Микрофлора лекарственных растений

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Микрофлора лекарственных растений

Заселенность микробами растений зависит от условий произрастания, времени проверки растений, их высоты и целостности. Так, растения окультуренных почв содержат большее количество микробов, чем растения лесов и лугов; осенью на листьях обнаруживается больше бактерий, чем ранней весной. Верхние листья содержат меньше микробов, чем нижние, на которые бактерии попадают из почвы вместе с капельками влаги, отскакивающими от земли во время дождя. Особенно много микроорганизмов содержится в нижней прикорневой части растений, что связано с попаданием микроорганизмов из почвы. Особенно сильно заселены микробами растения, произрастающие на полях орошения, свалках, вблизи складирования навоза, местах выпаса скота; в этих растениях могут содержаться патогенные для человека микроорганизмы.

При этом растения могут загрязняться патогенными микроорганизмами и при неправильной заготовке могут быть хорошей питательной средой для размножения микроорганизмов. Одним из способов, препятствующих их росту на растениях, является процесс высушивания растений.

Срезанные и сорванные растения необходимо сразу подвергать обработке, так как они являются хорошей средой для размножения микробов. На высушенных растениях жизнедеятельность микробов значительно снижается, многие бактерии погибают.

Микроорганизмы, населяющие лекарственные растения, можно разделить на две группы:

- представители нормальной микрофлоры растений;

- фитопатогенные микроорганизмы - возбудители заболеваний растений.

Нормальная микрофлора растений представлена ризосферными и эпифитными микробами.

Зона почвы, находящаяся в контакте с корневой системой растений, носит название ризосферы, а микроорганизмы, развивающиеся здесь, называют ризосферными. Количество микроорганизмов в ризосфере в сотни раз больше, чем в остальной почве.

Высшие растения, являясь основным источником питательных веществ для преобладающего числа микробного населения почв -- гетеротрофов,-- оказывают существенное влияние на микробные ценозы. Зоны, непосредственно примыкающие к корням живых растений, являются областями активного развития микроорганизмов. Это связано прежде всего с выделениями из корней (экзосмосом) органических веществ, синтезированных растениями. Совокупность микроорганизмов, содержащихся в большом количестве в узкой зоне вокруг корней, называют ризосферной микрофлорой, а саму зону -- ризосферой. Кроме того, существует представление о ризоплане -- непосредственной поверхности корня, заселенной микробами. Ясно, что метаболизм (обмен веществ) корней оказывает большое влияние на почвенную среду, прилегающую к корням. Считают, например, что корни увеличивают кислотность примыкающих к ним микрослоев почвы за счет выделения углекислоты и Н+ ионов. Такие изменения возможны в пределах нескольких миллиметров вокруг корня. Важным источником стимуляции почвенного микронаселения является выделение корнями питательных веществ. Патогенные и симбиотические микроорганизмы привязаны к ним либо способны растворять стенку клеток корня и проникать внутрь цитоплазмы. Экзосмос органических веществ из корней растений обусловлен активными процессами, пассивной диффузией или выделениями из отмирающих клеток.

Не все бактерии одинаково реагируют на стимулирующее действие корней. Так, грамотрицательные бактерии явно лучше развиваются в ризосфере, чем грамположительные неспорообразующие бактерии. Способность бактерий заселять зону корня связана не только с выделяемым веществом, но и с отношением к физическим факторам, антагонизму. Многие исследователи обнаружили, что бактерии, способные разлагать целлюлозу, растворять фосфаты, использовать белки и сахара, синтезировать витамины и бактериальные полисахариды,-- являются типичными обитателями ризосферы. Удается также отметить некоторую корреляцию между таксономическими и физиологическими группами бактерий в ризосфере. Так, например, виды Pseudomonas доминируют в ризосфере, а виды Arthrobacter -- в окружающей почве. Представители обоих родов заметно различаются по потребностям в ростовых факторах.

Меньше внимания уделялось актиномицетам, хотя их приуроченность к ризосфере установлена. Возможно, что в этих условиях они образуют активные вещества (антибиотики), угнетающие развитие патогенов на корнях. В этом вопросе остается много неясностей. По видовому составу и особенно физиологии виды актиномицетов, обитающие в ризосфере и в почве, не отличаются.

