AMF (Arbuscular Mycorrhizal Fungi) — арбускулярные микоризные грибы

1. AMF

Arbuscular mycorrhizal fungi

2.

3. Схематическое изображение гифосферы арбускулярных микоризных грибов (AMF), которую можно разделить на эндогифосферу (внутреннюю

гифосферу, внутриклеточное
пространство) и
экзогифосферу (внешнюю или
внеклеточную гифосферу).
Экзогифосферу можно далее
разделить на гифоплану
(гифозную поверхность) и
экто-гифосферу (т.е.
гифосферную почву).

4.

5. Арбускулярные микоризные грибы (АМГ/AMF) являются одними из самых важных микробных симбионтов в наземных экосистемах. Они тесно

взаимодействуют с корнями растений, оказывая
значительное влияние на их питание, водный баланс и
структуру почвы.
Для агрономов, садоводов, специалистов по выращиванию
саженцев и фермеров вопрос «Где найти арбускулярные
микоризные грибы и как их эффективно использовать?»
уже не является теоретическим — он лежит в основе
создания продуктивных и устойчивых агроэкосистем.

6. экологический и эволюционный контекст

Арбускулярные микоризные грибы относятся в основном к типу
Glomeromycota.
Они являются облигатными биотрофами.
Ископаемые и молекулярные данные свидетельствуют о том, что
арбускулярные микоризные грибы были частью наземных экосистем на
протяжении сотен миллионов лет, вероятно, сыграв решающую роль в
первоначальном заселении суши растениями.
Эта долгая история совместной эволюции объясняет, почему мицелиальные
грибы встречаются в природе по всему миру и почему они играют важнейшую
роль в функционировании естественных и управляемых экосистем.

7. Ключевые научные характеристики включают:

Образование внутриклеточных арбускул: микориза образует сильно
разветвленные структуры (арбускулы) внутри кортикальных клеток корня,
которые служат местом интенсивного обмена питательными веществами.
Внекорневой мицелий: гифы распространяются от колонизированных корней
в окружающую почву, значительно увеличивая объем почвы, осваиваемый
симбиотической системой «растение — гриб».
Широкий круг хозяев: микориза образует симбиоз примерно с 80–90% видов
наземных растений, включая большинство сельскохозяйственных культур,
трав и древесных растений.

8.

9. С научной точки зрения микориза встречается практически повсеместно, где произрастают сосудистые растения. Однако ее

численность, разнообразие и функциональная
эффективность могут значительно различаться в
зависимости от среды обитания.
Природные экосистемы
В относительно нетронутых экосистемах (например, в лесах, на лугах и
естественных пастбищах):
- сообщества микоризных грибов, как правило, разнообразны и хорошо
приживаются в ризосфере.
- споры, гифы и колонизированные фрагменты корней служат
распространителями, благодаря которым микоризные грибы выживают и
распространяются.
Эти сообщества вносят значительный вклад в круговорот питательных
веществ, агрегацию почвы и формирование структуры растительного
сообщества.

10. От «диких грибов» (диких штаммов) к коммерческим микоризным инокулянтам

Исторически сложилось так, что фермеры полагались на те
микоризные грибы, ту микоризу, которая уже была в почве.
Однако современные биотехнологии позволяют использовать
более точный и эффективный подход.
ЭТАПЫ получения биопрепаратов

11. 1.Выделение и идентификация эффективных штаммов AMF

Специализированные биотехнологические компании, исследователи
используют микробиологические и молекулярные методы для:
1) выделения штаммов AMF из почвы и корней растений, собранных в
различных средах,
2) определение и описание этих штаммов с помощью микроскопии,
изучения морфологии спор и методов на основе анализа ДНК,
3) проведения скрининга штаммов в контролируемых условиях на наличие
таких характеристик, как:
- Высокая эффективность колонизации
- Значительное улучшение усвоения фосфора и микроэлементов
- Улучшение роста растений в условиях засухи, засоления почвы или
дефицита питательных веществ
В разработку продукта внедряются только те штаммы, которые демонстрируют стабильные и значимые с точки
зрения агрономии преимущества.

