Паразитический способ гетеротрофного питания

Тип питания

Тип питания (степень паразитизма) – способность микроорганизма извлекать питательные вещества для собственного роста и размножения из живого, ослабленного или погибшего организма-хозяина, для фитопатогена – растения-хозяина [2] .

Тип питания микроорганизма может быть сапрофитным или паразитическим. Паразиты, в свою очередь, делятся на некротрофов, биотрофов и гемибиотрофов.

Трофность

Сапротрофы – извлекают питательные вещества из имеющихся (готовых) мертвых тканей и являются сапрофитами [2] .

Некротрофы – паразиты, убивающие своими выделениями какой-либо участок растения, прежде, чем оккупировать его, то есть как и сапротрофы питаются содержимым мертвых клеток [2] .

Биотрофы – паразиты, извлекающие питательные вещества непосредственно из живых клеток растения-хозяина [2] .

Различия между сапротрофами, некротрофами и биотрофами заключаются в соотношении скоростей гибели зараженных тканей (некроза) иразвития паразита в растении.

На практике тип питания определяется достаточно просто. Если распространение некроза опережает распространение паразита, то тип питания – некротрофный. Если распространение паразита опережает некроз – питание биотрофное [2] .

При некротрофном паразитизме воздействие на клетки хозяина более грубое, чем при биотрофном. Некротрофный тип питания менее специализирован и скорее всего, является первичным. Эволюцию типов питания от сапротрофии к биотрофии прослеживают у почвообитающих грибов. В их числе обнаруживаются различные переходные виды [2] .

Гемибиотрофы – переходная форма между некротрофами и биотрофами. Это паразиты, имеющие смешанное питание. Первоначально они питаются биотрофно, а после гибели зараженной ткани, продолжают развиваться в ней, питаясь некротрофно [2] .

Примером гемибиотрофного микроорганизма является возбудитель парши яблони – гриб Venturia inaegualis. Первоначально данный патоген образует внутритканевый (эндофитный) мицелий между мезофиллом и эпидермисом, не повреждая клеток, то есть питается биотрофно. После гибели клеток Venturia inaegualis распространяется в них некротрофно, а после отмирания и опадения листьев продолжает питаться сапротрофно [1] [2] .

Конидии и конидиеносцы гемибиотрофного гриба

Четыре группы степени паразитизма

Автотрофы – организмы, способные создавать в процессе фотосинтеза органическое вещество. Паразитические микроорганизмы, как известно, к таким не относятся [3] .

Гетеротрофы – организмы не способные самостоятельно вырабатывать органическое вещество и питающиеся только за счет органики, создаваемой автотрофами и, находящиеся в определенной зависимости от них как от источника энергии. К таким организмам относятся грибы, все бактерии, фитоплазмы, вирусы [3] .

По способу использования органического вещества (типу питания) все гетеротрофы делят на четыре группы:

• сапрофиты облигатные (сапротрофы) – организмы, питающиеся мертвыми растительными остатками или почвенным гумусом, на растениях развиваться не способны;
• паразиты факультативные (условные) – организмы, в основном питающиеся сапротрофно, но обладающие способностью поражать ослабленные растения или их части;
• сапрофиты факультативные – паразиты, обладающие способностью продолжать вегетативный рост и размножение на растительных остатках после гибели растения-хозяина;
• паразиты облигатные – организмы, обладающие способностью извлекать питательные вещества только из клеток живого растения, после гибели растения переходят в покоящиеся формы или погибают [2][3] .

Такая классификация вытекает из соотношения сапротрофной и паразитической фаз в жизненном цикле микроорганизма.

На живом растении встречаются паразиты облигатные, сапротрофы факультативные и очень редко паразиты факультативные. На мертвом растении – сапротрофы облигатные и паразиты факультативные, редко – сапротрофы факультативные [2] .

Источник

Паразиты и сапрофиты

В зависимости от источника готовых органических веществ гетеротрофы в свою очередь делятся на сапрофитов и паразитов.

Сапрофиты — это такие гетеротрофные растительные организмы, которые питаются за счет мертвого органического вещества, извлекаемого из почвы (почвенные грибы, бактерии), отмерших растений, из готовой сельскохозяйственной продукции (плесневые грибы, сапрофитные бактерии) и т. п.

Паразиты — это гетеротрофные организмы, развивающиеся всю жизнь или хотя бы часть ее на поверхности или внутри других живых организмов и извлекающие питательные вещества не из мертвых, а из живых клеток. Живое растение, служащее местом поселения и источником питания для другого организма, принято называть хозяином, растением-хозяином, или питающим растением. Паразитами являются многие грибы, вызывающие различные болезни растений (ржавчинные, головневые, мучнисторосяные) некоторые цветковые паразиты. Паразитизм же — это тип отношения одного организма (паразита) к другому (хозяину), при котором один живет за счет другого, питаясь его соками и тканями. Такое резкое деление гетеротрофных организмов на паразитов и сапрофитов легко проводится для типичных представителей, на самом деле их различить относительно трудно, так как многие паразиты довольно часто ведут полусапрофитный образ жизни, поселяясь на отмирающих частях растения; представители же сапрофитов нередко поселяются на живых растениях, которые по какой-либо причине ослаблены. Причиной такого перехода могут быть возрастные особенности растения или стадии развития возбудителя болезни: многие конидиальные стадии сумчатых грибов известны как паразиты, а в совершенной стадии развития грибы ведут сапрофитный образ жизни на опавших листьях (Venturia inaequalis Wint.). Поэтому возникает необходимость установления промежуточных групп и групп с различной паразитической активностью — облигатные и факультативные паразиты и сапрофиты.

Облигатные, или обязательные, паразиты — это такие организмы, которые способны использовать для своей жизнедеятельности только содержимое живых клеток растения и с отмиранием растения они погибают. На всех стадиях своего онтогенеза они ведут паразитический образ жизни и в сапрофитных условиях на естественных и искусственных питательных средах не развиваются. Примером облигатных паразитов являются пероноспоровые, ржавчинные и мучнисторосяные грибы.

Факультативные или условные, сапрофиты, или полупаразиты, — это такие организмы, которые обычно развиваются на живых растениях и ведут паразитический образ жизни в какой-нибудь стадии индивидуального развития, но при отсутствии растения-хозяина и в других стадиях могут питаться сапрофитно и вести сапрофитный образ жизни. Такие организмы можно выращивать в чистых культурах на искусственных питательных средах. К ним относятся большинство сумчатых грибов, которые в конидиальной стадии паразиты, а в сумчатой — сапрофиты, а также некоторые трутовики на деревьях.

Факультативные паразиты, или полусапрофиты, — организмы, нормально ведущие сапрофитный образ жизни, но в подходящих условиях в одной из стадий индивидуального развития поселяющиеся на живых тканях растений. В качестве примера могут быть названы грибы: Rhizopus — это обычный сапрофит, но встречается на плодах, вызывая их гниль; на початках кукурузы (Rh. maydis Brud.) — вызывая серую гниль их, а также виды Botrytis, встречающиеся на всходах некоторых растений и на корнеплодах.

Наконец, группа грибов, которые способны существовать только за счет мертвых растительных и других органических остатков и не встречающихся в условиях паразитизма, называется облигатными сапрофитами. Эти грибы, хотя и не способны вызывать болезни растений, тем не менее важны для фитопатологии в том отношении, что некоторые из них являются антагонистами, угнетают развитие патогенных микроорганизмов в почве и используются для получения антибиотических веществ, применяемых в фитопатологии в качестве лечебных средств.

Кроме паразитизма в его различных проявлениях, взаимоотношения между грибами и растениями в естественных условиях часто носят характер симбиоза, при котором оба симбионта извлекают пользу. Симбиотические взаимоотношения имеют место при микоризе (myces — гриб, rhizo — корень) — сожительство грибов с корнями высших растений. При этом гифы гриба оплетают корни растения и даже проникают внутрь его клеток, чем достигается контакт двух различных организмов и участие гриба в физиологических процессах корня (микотрофное питание).

