Interakcje pomiędzy mikroorganizmami:
Amensalizm – interakcja antagonistyczna. Rozwój jednej populacji hamowany przez substancje wytwarzane przez partnera mającego szansę na ekspansję w środowisku. Zjawisko powszechnie wykorzystywane w: utrwalaniu żywności poprzez kwas propionowy, nadtlenek wodoru; biologicznej ochronie roślin (antybiotyki). Jest to supresja wzrostu jednego organizmu przez produkty wzrostu drugiego. Wymienić tu można zmianę pH – obniżenie przez Thiobacillus wytwarzającego siarczany do ok2, antybiotyki, siderofory. Antybiotyki i siderofory mogą mieć pozytywny wpływ na populację glebową. Streptomycyna – wzmaga kolonizację soi przez Sinorhizobium oraz powoduje wzmożoną nodulację i przyrost biomasy: fenazyna wytwarzana przez Pseudomonas FLuorescens chroni pszenicę przed groźnym patogenem Gaeumannomyces graminis.
MYKOPASOŻYTNICTWO
Pasożytnictwo grzyba na grzybie, występuje wtedy, gdy ofiarą jest pasożyt lub patogen grzybowy. Podział: nekrotrofy (mykopasożyty destrukcyjne) powodujące śmierć gospodarza tuż po zaatakowaniu
Biotrony: śmierć gospodarza pod wpływem nadpasożytów następuje po długim okresie czasu
Nadpasożytnictwo podzielić można na:
Zewnętrze (pętla wokół strzępki)
Wewnętrzne (bezpośrednie wnikanie do strzępki)
Etapy:
Poszukiwanie ofiary – na zasadzie tigmotaksji
Rozpoznania – na podstawie reakcji z lektynami
Reakcji pasożytniczej (niszczenia ściany komórkowej, utraty wody przez cytoplazmę, obumierania komórki)
Mykoliza – rozpuszczanie ściany komórkowej przez nadpasożyta, system enzymów litycznych: enzymy choitynolityczne Trichoderma (harzianum, viride) wydają się być bardziej efektywne niż chitynazy roślinne i bakteryjne dla szerokiego zakresu patogenów roślinnych np. Rhizoctonia solani. Na ścianę komórkową FUSARIUM oddziałuje 6 enzymów systemu chityno litycznego Trichiderma harzianum : 2beta-1,4-N0acetyloglukozamidazy i 4 endochotynazy-1,3 glukanaza (laminarynaza), lipaza, proteaza.
Mykostaza – fungistaza „uśpienie, ucieczka w czasie” spor grzybowych. Ograniczenie kiełkowania spor i wzrostu grzybów w glebie w stosunku do ich kiełkowania in vitro spowodowane wyczerpaniem niezbędnych do kiełkowania związków pokarmowych w środowisku lub występowaniem w nim związków hamujących ten proces.
Komensalizm – jednostronna korzyść – zależność mało swoista, występująca powszechnie pomiędzy producentami określonych metabolitów i mikroorganizmami wykorzystującymi te metabolity. Oportunistyczna relacja, w której jeden organizm może rosnąć i funkcjonować jako rezultat działania drugiego organizmu, drugi organizm nie uzyskuje korzyści z tego związku, ale nie ponosi szkód.
Sukcesja komensala (metabioza) – wieloetapowy schemat współzależności komensalnych. Szczególnie powszechne w glebie i wodzie – rozwojowi jednej, dominującej grupy mikroorganizmów towarzyszą wywołane przez nie zmiany w środowisku, które stają się preferencyjne dla innej grupy mikroorganizmów. Sukcesja komensala bagien: beztlenowe bakterie celulolityczne Clostridium – beztlenowe metanogeny – tlenowe bakterie metanowe-autotroficzne glony i sinice, Sukcesja komensala obiegu azotu – mikroorganizmy proteolityczne – Nitrosomonas – Nitrobacter – mikroorganizmy de nitryfikujące, sukcesja komensala mleka – bakterie fermentacji mlekowej – grzyby tolerujące niskie pH i wykorzystujące kwas mlekowy – bakterie gnilne.
Klimaks – w klasycznej teorii sukcesji to końcowe, stabilne stadium rozwojowe biocenozy (zobacz sukcesja ekologiczna). Stan końcowy rozwoju biocenozy uwarunkowany jest lokalnym klimatem
Sukcesja komensala (metabioza) – wieloetapowy schemat współzależności komensalnych, szczególnie powszechne w glebie i wodzie, rozwojowi jednej, dominującej grupy mikroorganizmów towarzyszą wywołane przez nie zmiany w środowisku, które stają się preferencyjne dla innej grupy mikroorganizmów
Konkurencja o Fe jest ważnym czynnikiem ograniczającym wzrost patogenów i mechanizmem promocji wzrostu roślin. Fe stanowi 4-5% całkowitej zawartości minerałów. W strukturze krystalicznej skał żelazo występuje w postaci jonu żelazawego i żelazowego. W roztworach wodnych poddanych działaniu tlenu występuje pod postacią Fe(OH)3 o rozpuszczalności pH7 10do-38 co ogranicza rozpuszczalność Fe3plus do 10do-14 mikromola. Rozpuszczalność Fe(III) maleje 1000x z każdą jednostką zmiany pH (zasadniczo jest niedostępne powyżej pH=4. Rozpuszczalność Fe(II) maleje 100x z każdą jednostką zmiany pH. Dostępność Fe dla organizmów glebowych jest ograniczona w warunkach tlenowych przy obojętnym i alkalicznym pH. W warunkach beztlenowych i przy kwaśnym odczynie środowiska jest łatwiej dostępne, gdyż występuje w formie Fe(II)
Typy sideroforów:
Ligandy hydroksamowe – dominujący typ wykrywany w glebach, tworzą stabilne kompleksy z Fe(III) w całym zakresie pH. Są zaadsorbowane na minerałach ilastych i substancji organicznej.