На ризосферную микрофлору влияют вид, возраст растений и их состояние, положение и характер распределения корней, тип почвы и окружение. Корни растений стимулируют или угнетают микробов в разной степени. Бобовые растения чаще всего стимулируют развитие микробов. В ризосфере клеверов, например, обнаруживается значительно больше микроорганизмов, чем в зоне корней злаков и деревьев. Корневые выделения растений в случае длительного выращивания одних и тех же культур растений (монокультур) на одних и тех же площадях приводят к так называемому «почвенному утомлению». Такая обстановка в сочетании с монотонным по составу растительным опадом вызывает селекцию отдельных групп и даже видов микроорганизмов и их чрезмерное развитие в почвах. Следствием этого являются стойкие заболевания растений (при развитии патогенных для растений микробов). В пределах поверхности одного корешка микрофлора оказывается разной и обилие микроорганизмов нарастает к кончикам корней, где, например, отмечен наибольший экзосмос аминокислот.

Условно различают два типа ризосферы: ближнюю и отдаленную.

Ближняя располагается непосредственно на поверхности корней и извлекается вместе с ними, отдаленная начинается на расстоянии нескольких миллиметров от корней и распространяется в радиусе 50 см от них. Количество микроорганизмов в ближней и отдаленной ризосфере различно: на поверхности корней их от 50 млн до 10 млрд, на расстоянии 15 см от корней до 5 млн в 1 г. почвы. Число микроорганизмов в ризосфере в 100 раз больше, чем в почве, где растения не произрастают, что связано с выделением корнями растений различных питательных веществ.

Почвенные микробы могут оказывать благоприятное воздействие на растения, что обусловлено:

- минерализацией органических веществ и растительных остатков;

- образованием различных факторов роста (витаминов, аминокислот, ферментов), усиливающих обменные процессы в растениях и способствующих усилению корневого питания;

- антагонизмом в отношении фитопатогенных микроорганизмов.

Состав микрофлоры ризосферы специфичен для различных растений. Основная масса прикорневой микрофлоры представлена грамотрицательными неспороносными бактериями рода Pseudomonas, микобактериями и грибами, главным образом базидиомицетами. Почвенные микроорганизмы могут проявлять вредное действие и приводить к гибели. Среди почвенных бактерий обнаруживается и Ps. fluorescein, которая, находясь в зоне ризосферы, может играть значительную роль при защите растений от инфекции благодаря выделяемым соединениям, обладающим активностью в отношении фитопатогенных бактерий. Однако Ps. fluorescens может вызывать и загнивание растений при проникновении через поврежденные ткани.

Грибы образуют симбиоз с корнями растений, в том числе и лекарственных, называемый микоризой (т.е. грибокорнем) (от греч. mykes, гриб, rhiza, корень). В зависимости от особенностей симбиоза грибов с растениями различают эктотрофные и эндотрофные микоризы. Эктотрофные - ассоциации, при которых гриб поселяется на их поверхности корней, образуя своего рода чехол из мицелия. При эндотрофных микоризах мицелий гриба располагается в клетках коры корней растений, где образует скопления в виде клубков.

Микориза благоприятна для развития растений:

- увеличивает поглощающую поверхность корней за счет разрастаний гиф гриба;

- грибы своими ферментами разлагают органические соединения, обеспечивая растения аминокислотами, минеральными веществами и водой;

- микоризные грибы снабжают растения ростовыми факторами.

Растения выделяют ряд веществ, стимулирующих развитие гриба. Грибы получают от растений углеводы, служащие источником энергии.

Нормальная микрофлора растений различна на поверхности листьев, семенах и на прикорневой системе. Эпифитной (греч. ері . над, phyton . растение) называется микрофлора, находящаяся на надземных частях растений. По качественному составу она довольно однообразна.

