МИКОРИЗООБРАЗУЮЩИЕ ГРИБЫ В ФОРМИРОВАНИИ БИОГЕОЦЕНОЗОВ: АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

Л.В. Брындина, Ю.И. Арнаут, О.И. Алыкова

Скачать

№ 1 (45)

Естественные науки и лес

Сведения об авторах

Брындина Лариса Васильевна – доктор сельскохозяйственных наук, профессор, главный научный сотрудник лаборатории промышленных биотехнологий НИИ ИТЛК ФГБОУ ВО «Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова», ул. Тимирязева, 8, г. Воронеж, 394087, Российская Федерация; ORCID: 0000-0001-2345-6789, e-mail: bryndinv@mail.ru.

Арнаут Юлия Ивановна – аспирант ФГБОУ ВО «Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова», ул. Тимирязева, 8, г. Воронеж, 394087, Российская Федерация; ORCID: 0000-0002-2303-4524, e-mail: buta3@list.ru.

Алыкова Олеся Ивановна – младший научный сотрудник МФ ФГБУ «Уральский государственный научно-исследовательский институт региональных экологических проблем», ул. Баррикадная, 8, стр. 5А, г. Москва, 123242, Российская Федерация; ORCID: 0000-0001-6747-6781, e-mail: lesea25@list.ru.

 

Аннотация: 

В данном обзоре рассмотрены результаты научных экспериментов зарубежных и отечественных исследователей в области изучения микоризных ассоциаций, механизмов их симбиоза с растениями. Приведены сведения о современном состоянии вопроса: различные точки зрения по вопросу взаимодействия микоризных растений с микобионтами. Проведен сравнительный анализ по развитию микоризы у отдельных видов растений. Установлено, что максимальная степень развития микоризы соответствует семейству буковых и липовых. Рассмотрены факторы, влияющие на развитие сбалансированных и эксплуативных микоризных ассоциаций. Даны эволюционные и функциональные характеристики типов микориз. Рассмотрена польза микоризных ассоциаций как для древесных пород, так и для видов грибов, участвующих в образовании микориз. Рассмотрена роль симбионтов в микоризе, а также форма и степень развития микоризы для микотрофных растений. Аналитический обзор исследований зарубежных и отечественных ученых позволил определить предпочтительные микоризные сообщества для лесовосстановления. Отмечено, что неблагоприятные, экстремальные условия окружающей среды в большинстве случаев активизировали рост и развитие микоризных сообществ. Все перечисленные факторы следует учитывать при подборе древесных пород и видов грибов в лесном хозяйстве при лесовосстановлении.

 

Ключевые слова: 

микориза, симбиоз, древесные породы, грибы, корневая система, микотрофные растения, микобионт

 

Для цитирования: 

Брындина Л. В. Микоризообразующие грибы в формировании биогеоценозов: аналитический обзор / Л. В. Брындина, Ю. И. Арнаут, О. И. Алыкова // Лесотехнический журнал. – 2022. – Т. 12. – № 1 (45). – С. 4–20. – Библиогр.: с. 13–20 (65 назв.). – DOI: https://doi.org/10.34220/issn.2222-7962/2022.1/1.

 

Литература: 
  1. Веселкин Д. В., Лукина Н. В., Чибрик Т. С. Соотношение микоризных и немикоризных видов Экология. 2015; 5: 345–353. DOI: 10.7868/S0367059715050200.
  2. Лукина Н. В. Формирование фитоценозов на золоотвалах Южноуральской ГРЭС. Аридные экосистемы. 2010; 16 (4-44): 62–69.
  3. Лукина Н. В., Рязанова С.В. Особенности микоризообразования в техногенных экосистемах. Экосистемы, их оптимизация и охрана. 2012; 7(26):261–269.
  4. Раков Е. А., Чибрик Т. С., Лукина Н. В., Филимонова Е. И., Глазырина М. А. Трансформация растительного покрова на рекультивационном золоотвале Нижнетуринской ГРЭС. Экология и география растений и растительных сообществ : матер. IV Междунар. науч. конференции. Екатеринбург : Гуманитарный университет. 2018. С. 777–781.
  5. Швартау В. В., Гуляев Б. И., Карлова А. Б. Особенности реакции растений на дефицит фосфора. Физиология и биохимия культурных растений. 2009; 41 (3): 208–212. URL: http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/30270.
  6. Craine J. M., Lee W. G., Bond W. J., Williams R. J., Johnson L. C. Enviromental constraints on a global  relationships among leaf and root traits of grasses. Ecology. 2005; 86 (1): 12–19. DOI:10.1890/04-1075.
  7. Hodge A., Fitter A. H. Substantial nitrogen acquisition by arbuscularmycorrhizal fungi from organic material has implications for N cycling. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2010; 107 (31): 13754–13759. DOI: www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1005874107.
  8. Hodge A., Storer K. Arbuscular mycorrhiza and nitrogen: implications for individual plants through to ecosystems. Plant and Soil. 2015; 386 (1): 1–19. DOI: 10.1007/s11104-014-2162-1.      
  9. Shi M., Fisher J. B., Brzostek E. R, Phillips R. P. Carbon cost of plant nitrogen acquisition: global carbon cycle impact from an improved plant nitrogen cycle in the Community Land Model. Global Change Biology. 2016; 22 (3): 1299–1314. DOI:10.1111/gcb.13131.
  10. Santander C. Arbuscular mycorrhizal colonization promotes the tolerance to salt stress in lettuce plants through an efficient modification of ionic balance. J. Soil Sci. Plant Nutr. 2019; 19(2): 321–331. DOI: org/10.1007/s42729–019–00032–z.
  11. Thirkell T. Are mycorrhizal fungi our sustainable saviours considerations for achieving food security. J. Ecol. 2018; (105): 921–929. DOI: 10.1111/1365–2745.12788.
  12. Микориза растений : сборник переводов из иностр. литературы / с предисл. и под ред. проф. д-ра биол. наук Н. В. Лобанова. Москва : Сельхозиздат, 1963. 431 с.
  13. Trappe J. M. A. B. Frank and mycorrhizae: The challenge to evolutionary and ecologic theory. Mycorrhiza. 2005; (15): 277–281. DOI: 10.1007/s00572-004-0330-5.
  14. Битюцкий Н. П. Минеральное питание растений. Санкт-Петербург, 2014. 548 с. ISBN 978-5-288-05527-0.
  15. Глазырина М. А., Лукина Н. В., Чукина Н. В., Борисова Г. Г., Окорокова Е. С. Potentilla bifurca L. на золоотвалах Урала в разных зонально-климатических условиях. Ученые записки Петрозаводского государственного университета. 2016; 8 (161): 27–35. ISSN: 2542-1077.
  16. Адамова Р. М. Исследование степени развития микоризы видов дендрофлоры в связи с интродукцией. Юг России: экология, развитие. 2009; 1: 24–28.
  17. Какой гриб образует микоризу с сосной. Микоризные грибы. Грибы и деревья. 2018. URL: https://2balla.ru/kakoi-grib-obrazuet-mikorizu-s-sosnoi-mikoriznye-griby....
  18.  Booth M. G. Mycorrhizal networks mediate overstorey – understory competition in a temperate forest. Ecol. Letters. 2004; (7): 538–0546.
  19. Read D. J., Leake J. R., Perez-Moreno J. Mycorrhizal fungi as drivers of ecosystem processes in heathland and boreal forest biomes. Can. J. Bot. 2004; (82): 1243–1263.
  20. ini O., Rinaldi A. C. Together but not forever: ectomycorrhizal symbiosis is an unstable affair. Mycol. Res. 2001; (150) :130 – 131.
