Микориза – тајно пријатељство између биљака и гљива

Микориза је мутуалистичка симбиоза гљиве и корена биљке, међусобни однос у коме обе стране имају корист. Биљка од гљиве добија воду и минералне материје потребне за раст и метаболичке процесе, док гљива од ње добија шећере које није у могућности сама да произведе јер је хетеротрофна (храни се уношењем већ готових органских материја). Име микориза настаје од грчких речи mykes – гљива и rhiza – корен. Најраспрострањенија је симбиоза на земљи. Тренутно је описано 7 типова подељених у две основне категорије: екто- и ендомикоризу. Различити типови микоризе обухватају разне гљиве, биљке и станишта, сваки најбоље прилагођен свом.

Неке микоризне гљиве граде различите типове микоризе зависно од тога са којом биљком је склапају. Микоризне гљиве могу бити искључиве и неискључиве, Boletus elegans гради микоризу само са једном врстом дрвета, аришом, док мухара (Amanita muscaria) са преко двадесет различитих врста. Особина неискључивости даје им могућност да међусобно повезују дрвеће градећи подземну шумску мрежу – wood wide web. Ову мрежу биљке користе за комуникацију, нпр. упозорење о неком паразиту, или се испомажу међусобно, шаљући шећере дрвету којем је то потребно, рецимо родитељско дрво младици. Постоје и биљке које уопште не граде микоризу, а то су углавном коровске биљке, карниворне (месождерке) и паразитске биљке.

Највећи проценат копнених биљака гради ендомикоризу, којој се већина хифа (кончастих структура функције сличне као корен биљке) налази унутар корена. Арбускуларна микориза је први откривени и најзаступљенији подпит ендомикоризе. Две трећине свих биљака, односно 90% свих васкуларних биљака граде арбускуларну микоризу. Све ове гљиве су обавезни биотрофи, што значи да се могу узгајати само у микоризи. Гљиве арбускуларне микоризе су веома ефикасне у узимању фосфата из земљишта јер главнину своје масе пружају у земљиште, а не у корен. Стога су ове гљиве, као и биљке са којима су у симбиози, веома успешне на земљишту са неприступачним фосфатом.

Значајан подтип ендомикоризе је и ерикоидна микориза, симбиоза са биљкама реда Ericales. Најпознатији биљни представници су родови из породице вресова. Оне расту на киселој неплодној земљи – вриштини. Вриштина, која углавном настаје људском руком, је песковита и стога подложна суши. Пожари су чести, па их настањују смоласте биљке, мање подложне пожару. Земљиште је кисело и осиромашено па се сматра да успех биљака на овом тлу зависи од микоризе. Гљиве које је формирају нису обавезни биотрофи, што олакшава њихово узгајање за комерцијалне потребе. Сем класичне мутуалистичке микоризе постоје и паразитски облици симбиозе биљке и гљиве. Оно што је неочекивано је да одређене биљке паразитирају на гљивама, а не обрнуто. У питању су биљке из породице Monotropoideae и орхидеје. Монотропоидне биљке су ахлорофилне. Немају хлорофил, зелени пигмент који врши фотосинтезу, стога је њихово зељасто тело беле боје. Како не обављају фотосинтезу, неопходан им је други извор глукозе. Њу добијају конверзијом гљивних шећера, трехалозе и манозе. Како ни гљива не може сама да прави шећере она их узима из другог дрвећа са којима је у микоризи. Необично је што гљива започиње овај однос, као и код других типова миоризе, иако овде нема никакву корист. Постоје одређене сумње да однос између монотропних биљака и гљива није потпуно паразитски јер су маркирани нутријенти из биљке нађени у околном дрвећу. За разлику од њих, орхидеје немају паразитски однос током целог животног циклуса, са изузетком двестотинак породица које су ахлорофилне цео живот. Већина орхидеја зависи од гљиве у периоду клице. Разлог томе је што имају врло мало семе које не саджи много шећера. Шећере узимају од гљиве док не развију листове и тада се успоставља класична мутуалистичка микориза.

Ектомикориза  је добила име по томе што хифе не продиру унутар зида ћелије. Уместо тога један део хифа гради Хартигову мрежу која чини интерфејс између ћелија, док други, већи део, формира омотач око корена. Присутна код 3% семеница, углавном дрвећа и жбуња. Најраспрострањенија је у умереној клими. Неке од представника ектомикоризног дрвећа су бор, јела, смрека, топола, бреза, врба и буква. Упркос малој разноврсности биљака, разноврсност гљива је велика, укључујући неке од најчешћих шумских гљива као што су вргањ и мухара. За разлику од већине ендомикоризних гљива које немају надземно плодоносно тело, гљиве које су ектомикоризне имају. То значи да имају велику примену, првенствено у исхрани. Не само да је лакше узгајати их у микоризи него их није могуће гајити изоловано, зато су на пример тартуфи, такође ектомикоризне гљиве, веома скупе. 