Siderofory katecholowe
Siderofory egzogenne?
Depresja syntezy zarówno sideroforów jak i białek systemu transportu następuje przy obniżeniu stężenia Fe3plus do 10do-7 mikromola, a REPRESJA przy podwyższeniu do 10do-5 mikromola.
Związki kompleksujące Fe(III), w tym siderofory różnią się typem ligandów, wartością stałych stabilności kompleksów z Fe(III)
Fitosiderofory mające szczególne znaczenie w zaopatrywaniu w Fe roślin w hodowlach hydroponicznych w glebie są zbyt szeroko degradowane przez mikroorganizmy, zwłaszcza ryzosferowe.
Efekt bumeranga – wszystkie organizmy rozwinęły się w warunkach stresu współzawodnictwa. Brak konkurencji odpowiada za efekt bumeranga. Straty plonu roślin uprawianych w glebie sterylizowanej są większe niż w glebie naturalnej
Gleby konduktywne – sprzyjające rozwojowi patogenów
Gleby supresyjne – naturalnie nie sprzyjające rozwojowi patogenów
EIL – ekonomiczny poziom redukcji szkodnika, jest zagęszczeniem szkodnika, przy któ®ym wartość plonu przewyższa w największym stopniu koszty zwalczania szkodnika.
AIL- estetyczny poziom redukcji szkodnika
Typy biopestycydów:
Biochemiczne biopestycydy – zawierające naturalne substancje, które chronią rośliny przed organizmami szkodliwymi np. olej cytrusowy, nadtlenek wodoru, feromony owadzie
Mikrobiologiczne biopestycydy – zawierające mikroorganizmy (bakterię, grzyb, wirus, Protozoa), które chronią rośliny przed organizmami szkodlowymi np. Bacillus spp.
Protektanty inkorporowane do roślin (PIP – plant incorporated protectants) – zawierające substancje, które chronią rośliny przed organizmami szkodliwymi, wytwarzane przez rośliny zawierające genetyczny materiał np. Bt cotton z inkorporowanym genem Bt z B. thuringensis. 225 biopestycydów
Bioherbicydy (1)
Bakteriocydy(5)
Biofungicydy(60)
Bioinektycydy (83)
Bionematocydy (64)
Metody formulacji:
Płyny
Granule rozpuszczalne w wodzie
Proszek
Pelety
IPM – program zintegrowanej ochrony przed szkodnikami.
Kluczem skutecznego programu IPM jest dobry monitoring pól uprawnych. Strategia ukierunkowana na zwalczanie szkodników poniżej EIL i opiera się na danych dotyczących liczebności szkodników oraz ich naturalnych wrogów a jej podstawą powinna być opłacalność.
Protekcja – wszelkie zabiegi zmierzające do ochrony wrogów naturalnych.
Introdukcja- import naturalnego wroga z innego obszaru geograficznego, bardzo często z tego samego, z któ®ego pierwotnie pochodził szkodnik. Liczebność szkodnika utrzymuje się poniżej EIL. Metodę tę nazywa się często klasyczną walką biologiczną. Czasami wymaga ona kilkakrotnego uwalniania wroga tam, gdzie nie może on utrzymać się przez cały rok. Zwalczanych jest w ten sposób kilka generacji szkodnika. 2) uwalnianie miejscowego naturalnego wroga, może tez mieć na celu uzupełnienie istniejącej populacji, dlatego przeprowadzane jest wielokrotnie i zwykle zbiega się z okresem gwałtownego wzrostu populacji szkodnika
Mykoryza jest najbardziej rozpowszechnioną i najważniejszą biologiczną symbiozą na ziemi. Mykoryza endotroficzna, czyli wewnętrzna, w której strzępki grzybów wypełniają komórki kory pierwotnej korzenia
Ektotroficzna, zewnętrzna, w której strzępki tworzą dookoła korzenia opilśń wrastając w przestwory międzykomórkowe zewnętrznych warstw kory pierwotnej.
Synnematy – strzępki wegetatywne układające się równolegle
Kłębuszki, zwitki, coils – zwijające się sploty (pelotony)
Ryzomorfy – sznury grzybniowe z tysięcy splecionych strzępek ze zmelanizowaną warstwą zewnętrzną
Arbuskuły – w komórkach drzewkowate formy strzępek
Wehikuły – pęcherzyki w przestrzeniach międzykomórkowyc i w komórkach korzeni
Pelotony – tworzone przez septowane strzępki podstawczaków infekujących z komorki do komorki które w Komorkach czesci korowej wlasnie tworza pelotony