По внешнему виду и внутреннему строению различают три формы микоризы: эктотрофную, эндотрофную и промежуточную, или эктоэндотрофную.

При эктотрофной (наружной) микоризе гриб образует плотный чехол на поверхности корня, и лишь отдельные гифы проникают в межклетники первичной коры корешков, не проникая внутрь клеток. Корневые волоски на корне отмирают, а их функции выполняют гифы.

Эндотрофная, или внутренняя, микориза характеризуется проникновением и размещением грибных гиф внутри клеток корня, образуя в них сплетения в виде клубочков. Корневые волоски при эндотрофной микоризе сохраняются. Не погибают и те клетки, в которые внедрились гифы гриба.

Эктоэндотрофная, или смешанная, микориза отличается тем, что гифы гриба, располагаясь на поверхности, проникают в межклетники коры корня и заходят внутрь клеток тканей корневых окончаний.

Микориза имеется у очень многих растений и большинству их свойственна микориза эндотрофного и эктоэндотрофного типа. Для многих растений микориза способствует интенсивному росту. Физиологическая роль микоризы проявляется в том, что она благоприятствует питанию и росту растения, так как гриб доставляет ему минеральные и органические вещества из гумуса почвы и из разлагающихся остатков растений. Получает же гриб от растения углеводы и некоторые физиологически активные вещества, в частности, витамины, не причиняя при этом ущерба растению.

Однако при слабом состоянии растения и сильно выраженной вирулентности гриба симбиотические взаимоотношения могут перейти в односторонний паразитизм с преобладанием гриба. Известны случаи, когда микоризный гриб становится патогенным для растения-хозяина и приводит его к гибели.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Источник

Гетеротрофный способ питания растений

Гетеротрофный способ питания растений

1. Общая характеристика гетеротрофных растений
2. Сапрофиты
3. Паразиты
4. Насекомоядные растения

Общая характеристика гетеротрофных растений

К гетеротрофам относят всех животных, грибы и большинство бактерий. Среди растений также имеются факультативные или облигатные гетеротрофы, получающие органическую пищу из внешней среды – сапрофиты, паразиты и насекомоядные растения. Сапрофиты (сапротрофы) питаются органическими веществами разлагающихся остатков растений и животных, паразиты – органическими веществами живых организмов. Насекомоядные растения способны улавливать и переваривать мелких беспозвоночных. Однако в жизни всех растений есть периоды, когда они питаются только за счет запасенных ранее органических веществ. К таким периодам относят прорастание семян, органов вегетативного размножения (клубней, луковиц и др), рост побегов из корневищ, развитие почек и цветков. Все ткани и органы растения гетеротрофно питаются в темноте (выращивание изолированных тканей без света на органоминеральной среде).

Таким образом, гетеротрофное питание клеток и тканей становится обычным, как и фотосинтез.

Гетеротрофный способ питания – усвоение как низкомолекулярных органических соединений, так и высокомолекулярных (белков, жиров, углеводов), но они должны пройти обработку – пищеварение. У растений различают 3 типа пищеварения: внутриклеточное — в цитоплазме, вакуолях, пластидах, белковых телах, сферосомах; мембранное, осуществляется ферментами клеточных мембран; внеклеточное — ферменты, образующиеся в специальных клетках, выделяются в наружную среду и действуют вне клеток.

Механизмы сапрофитного питания растений и грибов сходны. В плазмолемме гиф грибов функционирует Н + -помпа (водородная помпа), с помощью которой в окружающую среду выделяются кислые гидролазы. Это приводит к гидролизу сложных органических соединений, которые затем всасываются грибом. Механизм всасывания также связан с работой Н + -помпы в плазмолемме. При закислении наружной примембранной зоны снижается диссоциация органических кислот и они проникают в клетки в виде нейтральных молекул. Этот способ распространен у водорослей (диатомовые водоросли, живущие на глубине, куда не проникает свет, питаются органическими веществами из окружающей среды). При большом количестве растворимых органических веществ в водоемах к гетеротрофному питанию переходят хлорококковые, эвгленовые и др водоросли.