Ектомикоризне гљиве имају начин да додатно извуку азот разлажући протеине из сувог лишћа. То је веома важно за дрвеће суббореалних шума јер живе на млаком и киселом тлу са слабим протоком минерала, чинећи снабдевање азотом од стране гљива кључним. А да би омогућиле све то, микоризне гљиве такође уклањају сапрофитну (разлагачку) конкуренцију испуштајући органске киселине у околно земљиште. 

Материје путују микоризом у два смера – ка биљци и ка гљиви. До биљке се преноси вода као и минералне материје (највише фосфор и азот) које гљива апсорбује из земље. Биљка заузврат гљиви допрема шећере. Биљку ова услуга кошта 10-20% производа фотосинтезе. Азот се уноси у облику нитрата, амонијума и пептида у гљиву. Нитрат је мобилнији од амонијума, стога је је најчешћи извор азота за биљку, сем у случајевима киселих земљишта, где је амонијум у изобиљу. Најефикаснија микориза за унос азота је ерикоидна, а затим ектомикориза која није карактеристична за кисела станишта већ ствара предност у оскудици азота. За разлику од азота, фосфор је много чешћи лимитирајући фактор, у чијем набављању је најефикаснија арбускуларна микориза. То може објаснити зашто она и јесте најприсутнија микоризна заједница. Микориза може имати широку употребу у многим гранама људске делатности.

Иако је најчешћи облик симбиозе на копну, људи се до скора нису много интересовали за њу. Већу пажњу микориза је добила захваљујући једном америчком шумару, Мајку Амарантусу (Mike Amaranthus). Након студија добио је задатак да пошуми једно подручје. Сусрео се са великим проблемом – чак 50% садница није успевало. Био је научен да се то решава ђубривом и убрзо је превелика количина азота из ђубрива земљиште оставила неплодним. Није био спреман да се помири са неуспехом те је кренуо у потрагу за решењем. Нашао га је код баштована који му је рекао да узме мало шумске земље, самеље и поспе око дрвећа. Након што је послушао баштована 90% садница је преживело и данас је Амарантус власник фирме која производи микоризне гљиве. Гљиве заслужне за побољшање раста шумског дрвећа су ектомикоризне гљиве. 

Агрокултура такође може бити успешнија у присуству микоризе. То не значи да је микориза пропаст за индустрију ђубрива, већ се оба могу симултано користити и заједно дати најбоље резултате. Микориза пружа шансе одрживости органском узгоју. 

Микоризом се овакви ефекти постижу зато што су хифе гљива знатно тање од коренових длачица што им омогућава и до 700 пута већу запремину земље из које црпе воду и нутријенте. Гљива мобилише биљци недоступне нутријенте. Повећава и брзину апсорпције калијума, калцијума, бакра, цинка и гвожђа. Омотач од хифа око корена олакшава биљкама које расту у присуству тешких метала – кадмијум и арсеник се акумулишу и имобилишу у хифама гљива, тако да не достижу биљку и не штете њеном ткиву. Повећавају и отпорност биљке на патогене. Парадајз у 32% случајева обољева од Fusariuma, паразитске гљиве, без микоризе, док је са микоризом то случај код само 9%. Не зна се тачно како гљива то постиже, али постоји пар претпоставки: лучење антифунгалних и антибиотичких супстанци, контролисање производње антибиотика од стране биљке и физичка заштита структуром самог омотача.

Поред побољшањa приноса, микориза може да се користи и за обнову неплодног земљишта. Та земљишта су обично уништена људском руком – прекомерним ђубрењем или индустријским отпадом. Утврђено је да је ерикоидна микориза решење овом проблему, због прилагођености животу на киселом и неплодном тлу. Ерикоидне гљиве су одличне у црпљењу азота, који је у оваквом земљишту најприсутнији. Не само да уз микоризу могу да расту ерикоидне биљке, већ се интензивним радом гљива може смањити концентрација азота и тешких метала и тиме омогућити раст и других биљака. Данас када имамо велике проблеме са обрадивим земљиштем микориза се може показати као идеална у решавању водећих светских проблема и смањењу еколошког отисака.

Извори:

1. David Moore, David Moore’s World of Fungi: where mycology starts, www.davidmoore.org.uk
2. Pierre-Luc Chagnon, Robert L. Bradley, Hafiz Maherali, John N. Klironomos, A trait-based framework to understand life history of mycorrhizal fungi, September 2013.
3. https://mycorrhizae.com