12. 2. Стабилизация и массовое производство Поскольку микориза является облигатным симбионтом, ее нельзя выращивать в стандартных

асептических условиях, как многие
бактерии или свободноживущие грибы. Вместо этого
биотехнологические компании используют:
Системы размножения на основе растений-хозяев, в которых
отобранные штаммы микоризных грибов выращиваются на совместимых
растениях-хозяевах в контролируемых условиях.
Тщательный контроль окружающей среды (освещенность, температура,
влажность, режим питания) для оптимизации образования спор и
колонизации корней.
Сбор и обработка, в ходе которых споры, гифы и колонизированные
фрагменты корней концентрируются в стабильные продукты (например,
порошки, гранулы).

13. В результате этих процессов получаются стандартизированные почвенные инокулянты с микоризными грибами с известной концентрацией

жизнеспособных спор и предсказуемой
эффективностью.

14. Основные функции и преимущества:

Улучшение питания:
АМГ расширяют площадь поглощения корней с помощью разветвленной
сети гиф, эффективно доставляя малоподвижные в почве элементы, такие
как фосфор, цинк и азот.
Устойчивость к стрессам:
Помогают растениям переносить засуху, засоление почв, экстремальные
температуры и токсичность тяжелых металлов.
Защита от патогенов:
Создают физический и биологический барьер против корневых болезней и
вредителей.
Здоровье почвы:
Выделяют белок гломалин, который склеивает частицы почвы, улучшая её
структуру, аэрацию и способность удерживать воду.

15.

16. Влияние микоризного симбиоза и абиотического стресса на регуляцию экспрессии аквапорина (AQP) и повышение стрессоустойчивости

растений. Арбускулярная микориза усиливает
регуляцию генов AQP и модулирует белок AQP, повышая
устойчивость растений к дефициту воды, вызванному засолением,
засухой или воздействием тяжелых металлов. AMF-опосредованная
регуляция активности AQP [особенно внутренних белков
плазматической мембраны (PIPs) и внутренних белков тонопластов
(TIPs)] приводит к: (A) улучшению гидропроводности корней, (B)
лучшему обмену субстратами и повышенному поглощению азота на
границе раздела растение-гриб, (C) накоплению внутриклеточного
CO2, что способствует большей фотофиксации углерода (более
высоким скоростям фотосинтеза), (D) поддержанию осмотического
градиента (и набухания клеток) и открытию устьиц, и (E) улучшению
межклеточной проводимости кислорода. состояние воды и
растений за счет поддержания эффективности водопользования
(WUE).

17. Гидравлические свойства корневой системы можно описать с помощью гидравлической проводимости (L) или электропроводности (Lp).

Гидравлическая
проводимость (L) — это соотношение
между скоростью потока воды (Q, м3/с) и
биофизической силой, которая его
обеспечивает (то есть градиентом водного
потенциала, ΔΨ, МПа). Она выражается
уравнением L=Q/ΔΨ; м3/с·МПа−1. L
зависит от площади поверхности корней
(м2). L делится на эффективную площадь
поглощения воды (A), в результате чего
получается гидравлическая проводимость
корней Lp [=Q/ (ΔΨ *A), м с−1 МПа−1],
которая представляет собой внутреннее
гидравлическое свойство корней на
единицу площади поверхности. Lp не
зависит от площади поверхности. Таким
образом, Lp можно использовать для
оценки вклада аквапоринов в поглощение
воды корневыми системами разного
размера.

18. Белки PIPs (Plasma membrane Intrinsic Proteins) — это подсемейство аквапоринов растений, которые являются интегральными

(внутренними) мембранными белками, локализованными
преимущественно в плазматической мембране.
Внутренние белки тонопласта (TIPs — Tonoplast Intrinsic Proteins) —
это подсемейство аквапоринов растений, представляющих собой
интегральные мембранные белки, локализованные в мембране
вакуоли (тонопласте).

19. Поддержание осмотического градиента является ключевым механизмом, обеспечивающим открывание устьиц у растений. Этот процесс

регулируется
изменением концентрации растворенных веществ в замыкающих клетках, что
приводит к притоку воды и росту тургорного давления.
АВА – абсцизовая кислота АБК
HM stress – heavy metal
Рубиско (рибулозобисфосфаткарбоксилаза-оксигеназа) — это ключевой
фермент фотосинтеза, который считается самым распространенным белком на
Земле. Он обеспечивает первичную фиксацию углерода, превращая
атмосферный CO₂ в органические соединения, которые служат основой жизни
для большинства организмов.