Koristne glive za rast in razvoj rastlin

Kazalo: Koristne glive za rast in razvoj rastlin

Eva Kovačec, november 2023

Uvod

Koristne glive vzpostavljajo vzajemno koristne (simbiotične) odnose z rastlinami in prispevajo k izboljšanju njihove rasti, razvoja in celotnega zdravja. Take glive funkcionalno imenujemo glive za spodbujanje rasti rastlin (angl. plant growth promoting fungi – PGPF). Mehanizmi, ki jih uporabljajo PGPF, so zelo raznoliki in konkretne koristi, ki jih zagotavljajo rastlinam, se razlikujejo glede na glivno vrsto in rastlinsko vrsto, s katero sodelujejo.

Glive, koristne za rast in razvoj rastlin lahko razdelimo v več skupin, ena najbolj znanih so mikorizne glive, ki predstavljajo 10 % vseh gliv v tleh. Le-te tvorijo mikorizne povezave s koreninami rastlin, kar se pojavlja pri približno 90 % vseh rastlin. Gostiteljska rastlina prejema vodo in mineralna hranila, gliva pa sprejema ogljikove spojine nastale v procesu fotosinteze. Poznamo vsaj sedem različnih tipov mikoriz, ki se med seboj razlikujejo po glivnih partnerjih, gostiteljskih rastlinah in morfoloških vzorcih: ektomikoriza, arbuskularna mikoriza, ektendomikoriza, arbutoidna, monotropoidna, erikoidna in orhidejska mikoriza.

Najpogostejša in zelo dobro preučevana skupina mikoriznih gliv so arbuskularno mikorizne glive (AMF), ki so ime dobile po arbuskulih, drevesasto oblikovanih glivnih strukturah, ki se tvorijo v koreninskih celicah. V nasprotju z drugimi tipi mikorize, arbuskularne glive navzven ne spremenijo morfologije koreninskega sistema gostiteljske rastline, saj svoje karakteristične strukture razvijejo znotraj korenine. AMF se molekularno, morfološko in ekološko razlikujejo od ostalih večjih taksonomskih skupin gliv, zato jih uvrščamo v deblo Glomeromycota, najbolj poznane so vrste rodov Glomus in Rhizophagus. Simbioza z AM glivami je nespecifična do gostiteljskih rastlin in tako je posamezna vrsta glive sposobna kolonizirati veliko različnih vrst rastlin. Velja tudi obratno, korenino ene rastline lahko kolonizira več različnih vrst gliv. Največja kolonizacija je spomladi, med rastjo novih korenin in vegetativno rastjo.

Druga pomembna skupina gliv so endofitske glive, ki živijo v različnih tkivih rastlin brez da bi rastlini škodovale. Korenine pogosto naseljujo temno septirani endofiti (angl. dark septate endophytes, DSE), ki je zelo raznolika skupina anamorfnih gliv, ki jih uvrščamo med nepopolne glive oziroma »fungi imperfecti« (Deuteromycota). Znane so po vezavi težkih kovin na svojo celično steno in posledično izboljšajo pogoje za rast rastline.

Način delovanja

Koristne glive rastlinam lahko pomagajo pri izboljšanju rasti in razvoja ter količini pridelka. Mehanizmi koristi so lahko direktni ali posredni:

