет продолжать свою коэволюцию с опылителями, симбионтами, конкурентами и фитофагами, что не позволит снизиться его адаптивному потенциалу. [c.439]

Способность к тесному взаимодействию с растениями выявлена во всех группах азотфиксаторов, за исключением архебактерий. Азотфиксирующие микробы, которые вступают в симбиоз с растениями, могут быть разделены на три группы 1) внутриклеточные симбионты Rhizobium, [c.163]

Диалог симбионтов с защитньши системами хозяина. При образовании симбиоза у бобовых растений индуцируется ряд процессов, весьма сходных с защитными реакциями, наблюдаемыми при внедрении патогенных микробов. Это синтез флавоноидов, фенолов, хитиназ, каллозы и пероксидаз. Однако в клубеньках эти реакции выражены не столь сильно, как при инфицировании патогенами, и их результатом является не инактивация микроорганизмов, а регуляция их размножения и метаболической активности. Это происходит потому, что в процессе развития симбиотической системы наблюдается тонко сбалансированное взаимодействие бактерий с защитными системами растений. [c.176]

Вместе с тем известно большое количество симбионтов, оказывающих друг на друга стимулирующее влияние, но способных к самостоятельному развитию. К ним относятся, например, взаимоотношения растений с почвенными микроорганизмами, играющими огромную роль в питании высших растений (микориза, бакте-риориза). [c.7]

Характер взаимоотношений симбионтов не является стабильным. Изменение внешних условий может различно сказываться на каждом из партнеров, ослабляя одного и благоприятствуя другому. В результате симбиотические отношения могут переходить в паразитические. Так, например, клубеньковые бактерии и бобовые растения известны как типичные симбионты. Однако отношения между партнерами могут принимать различные формы, зависящие от физиологического состояния растения и микроорганизма. При ослабленности бактериальных клеток они, проникнув в корни растения, не развиваются в них, а подвергаются растворению. В этом случае растение выступает в роли паразита. Напротив, при ослаблении растения, например при недостаточном освещении, клубеньковые бактерии бурно размножаются, нанося определенный вред растению. При этом, как экспериментально показано Торнтоном (Thornton а. Hugh, 1934), бактерии, распространяющиеся по межклетникам, разрушают цитоплазму и клеточные ядра. При переходе бактерий к паразитизму клубеньки изменяют форму, остаются недоразвитыми и перестают фиксировать атмосферный азот. [c.14]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология