Szczepionki bakteryjne w uprawie roślin bobowatych

Jakie są zalety stosowania bakterii symbiotycznych w rolnictwie? Poznaj rewolucyjne mechanizmy współpracy między rhizobium, a roślinami strączkowymi.

Spis treści:

• Wprowadzenie
• Znaczenie bakterii symbiotycznych dla roślin bobowatych
• Współpraca korzeni roślin przez bakterie symbiotyczne
• Zalety stosowania preparatów bakteryjnych w uprawie roślin bobowatych
• Produkty serii bi wspierające uprawę roślin motylkowych
• Korzyści płynące z zastosowania preparatów bakteryjnych
• Proces naturalnego nawożenia azotem przez bakterie symbiotyczne
• Optymalne warunki dla symbiozy roślin z bakteriami
• Podsumowanie

Wprowadzenie

Bakterie brodawkowe Rhyzobia to naturalnie występujące mikroorganizmy glebowe. Występują praktycznie wszędzie, ale liczebność ich populacji jest niewielka ze względu na wyjałowienie gleby z pożytecznych bakterii wskutek intensywnych sposobów uprawy roli.

Znaczenie bakterii symbiotycznych dla roślin bobowatych

Szczególne znaczenie mają te bakterie w uprawach roślin bobowatych (strączkowych jak i motylkowatych drobnonasiennych). Niezbędnym zabiegiem agrotechnicznym staje się zaszczepienie materiału siewnego tymi organizmami. Wraz z nasionami trafiają one do gleby i szybko infekują korzenie (inokulują) np. łubinu, soi i grochu. Bakterie z rodzajów Rhizobium i Bradyrhizobium żyjące w symbiozie z roślinami motylkowymi są zdolne do wiązania azotu atmosferycznego. Naukowo jest stwierdzone, że w wyniku biologicznego wiązania azotu atmosferycznego, azot związany przez bakterie symbiotyczne stanowi około 70–80%. Stosując preparaty zawierające te bakterie zwiększamy intensywność wiązania azotu, która w zależności od warunków glebowych w ciągu sezonu wegetacyjnego może dochodzić od 140 kg N/ha.

W przypadku np. soi, stosowanie bakterii jest niezbędne, przez wzgląd na pochodzenie tej rośliny, ponieważ w polskich glebach nie występują szczepy bakterii współżyjące z soją. Rizobia są bakteriami heterotroficznymi, wykazują­cymi dużą plastyczność metaboliczną, która pozwala im przetrwać w różnych warunkach środowiskowych. Róż­nią się od innych mikroorganizmów glebowych tym, że bytują w dwóch formach: wolno żyjącej, saprofitycznej – w glebie, oraz symbiotycznej – w brodawkach roślin bobowatych.

Mechanizm symbiozy roślin z bakteriami ryzobialnymi

Poszczególne gatunki rizobiów tworzą bro­dawki na określonej liczbie gatunków roślin gospodarzy. Zgodność genetyczna pomiędzy roślinami bobowatymi i mikrosymbiontami zależy zarówno od swoistych bak­teryjnych sygnałów molekularnych, jak i specyficznej odpowiedzi rośliny gospodarza. O cha­rakterystycznej dla rizobiów wysokiej specyficzności brodawkowania mówimy, gdy mikrosymbiont i gospo­darz mają zestaw genów, który pozwala na nawiązanie efektywnej symbiozy.

Głównymi bakteryjnymi sygnałami molekularnymi w symbiozie są czynniki Nod (NF, Nodulation Factors) produkowane przez rizo­bia w odpowiedzi na związki flawonoidowe wydzielane przez nasiona i korzenie gospodarza roślinnego. Pierwszym etapem infekcji jest adsorpcja rizobiów na włośnikach korzeniowych, w której biorą udział różne cząsteczki i struktury powierzchniowe obu sym­biontów, takie jak: powierzchniowe białko wiążące Ca2+ – rikadhezyna, fimbrie bakteryjne, lektyny roślinne oraz bakteryjne polisacharydy, w tym fibryle celulozowe.

Głównymi cząsteczkami sygnalnymi zaan­gażowanymi w inicjację symbiozy są roślinne flawonoidy oraz czynniki Nod syntetyzowane przez rizobia. Flawonoidy są roślinnymi metabolitami wtórnymi, których synteza jest indukowana przez czynniki stre­sogenne, m.in. głód azotowy. Związki te działają jako chemoatraktanty dla rizobiów; w największej ilości są wydzielane w pobliżu wierzchołków korzeni, a ich optymalne stężenie występuje w strefie pojawiania się włośników korzeniowych w miejscu infekcji rizobiów.