На поверхности свежесрезанных листьев обнаруживаются чаще всего бактерии: Erwiniaherbicola, являющиеся антагонистами возбудителя мягкой гнили, Pseudomonas furbicola aurum и Pseudomonasfluorescens, Такая микрофлора находится на растениях независимо от географической зоны.

Pseudomonas furbicola aurum -- короткие грамотрицательные палочки с двумя полярными жгутиками; на мясопептонном агаре дают круглые колонии золотисто-желтого цвета со слизью на поверхности.

Ps. fluorescens -- полиморфная палочка с полярными жгутиками, грамотрицательиая; на плотной питательной среде образует прозрачные колонии с неровными краями, с флюоресценцией; на мясопептонном бульоне дает рост с сильно флюоресцирующим пигментом.

Реже встречаются споровые бактерии Bacillus mesentericus, Вас. vulgatus, бесспоровые -- Bact. putidam, E. Coli, плесневые и дрожжевые грибы.

Эпифитные микроорганизмы являются антагонистами фитопатогенных бактерий, защищая растения от заболеваний, растут за счет обычных выделений растений и органических загрязнений поверхности растений. Эпифитная микрофлора препятствует проникновению фитопатогенных микроорганизмов в растительные ткани, усиливая тем самым иммунитет растений.

Нарушение поверхности растений и их семян способствует накоплению на них большого количества пыли и микроорганизмов. Состав микрофлоры растений зависит от вида, возраста растений, типа почвы и температуры окружающей среды. При повышении влажности численность эпифитных микроорганизмов возрастает, при понижении влажности уменьшается.

Фитопатогенные микроорганизмы.

Инфекционные болезни растений вызываются фитопатогенными микроорганизмами.

Заражение растений и распространение бактериозов происходит через зараженные семена, почву, грунтовые воды, воду дождевых капель, через насекомых, а в некоторых случаях и через воздух. Воздух, как путь pacпространения бактериальных болезней растений, может иметь значение при наличии массового источника, от которого и переносятся возбудители. Однако роль воздуха в передаче бактериозов ограничена.

Основным источником является почва, т.к. в ней содержатся остатки неперегнивших растений. Важна роль погибших растений в передаче и распространении болезней, особенно бактериальных, так как почва, содержащая остатки не перегнивших полностью больных растений, бывает главным источником инфекта. Однако следует помнить, что фитопатогеиные бактерии не могут длительно существовать в почве из-за антагонистического действия других бактерий, актипомицетов и грибов.

Фитопатогенные микробы могут проникать в растения через естественные образования (чечевички, нектарники, желёзки, корневые волоски) и повреждения. Некоторые микроорганизмы вырабатывают ферменты, лизирующие кутикулу растений и облегчающие внедрение возбудителя. Попав в растение и достигнув критической концентрации, микроорганизмы вызывают заболевания.

От начала заражения и до момента появления у растений внешних симптомов болезни проходит инкубационный период. Длительность его зависит от очень многих факторов: температуры, влажности воздуха, света, питания, от устойчивости или восприимчивости растения.

К фитопатогенным микроорганизмам относят бактерии (в т. ч. микоплазмы), актиномицеты, грибы, вирусы, вироиды. 1-е место среди возбудителей инфекционных заболеваний раст-грибы. 2 -бактерии и вирусы и лишь небольшой % заболеваний вызывают актиномицеты, микоплазмы, вироиды.

Болезни, вызываемые бактериями, называют бактериозами. Среди возбудителей бактериозов встречаются псевдомонады, микобактерии, эрвинии, коринебактерии, агробактерии и др. К бактериозам относятся различные виды гнилей, некрозы тканей, увядание растений, развитие опухолей и др.

Различают общие и местные бактериозы. Общие бактериозы вызывают гибель всего растения или его отдельных частей. Они могут проявляться на корнях (корневые гнили) или в сосудистой системе растений. Местные бактериозы ограничиваются поражением отдельных участков растений, проявляясь на паренхимных тканях.

Фитопатогенные бактерии относятся к родам: Erwinia, Pseudomonas, Xanthomonas, Corynebacterium, Pectobacterium, Rhisobium (табл. 1).