  1. Izboljšajo vnos vode z razširjanjem območja koreninskega sistema s tvorbo mreže drobnih niti, imenovanih micelij. Ta mreža lahko poveča absorcijsko površino za privzem vode celo od 100-krat do 1000-krat.
  2. Izboljšajo vnos hranil z vplivom na dostopnost hranil, in sicer s povečevanjem dostopnega volumna prsti rastlini ter s spreminjanjem hranil v rastlini dostopno obliko (npr. glive s pomočjo organskih kislin sprostijo vezan fosfor in ga pretvorijo v dostopno obliko za gostiteljico; nekatere so sposobne sprejemati fosfor v netopni obliki in ga kopičijo v obliki polifosfatov, ki so poleg ortofosfatov glavni vir fosforja za gostiteljsko rastlino; nekatere pa proizvajajo siderofore).
  3. Proizvajajo snovi za spodbujanje rasti rastlin kot so npr. fitohormoni (citokinini, auksini in giberelini). Te snovi spodbujajo razvoj korenin, povečajo rast poganjkov in izboljšajo splošno vitalnost rastlin.
  4. Povečajo odpornost proti škodljivcem in boleznim z direktnim antagonističnem delovanjem na rastlinske patogene z ustvarjanjem protimikrobnih spojin (npr. vodikov cianid, antibiotiki in encimi, ki razgrajujejo celično steno), zasedanjem niše in tekmovanjem za vire. Rastline pomagajo zaščititi pred boleznimi, ki jih povzročajo patogeni mikroorganizmi, in sicer s sprožitvijo sistemskih obrambnih mehanizmov rastlin. S tem pripravijo rastlino na bolj učinkovit odziv na napade patogenov, kar vodi v povečano odpornost proti boleznim.
  5. Toleranca na okoljske neugodne razmere, vključno s sušo, slanostjo in toksičnostjo težkih kovin (npr. pri velikih koncentracijah kovin v tleh glive omejijo njihov privzem z vezavo na hitin in melanin v celični steni glive, nekatere tudi s translokacijo). To dosežejo z izboljšanjem vnosa vode in hranil ter z regulacijo odzivov rastlin na stres, vključno s spodbujanjem izražanja genov, povezanih s stresom.
  6. Izboljšujejo strukturo rizosfere ter preprečuje nastanek špranj med prstjo in koreninami, kar omogoča neprekinjen tok vode na stiku korenin s prstjo. Vpliv na strukturo in stabilnost tal pa je med drugim pomembna tudi za produktivnost rastline in za nadzor erozije.
  7. Vplivajo na sestavo mikrobne združbe v rizosferi in mikorizosferi, kar ima za posledico spremembo stopnje dekompozicije in spremenjena razmerja med določenimi hranili. Med drugim glive povečajo količino organske snovi v tleh in s tem vplivajo na skupno količino ogljika v celotnem ekosistemu.

Slika 1. Korenine jagod, zalivane z glivo Metarhizium brunneum, izkazujejo boljšo rast z bolj razvejanim koreninskim sistemom (foto: arhiv KIS).

Uporaba v biotičnem varstvu

Zelo pogosto pa se v biotičnih pripravkih pojavljajo arbuskularno-mikorizne glive, kot posamezne vrste ali mešanica različnih. Glive rodu Trichoderma so že dolgo poznane kot biološko sredstvo za izboljšanje rasti in privzema hranil, hkrati pa imajo nekatere vrste dokazane tudi lastnosti za nadzor patogenov (npr. T. harzianum). Tudi glive vrste Piriformospora indica so se izkazale kot učinkovite endofitske glive, ki koristijo razvoju rastline in jo ščitijo pred okoljskimi neugodnimi razmerami. Med drugim učinkovito spodbujajo rast rastlin tudi nekateri nepatogeni sevi rodu Fusarium. Primer dvojnega delovanja PGPF je Phoma sp., ki spodbuja rast in obenem učinkovito sproži sistemsko odpornost proti patogenom (npr. proti Colletotrichum orbiculare, ki povzroča antraknozo kumar). Tako uporaba PGPF vodi do zmanjšanja uporabe sintetičnih gnojil in pesticidov, regulatorjev rasti in človeške delovne sile, kar pomeni nižje proizvodne stroške in minimalen vpliv na okolje. Ob hkratnem povečanem donosu pridelkov in odpornostjo rastlin imajo tako PGPF zelo pomembno mesto v kmetijstvu.

Potrebno je poudariti, da učinkovitost koristnih gliv lahko variira glede na vrsto glive, pogoje v tleh in vključene rastlinske vrste. Da dosežemo največje koristi, ki jih nek biotični pripravek ponuja je tako ključnega pomena izbrati pravo koristno glivo za določen pridelek in primerno vrsto tal.

Uporabljeni viri

Hossain M.M., Sultana F., Islam S. Plant Growth-Promoting Fungi (PGPF): Phytostimulation and Induced Systemic Resistance. V: Plant-Microbe Interactions in Agro-Ecological Perspectives. Springer Nature, Singapore (2017), str. 135-191. doi.org/10.1007/978-981-10-6593-4_6.

Jahagirdar S., Kambrekar D.N., Navi S.S., Kunta M. Plant Growth-Promoting Fungi: Diversity and Classification. V: Bioactive Molecules in Plant Defense (str. 25-34). Springer Nature Switzerland (2019), str. 25-34. Doi: 10.1007/978-3-030-27165-7_2.

Razinger J., Viršček Marn M., Mavrič Pleško I., Novljan M., Urek G., Theuerschuh M., Melita, Koron D., Gerič Stare B., Lamovšek J., Leskovšek R., Kolmanič A., Schroers H.J., Munda A., Modic Š., Žigon P., Plut A., Škerlavaj V. Nekemične metode varstva rastlin in fitofarmacevtska sredstva z nizkim tveganjem : pregled metod varstva rastlin z nizkim tveganjem, ki se jih uporablja v tujini in pri nas, s poudarkom na biotičnem varstvu rastlin. Ljubljana: Kmetijski inštitut Slovenije, 2017. 100 str.