Współpraca korzeni roślin przez bakterie symbiotyczne

Wydzieliny korzeni roślin motylkowatych zawierają specyficzny gatunkowo koktajl flawonoidów, a ilość i spektrum działania tych związków może różnić się w zależności od wieku i stanu fizjologicznego rośliny. Flawonoidy produkowane przez roślinnego gospodarza aktywują geny brodawkowania.

Pierwszą widoczną zmianą morfologiczną rośliny wywołaną adsorpcją bakterii na włośnikach i syn­tezą NF jest charakterystyczna deformacja włośników korzeniowych, tzw. „laska pasterza”.

Bakterie schwy­tane w kieszeń powstałą w wyniku skręcenia włośnika namnażają się produkując znaczną ilość NF. Powodują miejscową hydrolizę ściany i wpuklenie błony komór­kowej co inicjuje powstanie nici infekcyjnej (IT, infec­tion thread) – rurkowatej struktury pochodzenia roślin­nego wypełnioną dzielącymi się bakteriami. Nić infekcyjna początkowo rozwija się w zainfekowanym włośniku korzeniowym, a następnie przemieszcza się poprzez kilka warstw komórek kory korzenia.

Bakterie są uwalniane z nici infekcyjnej i przenoszone w pro­cesie endocytozy do komórek powstałego zawiązka brodawki korzeniowej (primordium). W cza­sie powstawania brodawki następuje zahamowanie aktywności systemu immunologicznego rośliny two­rzącego reaktywne formy tlenu, następują zaburzenia przepływu auksyn w korzeniach oraz indukcja genów roślinnych kodujących noduliny, czyli białka istotne we wszystkich etapach symbiozy. Czynniki Nod aktywują komórki kory korzenia do podziałów i tworzenia zawiązka brodawki (nodule primordium), który lokalizuje się poniżej miejsca infekcji bakteryjnej i daje początek funkcjonalnej brodawce.

Zalety stosowania preparatów bakteryjnych w uprawie roślin bobowatych

Bakterie te są bezpieczne dla ludzi i środowiska. Nasiona możemy zaprawiać zarówno na mokro, jak i na sucho. Jednak ze względu na dokładność wykonania zabiegu zaprawianie powinno się wykonywać sporządzając zawiesinę preparatu, aby dokładnie pokryła nasiona. Zaprawione preparatem nasiona należy chronić przed intensywnym działaniem promieniowania słonecznego oraz utrzymywać w temperaturze zbliżonej do 20˚C.

Bakterie wiążą azot, który jest w znacznej części przez nie zatrzymywany i niedostępny dla roślin. Występuje zjawisko sorpcji biologicznej. Jest on uwalniany po obumarciu bakterii w brodawkach i dostępny dla roślin następczych zwiększając ich plonowanie i obniżając koszt ich nawożenia azotowego.

Zastosowanie preparatów bakteryjnych zwiększa plon roślin bobowatych o około 10-20%, poprawia właściwości fitosanitarne i strukturę gleby oraz wpływa na wzrost zawartości białka w roślinach.

Preparaty bakteryjne są dość tanim środkiem produkcji, a wymiernie wpływają na ilość i jakość plonu. W dzisiejszym rolnictwie ich stosowanie staje się konieczne, ponieważ rośliny bobowate uprawiać można w plonie głównym, poplonach, na nasiona lub zielonkę, a także na susz. Ich niewątpliwą zaletą jest pozostawianie dla roślin następczych dużych, bo wynoszących 90 do nawet 200 kg azotu na hektar.

Produkty serii bi wspierające uprawę roślin motylkowych

Seria preparatów bakteryjnych bi proponuje kilka rodzajów bakterii brodawkowych wspomagających uprawę roślin motylkowych (grubo i drobnonasiennych).

bi produkty to bardzo skoncentrowane preparaty bakteryjne jako jedyne na rynku zawierające ogromną ilość bakterii w każdym gramie (2-3x10⁹ CFU/1g), a ponieważ występują w formie sypkiej, łatwo je przechowywać (okres przydatności – 12 miesięcy) i łatwo dozować w czasie stosowania. To właśnie te cechy wyróżniają te preparaty na tle innych podobnych znajdujących się w sprzedaży. Mikroorganizmy w produktach bi to specjalnie wyselekcjonowane, bardzo aktywne i wysokoprodukcyjne szczepy przeznaczone do wspomagania uprawy roślin motylkowych.

Bakterie symbiotyczne zawarte w preparatach z serii bi współżyją z systemem korzeniowym roślin bobowatych (motylkowych) dostarczając roślinie przyswajalny azot oraz inne niezbędne składniki odżywcze. Rośliny te cechują się wydajniejszym plonowaniem, lepszą odpornością na niekorzystne warunki środowiska. Tak zabezpieczona roślina jest mniej podatna na ataki typowych chorób oraz szkodników.

