Везикулярно-арбускулярная микориза

Корни растений в природных условиях никогда не бывают стерильными. На их поверхности всегда присутствует типичная для данного местообитания микрофлора, причем нередко корни бывают заражены почвенными патогенными микробами. Под действием некоторых непатогенных грибов формируются особые структуры; одни грибы, размножаясь, образуют вокруг мелких корешков чехол - эктомикоризу, другие, проникая в кортикальную ткань корней, образуют эндомикоризу. В результате устанавливаются симбиотические отношения, выгодные растениям-хозяевам. Эктомикоризы, образованные грибами-базидиомицетами и аскомицетами, обнаружены у некоторых деревьев и кустарников. Известна эндомикориаза под названием «везикулярно-арбускулярная микориза» (ВА): при ее образовании в покровных тканях формируются характерные структуры. Эта разновидность микориз особенно важна для сельского хозяйства. Микориза ВА, образуемая грибом-фикомицетом из семейства Endogonaceae, встречается особенно часто в большинстве почв всех климатических зон: она присуща большей части покрытосеменных, многим голосеменным, а также некоторым папоротникам и печеночникам.

Микориза ВА найдена у большинства важнейших видов сельскохозяйственных растений, она обычно встречается у важнейших культур из семейств Gramineae и Leguminoseae, но не найдена у видов семейства Cruciferae и сахарной свеклы. Значение ВА-микоризы в сельском хозяйстве определяется тем, что она помогает растениям поглощать из почвы фосфаты. Фосфат-ионы в почве не очень подвижны, и поэтому вокруг корней их часто недостает. Гифы микоризы, вырастающие из корневого мицелия и распространяющиеся за пределы области, где недостает фосфата, переносят его прямо в клетки хозяина. Растения со слабо развитой корневой системой, имеющие короткие торчащие корни с небольшим числом волосков (например, лук и цитрусовые), обычно не очень успешно поглощают фосфаты из почвы и «полагаются» в этом на ВА-микоризу.

Благодаря микоризам нередко существенно улучшается рост растений на почвах, бедных фосфором. При этом также увеличивается поступление микроэлементов, например цинка и меди. Выявлено, что концентрация гормонов роста в растениях с микоризой бывает выше, чем в ее отсутствие. Есть и другие преимущества; когда образование микоризы происходит в присутствии подходящих видов Rhizobium, у бобовых усиливаются образование клубеньков и азотфиксация.

Поскольку фосфатные удобрения приходится расходовать экономно, большое внимание сегодня уделяется тому, как эффективнее использовать преимущества ВА-микоризы в растениеводстве.

Выделение культуры микоризы происходит по следующему принципу. Почву, содержащую тонкие корешки, замачивают в воде и размешивают до разделения почвенных частиц, а затем процеживают через сито с отверстиями диаметром 500 - 600 мкм. Прошедшую сквозь сито киселеобразную массу перемешивают, встряхивают и дают постоять, чтобы осели грубые минеральные частицы, после чего пропускают через другое сито, с диаметром отверстий 70 - 100 мкм. Осадок на сите изучают под микроскопом. Такой способ отсеивания дает вполне хорошие результаты, поскольку покоящиеся споры эндофита диаметром 100 - 200 мкм превышают по размеру крупнейшие среди грибов. Этот метод особенно хорош для легких песчаных почв, так как при избытке органики в почве обнаружить споры бывает сложно. Морфологические признаки таких спор весьма своеобразны, и на них основана систематика этих грибов. Другой метод заключается в выделении спор из обогатительной культуры, которую получают путем инокуляции определенных сортов растений, выращиваемых в горшках, кусочками корней с микоризой. В результате заражения в пересчете на горшок образуется гораздо больше спор (несколько тысяч), чем в полевых условиях (несколько сот на 100 г почвы), поэтому выделить их намного проще.

Существует также получение одноразовых культур. Для этого на растениях определенного сорта для инокуляции корней проростков в стерильной почве берут 10 - 20 идентичных спор. В случае успешного заражения через 3 - 4 месяца в горшке развивается гомогенная популяция спор. Их можно выделить одним из описанных выше способов и использовать для заражения новых партий опытных растений.

B настоящее время изучается возможность получения чистых корней, инфицированных BA-микоризой с помощью метода питательной пленки.

Споры или корешки с микоризой, завернутые в небольшие кусочки гигроскопичного материала, помещали между корнями, где циркулировал питательный раствор, и получали гораздо более чистые инфицированные корни, чем при выращивании в почве, но эндофит распространялся в корневой массе медленно. Когда такие корни с микоризой применяли для инокуляции в опытах с проростками салата, лука, фасоли и кукурузы, наблюдалось нормальное образование ВА-микориз.

Метод питательной пленки хорош тем, что можно строго контролировать условия роста и видоизменять их так, чтобы микориза развивалась успешно, без помех со стороны коллоидов почвы. Таким образом, этот метод весьма перспективен как для изучения микоризных заражений, так и при крупномасштабном производстве инокулятов для полевых опытов и на продажу.

В практику сельского хозяйства инокуляция полевых культур ВА-эндофитами не внедрена, но в опытах используется широко. Этот метод хорош для выращивания многолетних культур в контейнерах, но не нашел применения для инокуляции в полевых условиях, так как препарата нужно очень много. На гектар приходится вносить около 2 - 3 тонн неочищенного инокулята, а получить такие количества методом горшечной культуры растения-хозяина практически невозможно. Даже при работе на небольших опытных делянках для получения хорошего результата следует вносить ценный инокулят очень аккуратно.