Таблица 1. Фитопатогенные бактерии - возбудители инфекционных заболеваний лекарственных растений

Род Erwinia включает виды, вызывающие болезни типа ожога, увядания, мокрой или водянистой гнили, например E.amylovora . возбудитель ожога яблонь и груш, Е. carotovora . возбудитель мокрой бактериальной гнили. К роду Pseudomonas относят различные виды, в частности вызывающие бактериальную пятнистость (P. syringae и др.), при этом на листьях образуются пятна разной окраски и размеров в зависимости от видов растений.

Бактерии рода Xanthomonas поражают листья, вызывая пятнистость; проникая в сосудистую систему растения, закупоривая ее элементы, они вызывают гибель растения. Различают возбудителей сосудистого бактериоза . X. campestris, туберкулеза . X. beticola, черной бактериальной пятнистости . X. vesicatoria и др.

Представители рода Corynebacterium вызывают сосудистые и паренхиматозные заболевания растений. Гликопептиды этих бактерий повреждают клеточные мембраны сосудов, в результате чего происходит закупорка сосудов и гибель растения. Они поражают растения из семейства разноцветных и бобовых (С. fascians), вызывают увядание растений семейства бобовых (С. insidiosum), бактериальный рак (С. rnichidanense).

Агробактерии способствуют развитию различных опухолей у растений. Образование опухолей вызывается онкогенной плазмидой, передающейся агробактериями в растительные клетки. Эти бактерии вызывают у растений образование корончатых галлов, опухолей. После развития опухоли агробактерии в тканях обычно отсутствуют.

Фитопатогенные грибы вызывают микофитозы. Из фитопатогенных грибов следует отметить два класса - аскомицеты (Ascomycetes), и несовершенные грибы (Fungi imperfecti).

Грибы, поражающие растения, могут в случае приготовления из пораженного зерна продуктов питания вызывать пищевые отравления, микотоксикозы. Примером микотоксикоза является эрготизм - заболевание, возникающее при употреблении продуктов, приготовленных из зерна, зараженного спорыньей (гриб Clavicepspurpurea). Гриб поражает в поле колоски злаковых: образуются склероции гриба, называемые рожками.

В условиях повышенной влажности, низкой температуры на вегетирующих или скошенных растениях могут развиваться грибы родов Fusarium, Penicillium, Aspergillus и др., вызывающие у людей микотоксикозы.

Вирусы вызывают более 20% болезней растений - вирозы. Вирусные болезни распространяются как правило беспозвоночными (насекомыми, нематодами). Сосущие насекомые переносят вирус вместе с соком, который извлекают из флоэмы или клеток эпидермиса. Большинство фитопатогенных вирусов относится к семейству Reoviridae, родам Phytoreovirus, Fijvirus.

Вирусы, вызывающие болезни растений, делят на возбудителей мозаики и желтухи. При мозаичной болезни растений появляется мозаичная (пятнистая) расцветка пораженных листьев и плодов, растения отстают в росте. Вирусы мозаики преимущественно поражают ткани паренхимы, уменьшая или сводя к нулю содержание хлоропластов.

Желтуха проявляется карликовостью растений, измененными многочисленными боковыми побегами, цветками и т.д.

По локализации процесса различают общие поражения всего растения вследствие распространения возбудителя в сосудистой системе и местные или очаговые - поражения на листьях, стволах, ветвях, корнях и корневищах, возникающие при интрацеллюлярном распространении.

Первые вызывают гибель всего растения или отдельных его частей, вторые -- отдельных участков растения.

По механизму поражения бактериозы разделяют на паренхиматозные заболевания, сосудистые поражения и опухоли.

Паренхиматозные заболевания. Развиваются при попадании бактерий в ткани растений через различные анатомические отверстия (устьица, чечевички, нектарники) и повреждения покровных тканей. Возбудители выделяют ферменты и токсины, облегчающие их распространение по межклеточным пространствам. Проникновение бактерий вглубь вызывает массовую гибель клеток. При проникновении микроорганизмов внутрь растений происходит повреждение растительных клеток, они мацерируются и отслаиваются друг от друга. Такой путь проникновения называется интрацелюлярным и межклеточным, а заболевания паренхиматозными.

