Бульбочкові бактерії на бульбах бобових — взаємодія з рослиною і користь для грунту

Перші ґрунтові бактерії, які помітило людство – бульбочкові. З 13 тис. рослин формують бульбу близько 1300, а в сільському господарстві використовуються 200. З них всі володіють функцією фіксувати атмосферний азот. У ґрунті на клубеньке поселяються та розмножуються мікроорганізми – симбионты, які замінюють добрива.

Що таке бульбочкові бактерії

Більше 2 тис. років тому землероби помітили, що бідні, що виробили ресурс грунту дають врожаї після обробітку на них бобових культур. Наступні спроби розкрити секрет були в 1838 р.: Ж.-Б. Буссенго вирішив, що листя бобових фіксують азот, однак досліди з несприятливим водним середовищем не підтвердили це. В 1901 р. була відкрита Azotobacter chroococcum (6 видів з роду азотобактер). Перший препарат на основі «земляних» бактерій Нітрагін був створений в 1897-м.

Всі бульбочкові бактерії – це микроаэрофилы. Їм властива палочковидная/овальна форма. Відносяться Rhizobium (Rhizobiales) до здатним переводити газоподібну форму азоту засвоюється рослинами – розчинну. Факти:

  1. По тому, наскільки мікроорганізми впливають на врожай, їх поділяють на активні (ефективно збагачують грунт), малоактивні і неактивні (неефективні).
  2. Коли немає вологи, вони не розмножуються, тому при посушливому кліматі спеціально заражені рослини вводять в грунт глибше.
  3. Оптимальна температура для розмноження всіх представників азотфіксуючих – 20-30°С, але зростання триває і при 0-35°С. Краща середовище (pH) – нейтральна, близько 6,5-7,1, а ось кисла викликає загибель колоній.
  4. Завдяки дослідам Московської сільгоспакадемії з’ясувалося, що навіть за умови відсутності «донорів» бактеріальний матеріал не покидає грунт до 50 років.
  5. Мікроорганізми здатні пережити навіть умови після атомного вибуху, витримати гамма-випромінювання і ультрафіолет, сонячну радіацію, але не можуть жити при високій температурі.
  6. Максимальне значення мікроорганізми мають для розвитку кореня.

Роль бульбочкових бактерій у природі

Крім фіксації атмосферного азоту роль бульбочкових бактерій у природі дуже велика. В процесі розмноження вони «займаються» синтезом вітамінів, природних антибіотиків, що сприяють розвитку спочатку кореня, а потім і гички. Користь полягає в тому, що грунтові бактерії азотфіксуючої типу за рахунок симбіозу з рослинами:

  • є частиною кругообігу речовини – азоту;
  • синтезують фітогормони, стимулюючи зростання рослин;
  • можуть використовуватися як спосіб самоочищення забруднених важкими металами ґрунтів при минерализующих чинників (природних/підприємствах);
  • розкладають деякі хлорвмісні сполуки.

Бобові рослини і бульбочкові бактерії

Як взаємодіють бобові рослини і бульбочкові бактерії? Після зараження рослини продуценти засвоюють азот з повітря, перетворюючи його в з’єднання, придатне для харчування не тільки паразита, але й для «господаря». Є кілька теорій про те, як окремі елементи утворюють бактеріальні бульбочки. Відбувається зараження рослин:

  • через пошкодження тканин;
  • проникненням через кореневі волоски;
  • впровадженням через молоді верхівки кореня;
  • завдяки бактеріям-супутницям.

Симбіотичні бактерії роду Ризобіум, проникнувши в корінь, переміщуються в його тканини, легко долаючи міжклітинний простір групами або поодинокими клітинами (як у люпина). Частіше ж клітка при розмноженні утворюють інфекційні нитки (тяжі, колонії). Їх кількість розрізняється за типами рослин. Часто зустрічаються загальні нитки зараження, формують один бульбу.

Фіксація азоту бактеріями

Цінність, яку являє фіксація азоту бактеріями, величезна: це не тільки відновлює грунт, але і дозволяє отримувати більш багаті врожаї, ніж на перегної або хімічних добривах. Відбувається взаємодія речовини і азотфиксатора:

  • у Azotobacter («автономних», не потребують наявності рослини) – ферментами, за рахунок кисню в клітині;
  • у Rhizobium (бульбочкові бактерії) – лише в присутності магнію, сірки, заліза.

Азотофіксуючі рослини

По рослинам групуються види, на які поділяються азотофіксуючі бактерії. У сільському господарстві враховують, що бобові – не єдині «господарі» природних добрив, які допомагають засвоювати атмосферний азот. Інші привабливі для азотфіксуючих рослини – це, як приклад:

  • буркун;
  • люцерна;
  • конюшина;
  • квасоля, горох (не тільки харчової, але і коров’ячий), вика, чина;
  • соя;
  • люпин і сераделла.

Відео: бульбочкові рослини