  21. Cripps C. L., Eddington L. H. Distribution of mycorrhizaltypes among alpine vascular plant families on the Beartooth Plateau, Rocky Mountains, U.S.A., in reference to largescale patterns in arctic-alpine habitats. Arct., Antarct., Alp. Res. 2005; 37 (2): 177–188.
  22. Онипченко В. Г. Функциональная фитоценология: синэкология растений. Красанд., 2019. 576 с. ISBN 978-5-396-00915-8.
  23. Smith S. E., Read D. J. Mycorrhizal symbiosis. London, Academic Press. 1997; 605 p. DOI: 10.1046/j.1469-8137.1997.00851-2.
  24. Spatafora J. W., Chang Y, Benny G. L. et al. A phylum-level phylogenetic classification of zygomycete fungi based on genome-scale data. Mycologia. 2017; 108 (5): 1028–1046.
  25. Лавренов Н. Г., Зернов А. С., Кипкеев А. М. (и др.) Микориза растений в экстремальных условиях: альпийские ковры Армении. Журнал общей биологии. 2017; 78 (4): 80–85. ID: 29404069.
  26. Воронина Е. Ю. . Вестник Московского университета. Серия 16: Биология. 2006; 4: 17–26. URL: https://www.researchgate.net/publication/316286005.
  27. Kokkoris V. The role of in vitro cultivationon asymbiotic trait variation in a single species of arbuscular mycorrhizal fungus. Fungal Biol. 2019; (123): 307–317. DOI:org/10.1016/j.funbio.2019.01.005.
  28. Sun Z. Arbuscular mycorrhizal fungal proteins 14–3–3– are involved in arbuscule formation and responses to abiotic stresses dur-ing AM symbiosis. Front. Microbiol. 2018; (5): 919. DOI: org/10.3389/fmicb.2018.00091.
  29. Jiang Y. N. Plants transfer lipids to sustain colonization by mutualistic mycorrhizal and parasitic fungi. Science. 2017; (356): 1172–1175. DOI: org/10.1126/science.aam9970.
  30. Prasad R., Eds. Varma A., Tuteja N. Introduction to mycorrhiza: historical development in Mycorrhiza. Cham: Springer. 2017; 1–7. DOI: org/10.1007/978–3–319–53064–2_1.
  31. Hestrin R. Synergies between mycorrhizal fungi and soil microbial communities increase plant nitrogen acquisition. Commun. Biol. 2019; (2): 233. DOI: org/10.1038/s42003–019–0481–8.
  32. Paterson E. Arbuscular mycorrhizal hyphae promote priming of native soil organic matter mineralization. Plant Soil. 2016; (408): 243–254. DOI:org/10.1007/s11104–016–2928–8.
  33. Brundrett M. C. Diversity and classification of mycorrhizal associations. Biol. Rev. 2004; (79): 473–495. DOI: 10.1017/S146479 3103006316.
  34. Kothamasi D., Kuhad R.C., Babu C.R. Arbuscularmycorrhizae in Aplant survival strategies. International Society for Tropical Ecology. 2001; 42(1): 1–13. URL: https://www.researchgate.net/publication/254999588_Arbuscular_Mycorrhiza....
  35. Molina R., Massicotte H., Trappe J.M. Specificity phenomena in mycorrhizal symbioses: communityecological consequences and practical implications // Allen M.F. (Ed.) Mycorrhizal functioning: an integrative plant-fungal process, N.Y., Chapman and Hall. 1992; 357-423. URL: https://www.researchgate.net/publication/239726751_Specificity_phenomena....
  36. Berruti A. Arbuscular mycorrhizal fungi as natural biofertilizers: let’s benefit from past successes. Front Microbiol. 2016; (6): 2–13. DOI: org/10.3389/fmicb.2015.01559.
  37. Rouphael Y. Arbuscular mycorrhizal fungi act as biostimulants in horticultural crops. Sci. Hortic (Amsterdam). 2016; (196): 91–108. DOI: org/10.1016/j.scienta.2016.09.002.
  38. Berruti A. AMF components from a microbial inoculum fail to colonize roots and lack soil persistence in an arable maize field. Symbiosis. 2016; 72(1): 73–80.
  39. Kendrick B. The Fifth Kingdom. Focus Information Group. Newburyport. MA., 2001. 373 p.
  40. Read D. J. The structure and function of the vegetative mycelium of mycorrhizal roots. The ecology and physiology of the fungal mycelium. Cambridge, Cambridge University Press, 1984; 215–240.
  41. Koide R. T., Xu B., Sharda J. Contrasting belowground views of an ectomycorrizal fungal community. New Phytol. 2005; (166): 251–262.