Korzyści płynące z zastosowania preparatów bakteryjnych

Stosowanie preparatów zawierających Rhyzobia z serii bi pozwala:

• ograniczyć ilość sztucznych nawozów azotowych
• podnieść ilość przyswajalnego azotu w glebie dla przyszłych upraw
• wzmocnić rośliny - ograniczyć ich podatność na choroby i warunki stresowe w czasie okresu wegetacji
• uzyskać lepszą strukturę gleby
• zwiększyć plonowanie roślin o 10-20%
• podnieść zawartość białka w roślinach (nasionach)
• wpływać na poprawę warunków uprawy i całego środowiska

Wszystkie oferowane w produktach bi bakterie są regularnie sprawdzane pod względem ilości w preparacie i żywotności.

Proces naturalnego nawożenia azotem przez bakterie symbiotyczne

Bakterie po dostaniu się wraz z nasionami do gleby, natychmiast kolonizują już pierwsze korzenie młodych, kiełkujących roślin i tworzą na nich zgrubienia i narośla, w których znajdują się bakterie zdolne do przetwarzania azotu atmosferycznego w formy dostępne dla roślin. Narośla te zwykle kremowo-różowego koloru, po obumarciu bakterii ciemnieją i uwalniają azot do gleby, wzbogacając ją w ten składnik niezbędny do wzrostu i rozwoju roślin. W ten sposób azot z atmosfery wraca do gleby, umożliwiając naturalną uprawę roślin.

W uprawie roślin bobowatych na ogół nie stosuje się nawożenia azotowego. Odstąpienie od tego zabiegu jest możliwe dzięki bakteriom symbiotycznym, które zaopatrują rośliny w azot będący jednym z najważniejszych pierwiastków plonotwórczych. Proces symbiozy, czyli wymiany składników odżywczych pomiędzy partnerem roślinnym i bakteryjnym, odbywa się w specjalnych strukturach tkankowych (naroślach) na korzeniach. Są one powszechnie określane jako brodawki korzeniowe.

Optymalne warunki dla symbiozy roślin z bakteriami

Bakterie symbiotyczne zasiedlają wnętrza brodawek i tam właśnie przekształcają azot atmosferyczny, redukując go do formy amonowej - przyswajalnej dla roślin. W zamian zaopatrywane są przez rośliny w składniki odżywcze. Ważne są zwłaszcza cukry stanowiące materiał energetyczny, który jest niezbędny bakteriom do przeprowadzania procesu redukcji azotu atmosferycznego. Istotny wpływ na przebieg symbiozy ma odczyn gleby.

Optymalny zawiera się w przedziale pH 6,5-7,2, przy czym występują preferencje gatunkowe. Okres najintensywniejszego wiązania wolnego azotu przypada na początek kwitnienia roślin. Natomiast sam proces symbiozy pomiędzy bakteriami, a rośliną inicjowany jest już w czasie kiełkowania nasion. W pierwszych tygodniach wzrostu roślin nie jest on jeszcze w pełni efektywny i w tym okresie rośliny korzystają głównie z azotu zawartego w glebie. Z tego też powodu na mniej żyznych glebach dobrze jest zastosować przedsiewne nawożenie azotem w małych dawkach wynoszących 20-30 kg N/ha lub zastosować wcześniej już na jesieni preparat doglebowy zawierający wolne bakterie azotowe żyjące w glebie np.: bi azot. Bakterie te dostarczają roślinie azot wtedy, gdy jeszcze nie posiada własnych brodawek bakteryjnych.

Podsumowanie

Bakterie brodawkowe Rhizobia, istotne dla zdrowego rozwoju roślin bobowatych, odgrywają kluczową rolę w zapewnieniu dostępu do azotu atmosferycznego. Ich zdolność do symbiozy z roślinami strączkowymi stanowi istotny czynnik wpływający na plonowanie i jakość upraw. Proces symbiotyczny, w którym bakterie te wiążą azot, jest nie tylko naturalny, ale również skuteczny, umożliwiając roślinom korzystanie z tego ważnego składnika odżywczego.

Stosowanie preparatów bakteryjnych z serii bi jest nie tylko korzystne dla środowiska, ale także dla efektywności produkcji rolniczej. Dzięki zastosowaniu tych preparatów, rolnicy mogą ograniczyć ilość sztucznych nawozów azotowych, poprawić strukturę gleby oraz zwiększyć plonowanie roślin bobowatych. Przekształcanie azotu atmosferycznego w przyswajalną formę jest kluczowym procesem, który wspiera zrównoważone i efektywne rolnictwo.

Spodobała ci się nasza treść, ale masz pytania? Jesteśmy tutaj, aby ci pomóc.
Kliknij TUTAJ i skontaktuj się z nami!