Камеде-, смоло-, слизетечения. Чаще вызывают бактерии рода Erwinia и грибы (Ascomycetes), наблюдают у лиственных и хвойных деревьев.

Сухая и мокрая гниль. Размягчаются и разрушаются отдельные участи тканей растения за счет деятельности бактерий (род Pectobacterium) и грибов (Ascomycetes и несовершенные грибы).

Мучнистая роса. На листьях и побегах возникает белый налет, который является следствием размножения грибов (Ascomycetes).

Чернь. На листьях и побегах появляется черная пленка вследствие развития грибов, бактерий рода Erwinia.

Ожог. Листья, молодые побеги, цветы, плоды буреют, чернеют. Возбудителями ожога являются бактерии рода Erwinia.

Пятнистость. Некоторые бактерии (род Pseudomonas), грибы (класс Ascomycetes и несовершенные грибы), вызывают образование разного цвета, формы, размеров пятен на листьях, плодах, семенах.

Мозаика листьев. На листьях появляются бледно окрашенные пятна, чередующиеся с нормально окрашенными участками. Вызывается вирусами (вирус мозаичной болезни табака).

Ведьмины метлы. Образование побегов из спящих почек вызывают бактерии (род Rhisobium), грибы (класс Ascomycetes) и вирусы.

В случаях распространения и размножения микроорганизмов в сосудистых пучках происходит как бы закупоривание их просвета бактериальной массой. В результате этого процесса и действия бактериальных токсинов растения увядают. Такие заболевания называются сосудистыми.

Язвы. Проявляются в виде углублений, часто окруженных наплывом. Вызываются бактериями (род Erwinia), грибами, механическими повреждениями.

Пожелтение, увядание, засыхание. Чаще всего вызывают грибы (Fungi imperfecti), реже бактерии (род Corynebacterium), может носить неинфекционный характер.

Деформация. Проявляется в изменении формы органов (искривление побегов, курчавость листьев, карликовость) вследствие поражения грибами (Ascomycetes и несовершенные грибы), вирусами (семейство Reoviridae).

Третья группа бактерий при поражении растений образует опухоли.

Опухоли. Местное увеличение ствола, ветвей, корней, корневищ в виде наростов, вздутий, утолщений за счет гиперплазии клеток. Эти заболевания вызывают бактерии (род Agrobacterium), грибы, вирусы. К роду Agrobacterium относятся бактерии, способствующие развитию различных опухолей у растений. В последние годы установлено, что образование опухолей индуцируется плазмидой, получившей название онкогенной, которая передается в растительные клетки бактерией. Так, при заражении некоторых двудольных растений Agrobact, tumefaciens, вызывающей опухоль -- корончатый галл, через несколько дней развивается неопластический процесс, причем присутствие живых бактерий для его развития уже не является необходимым. растение микроорганизм эрготизм

Растительный организм обладает защитными механизмами, противодействующими внедрению и размножению фитопатогенных бактерий. К ним можно отнести особенности покровных тканей, высокую кислотность клеточного сока, образование биологически активных веществ - фитонцидов, подавляющих развитие микроорганизмов.

Принципиально важным является отклонение от нормы обменных процессов (фотосинтез, дыхание) вплоть до качественных изменений клеточных структур у больных растений, что приводит к изменению химического состава тканей и снижению содержания активных веществ и даже накоплению токсических веществ. Использование их в качестве сырья в аптечных условиях становится невозможным.

Для борьбы с фитопатогенными микроорганизмами проводятся следующие мероприятия:

Биологические:

- лечение антибиотиками,

- селекция, гибридизация,

- возделывание выносливых растений,

Физико-химические:

- удаление больных растений,

- сжигание листьев,

- дезинфекция семян и посадочного материала,

- дезинфекция почвы,

- опрыскивание растений химическими веществами,

- очистка и обработка семян,

- уничтожение переносчиков возбудителей болезней, обитающих на растениях.

Карантинные:

- защита от завоза больных растений.

Размещено на Allbest.ru