  42. Wallander H., Nilsson L. O., Hagerberg D., Bååth E. Estimation of the biomass and seasonal growth of external mycelium of ectomycorrhizal fungi in the field. New Phytol. 2001; (151): 753–760.
  43. Yu T. E. J-C., Egger K. N., Peterson R. L. Ectendomycorrhizal associations – characteristics andFunctions. Mycorrhiza. 2001; (11): 167–177.
  44. Straker C. J. Ericoidmycorrhiza: ecological and host specificity. Mycorrhiza. 1996; (6): 215–225.
  45. Amaranthus M. A., Perry D. A. The functioning of ectomycorrhizal fungi in the field: linkages in space and time. Plant & Soil. 1994; 159 (1): 133–140.
  46. Wittkuhn R. S., Lamont B. B., He T. Combustion temperatures and nutrient transfers when grasstrees burn. Forest Ecology and Management. 2017; (399): 179–187.
  47. Peterson R. L., Massicotte H. B., Melville L. H. Mycorrhizas: Anatomy and Cell Biology. Ottawa, 2004; 111–121.
  48. Rasmussen H. N. Recent developments in the study of orchid mycorrhiza. Plant & Soil. 2002; (244): 149–163.
  49. Harley J. L. The fourth benefactors’ lecture. The significance of mycorrhiza. Myc. Res. 1989; (92): 129–139.
  50. Read D. J., Perez-Moreno J. Mycorrhizas and nutrient cycling in ecosystems – a journey towards relevance? // New Phytol. 2003; (157): 475–492.
  51. Макаров М. И. Роль микоризы в трансформации соединений азота в почве и азотном питании растений (обзор). Почвоведение. 2019; 2: 220–233. DOI: 10.1134/S0032180X19020102.
  52. Lin G., McCormack M. L., Ma C., Guo D. Similar below-ground carbon cycling dynamics but contrsting modes of nitrogen cycling between arbuscular mycorrhizal and ectomycorrhizal forests // New Phytol. 2017; (213): 1440–1451.
  53. Лукина Н. В., Рязанова С. В. Особенности микоризообразования в техногенных экосистемах. Экосистемы, их оптимизация и охрана. 2012; 7: 261–269.
  54. Катенин А. Е. Микориза растений северо-востока европейской части СССР. Ленинград : Наука. Ленингр. Отд-ние, 1972. 139 с.
  55. Голубинская Н. С. Получение арбускулярно-везикулярной микоризы в лабораторных условиях. Микориза растений. Пермь, 1979. С. 7–15.
  56. Ширинкина Л. Г. Микориза пшеницы на разных агрофонах. Микориза и другие формы консортивных отношений в природе. Пермь, 1978. С. 42–51.
  57. Allen M. F. Ecology of vesicular-arbuscular mycorrhizae in an arid ecosystem: use of natural processes promoting dispersal and establishment. Mycorrhizae Decade Practical Applications and Research Priorities 7th NACOM IFAS. Gainesville, FL. 2018; 133–135.
  58.   К. И. Мицелиальные чехлы и их взаимосвязь с формами микоризного окончания хвойных. Микориза и другие формы консортивных отношений в природе. Пермь : Пермск. гос. ун-т, 1977. С. 78–81.
  59. Веселкин Д. В. Реакция эктомикориз Pinus sylvestris L. на техногенное загрязнение различных типов. Сиб. Экол. Журн. 2005; 4: 753–761.
  60. Капустин Р. В. Влияние инокуляции грибом Аmanita muscaria L. на минеральную продуктивность древесных растений на серых лесных почвах Нижегородской области. Вестник ВГУ, серия: Химия. Биология. Фармация. 2014; 3: 68-73. URL: http://www.vestnik.vsu.ru/pdf/chembio/2014/03/2014-03-13.pdf.
  61. St. John T. V., Coleman D. C. The role of mycorrhizae in plant ecology. Can. J. Bot. 1983; (61): 1005–1014.
  62. Johnson N. C., Graham J. H., Smith F. A. Functioning of mycorrhizal associations along the mutualism parasitism continuum. New Phytol. 1997; (135): 575–585.
  63. Jones M. D., Smith S. Exploring functional definitions of mycorrhizas: are mycorrhizas always mutualisms? Can. J. Bot. 2004; (82): 1089–1109.
  64. Koide R. T., Schreiner R. P. Regulation of the vesicular-arbuscularmycorrhizal symbiosis. Ann. Rev. Plant Physiol. Mol. Biol. 1992; (43): 557–581.
  65. Johnson D., Leake J. R., Ostle N., Ineson P., Read D. J. In situ (CO2)-C-13 pulse-labelling of upland grassland demonstrates a rapid pathway of carbon flux from arbuscular mycorrhizal mycelia to the soil. New Phytol. 2002; (153): 327–334.