Рекомендуемые файлы

У покрытосеменных растений сапрофитный способ питания встречается редко. Эти растения не имеют или имеют мало хлорофилла и не способны к фотосинтезу. Для построения своего тела они используют гниющие остатки растений и животных. Gidiophytum formicarum – полукустарник, стебель которого образует крупный клубень, пронизанный многочисленными ходами, в которых поселяются муравьи. Растение использует в пищу продукты жизнедеятельности муравьев. Меченые личинки мух были переварены растением через месяц.

Некоторые виды образуют симбиоз с грибами – это микотрофные растения. На ранних этапах все орхидные вступают в симбиоз с грибами, так как запасных питательных веществ в их семенах недостаточно для роста зародыша. Гифы грибов проникают в семена и поставляют зародышу органические и минеральные вещества. У взрослых орхидей гифы грибов внедряются в периферическую зону корней, но дальше проникнуть не могут. Их дальнейшему росту препят­ствует фунгистатическое действие клеток глубинных тканей корня, а также слой довольно больших клеток с крупными ядрами, похожих на фагоциты. Эти клетки способны переваривать гифы грибов и усваивать освобождающиеся органические вещества. У подъельника ( Monotropa ), тоже симбиоз с грибом. Причем во многих случаях эти симбиотические отношения можно рассматривать как форму паразитизма, Когда клетки растений переваривают гифы гриба, проникшие в клетки корня. Таким образом, сапрофитом является гриб, а высшее растение паразитирует на нем. Гифы гриба могут соединять корень подъельника с корнями дерева, и тогда подъельник становится паразитом, получающим органические вещества от другого растения.

Микориза большинством растений используется главным образом для увеличения поглощения воды и минеральных солей.

Микоризный гриб может выступать как паразит. Гифы гриба образуют выросты-гаустории. плотно прилегающие или проникающие в корень. Они высасывают питательные вещества (прежде всего углеводы) из растения.

Высшие растения-паразиты — это высокоспециализированные однолетники или многолетники с редуцированными или полностью утраченными в ходе эволюции листьями и корнями. Имеются виды, совершенно лишенные хлорофилла и не способные к фотосинтезу. Заразиха паразитирующая на корнях культурных растений. Ее семена прорастают лишь под влиянием корневых выделений растения-хозяина. Как только кончик зародышевого корня проростка соприкоснется с корнем хозяина, он преобразуется в гаусторию (присоску), начинающую выделять гидролазы, растворяющие клеточные стенки, и активно внедряющуюся в корень. Заразиха поглощает большое количество азотистых веществ, углеводов и минеральных элементов, особенно фосфора, а также воды из корней растений-хозяев.

У вьющегося паразитного травянистого растения повилики нитевидные стебли с редуцированными листьями-чешуйками обвиваются вокруг стеблей растений-хозяев и при­сасываются к ним с помощью гаусторий. Гаустории повилики — преобразованные придаточные корни, принимающие форму диска. Клетки из центральной части диска внедряется в коровую паренхиму растения-хозяина и достигает центрального цилиндра, откуда повилика получает воду, органические вещества и минеральные элементы. Проростки повилики, совершая ростовые вращательные движения, находят растение-хозяина, реагируя на градиент влажности и выде­ляемые им вещества.

Раффлезия питается соками корней тропических лиан. В тело хозяина она внедряется с помощью гаусторий, выделяющих ферменты, разрушающие клеточные стенки. Всю свою жизнь раффлезия проводит в теле хозяина — под землей. Лишь ее цветки (диаметр 1,5 м, красного цвета с запахом гниющего мяса) появляются на поверхности почвы.

Паразиты поглощают из тела хозяина в основном сахарозу, глутаминовую и аспарагиновую кислоты и их амиды.

В настоящее время известно свыше 400 видов покрытосеменных насекомоядных растений. Они ловят мелких насекомых и другие организмы, переваривают и используют как дополнительный источник питания. Большинство из них встречается на бедных азотом болотистых почвах, есть эпифитные и водные формы. Листья насекомоядных растений трансформированы в специальные ловушки, выполняющие и функцию фотосинтеза. По способу ее ловли растения делят на две группы. 1) Пассивная ловля, добыча а) прилипает к листьям, желёзки которых выделяют липкую слизь, содержащую кислые полисахариды (библис, росолист), или б) попадает в специальные ловушки в виде кувшинов, урн, трубочек, окрашенных в яркие цвета и выделяющие сладкий ароматный секрет (саррацения, дарлингтония).

2) Активный захват насекомых а) приклеивание добычи липкой слизью и обволакивание ее ли­стом или волосками (жирянка, росянка), б) ловля по принципу капкана — с захлопыванием ловчих листьев над добычей (альдрованда, венерина мухоловка), в) ловчие пузырьки, в которые насекомые втягиваются с водой благодаря поддерживаемому в них вакууму (пузырчатка).

Обратите внимание на лекцию «Лекция 18».

Общим для всех ловчих приспособлений является привлечение насекомых с помощью полисахаридных слизей или ароматного секрета (нектара), выделяемых или самими ловчими аппаратами, или желёзками вблизи от ловушки. Быстрые движения ловчих органов осуществляются путем изменений в них тургора в ответ на раздражение чувствительных волосков, вызванное движениями насекомого.

Пищеварение. Попавшее в ловушку насекомое переваривается под действием секрета многочисленных железок. Некоторые насекомоядные парализуют добычу алкалоидами, содержащимися в выделяемой слизи (росянка выделяет алкалоид конитин, парализующий насекомое). Липкая слизь содержит много кислых полисахаридов, состоящих из ксилозы, маннозы, галактозы и глюкуроновой кислоты, органические кислоты и ряд гидролаз, активных в кислой среде. Кислые слизистые выделения, азот- и фосфорсодержащие продукты распада стимулируют работу желёзок, выделяющих кислоты (муравьиную, бензойную), а также протеазы и ряд других гидролаз. Довольно подробно изучена протеолитическая активность секрета у мухоловки. Секреторные клетки имеют хорошо развитый ЭР и аппарат Гольджи, которые продуцируют большое количество секрета.

Всасывание продуктов распада осуществляется теми же желёзками, соединенными с проводящей системой (через 5 минут). Доминирующая роль в транспорте продуктов пищеварения принадлежит симпласту. Таким образом, процесс пищеварения у насекомоядных растений осуществляется принципиально так же, как в желудке животных. В том и другом случае секретируются кислоты ( HCI — в желудке, муравьиная кислота — у насекомоядных растений). Кислая реакция пищеварительного сока уже сама по себе способствует перевариванию животной пищи. На принципиальное сходство процесса кислого внеклеточного пищеварения у животных и растений впервые указал Дарвин в книге «Насекомоядные растения».

В настоящее время известно, что закисление среды в желудке животных осуществляется в ре­зультате функционирования Н + -помпы в плазмалемме клеток слизистой желудка.

Многие насекомоядные растения живут на почвах, бедных минеральными элементами. Их кор­невая система слабо развита, нет микоризы, поэтому усвоение минеральных элементов из пойманной добычи имеет для них большое значение. Из тела жертвы насекомоядные растения получают азот, фосфор, калий, серу. Углерод, содержащийся в аминокислотах и других продуктах распада, также участвует в метаболизме насекомоядных растений. (Еще Дарвин показал, что если растения росянки подкармливать кусочками мяса, то через три месяца они значительно пре­восходят контрольные растения по ряду показателей, особенно репродуктивных. Установлено, что растения пузырчатки зацветают только после получения животной пищи).

Источник