Myko-heterotrofy - Polski Serwis Naukowy

Monotropastrum humile, obligatoryjny myko-heterotrof.

Myko-heterotrofy (skrót MHP od ang. myco-heterotrophic plants), dawniej rośliny saprofityczne – rośliny, które część lub wszystkie substancje pokarmowe pobierają z grzybów, na których pasożytują. Rośliny te zwykle nie przeprowadzają fotosyntezy i nie mają barwników fotosyntetycznych.

Chlorofil – grupa organicznych związków chemicznych obecnych między innymi w roślinach, algach i bakteriach fotosyntetyzujących (np.: sinice). Funkcją chlorofili w organizmach przeprowadzających fotosyntezę jest wychwytywanie kwantów światła i przekazywanie energii wzbudzenia do centrum reakcji fotoukładu skąd wybijane są elektrony, spożytkowane następnie w dalszych etapach fotosyntezy. Znaczna zawartość chlorofili w organizmach fotosyntetyzujących jest odpowiedzialna za ich zieloną barwę. Zielony kolor chlorofilu spowodowany jest wysoką absorpcją w czerwonej i niebieskiej części spektrum światła, a niską absorpcją w zielonej części spektrum światła (długość fali 500-600 nm). Wyróżnia się wiele rodzajów chlorofili. Najbardziej rozpowszechnione w przyrodzie to chlorofil a i chlorofil b występujące u wszystkich roślin przeprowadzających fotosyntezę. Chlorofile c i d występują jedynie u części glonów. U prokariontów zdolnych do przeprowadzania fotosyntezy mogą występować chlorofil a u sinic oraz wiele rodzajów bakteriochlorofili oznaczanych literami od a do g.

Gametofit (z gr. gaméō – zawieram małżeństwo, phytón – roślina) – haploidalne stadium przemiany pokoleń roślin i protistów roślinopodobnych. W dawniejszych ujęciach gametofitem nazywano również analogiczne stadium u grzybów. Nazwę zawdzięcza temu, że daje początek gametom roślinnym w wyniku podziału mitotycznego. Sam gametofit powstaje w wyniku podziału mejotycznego wyspecjalizowanych komórek sporofitu nazywanych zarodnikotwórczymi (archesporami, komórkami sporogennymi lub merystem archesporialnym) i trwa do momentu fuzji gamet. Początkowo gametofity stanowią jednokomórkowe, haploidalne zarodniki. W wyniku kolejnych podziałów mitotycznych rozwijają się wielokomórkowe gametofity o różnej budowie w różnych grupach systematycznych roślin. Dojrzałe gametofity wytwarzają gametangia męskie (plemnie, anterydia), w których powstają plemniki i gametangia żeńskie (rodnie, archegonia) wytwarzające pojedyncze komórki jajowe. U większości roślin lądowych gametofit jest silnie zredukowany i całkowicie lub częściowo zależny od sporofitu ponieważ nie jest w stanie żyć bez dostarczanej do niego wody i substancji odżywczych. Wyjątek stanowią mszaki, u których pokolenie gametofitu dominuje nad sporofitem.

Związek rośliny z organizmem grzyba może być pełny (obligatoryjny) – roślina nie przeprowadza fotosyntezy, nie ma chlorofilu ani funkcjonujących fotosystemów, a wszystkie związki pokarmowe pobiera od grzyba, na którym pasożytuje. Związek może być także częściowy (fakultatywny), gdy roślina przeprowadza fotosyntezę, a z organizmu grzyba pobiera dodatkowe substancje odżywcze. Istnieją także rośliny (np. niektóre gatunki storczykowatych), które nie przeprowadzają fotosyntezy i pozyskują związki pokarmowe od organizmu grzyba tylko w pewnym okresie cyklu życiowego. Po tym czasie pozyskują energię na drodze fotosyntezy, pozostając fakultatywnym myko-heterotrofem lub całkowicie tracą zdolność do pasożytniczego trybu życia. Nie wszystkie rośliny bezzieleniowe są roślinami saprofitycznymi. Niektóre z cudzożywnych roślin pobierają związki pokarmowe bezpośrednio z innych roślin. Są one określane jako rośliny pasożytnicze.

Paprotniki (Pteridophyta) – w dawnych systemach klasyfikacyjnych . Paprotniki wyróżnione były w systemie Augusta Wilhelma Eichlera z 1883, . Do tej grupy zaliczano spośród roślin współczesnych: . W miejsce dawnych paprotników wyróżnia się odrębne ww. . Nazwa "paprotniki" stosowana jest często zwyczajowo, a nie taksonomicznie, w podobnym jak niegdyś znaczeniu, w odniesieniu do .

Mikoryza - występujące powszechnie zjawisko, polegające na współżyciu korzeni lub innych organów, a nawet nasion roślin naczyniowych z grzybami (dotyczy około 85% gatunków roślin wyższych z całego świata). Tego typu symbioza daje obu gatunkom wzajemne korzyści, polegające na obustronnej wymianie substancji odżywczych – rośliny mają lepszy dostęp do wody i rozpuszczonych w niej soli mineralnych, ale także do substancji regulujących ich wzrost i rozwój, które produkuje grzyb, ten zaś korzysta z produktu fotosyntezy roślin - glukozy. Odkrycia mikoryzy dokonał w roku 1880 polski botanik, Franciszek Kamieński[potrzebne źródło].

W przeszłości mylnie uważano, że rośliny nieprzeprowadzające fotosyntezy pobierają i odżywiają się martwą materią organiczną, rozkładając złożone związki organiczne, tak jak robią to grzyby saprofityczne. Z tego względu zostały nazwane roślinami saprofitycznymi. Nie stwierdzono jednak, aby jakakolwiek roślina była zdolna do rozkładania martwej materii organicznej i przyswajania jej jako pokarm. Rośliny te mogą pobierać związki organiczne jedynie na drodze pasożytnictwa realizowanego jako myko-heterotrofia lub przez bezpośrednie pasożytowanie na innych roślinach.

Strzępki (hyphae) - rozgałęziające się, splątane nitkowate elementy, z których zbudowana jest grzybnia (plecha), czyli ciało grzybów. Strzępki mogą być luźne (nitkowate) lub zbite (plektenchymatyczne), wtedy gdy splatają się i zrastają w jedną całość. Zbite strzępki tworzą:

Barwniki fotosyntetyczne (asymilacyjne) - barwne związki chemiczne odgrywające kluczową rolę w procesie fotosyntezy. Wyróżnia się trzy główne grupy barwników fotosyntetycznych: chlorofile, karotenoidy i fikobiliny.

Korzenie myko-heterotrofa Monotropa uniflora połączone z grzybnią Russula brevipes

Rośliny łączą się ze strzępkami grzybni przez korzenie, podobnie jak ma to miejsce w mikoryzie. Prawdopodobnie myko-heterotrofy rozwinęły się przez przekształcenia mikoryzy. Zmienił się kierunek przepływu związków organicznych na odwrotny niż w mikoryzie, od grzyba do rośliny.

Fotosynteza (gr. φῶς – światło, σύνθεσις – łączenie) – anaboliczny proces biochemiczny redukcji dwutlenku węgla wodorem pochodzącym ze związków nieorganicznych z wykorzystaniem promieniowania słonecznego przy udziale barwników asymilacyjnych i enzymów, prowadzącym do powstania związków organicznych. Jest to jedna z najważniejszych przemian biochemicznych na Ziemi [1]. Proces ten utrzymuje wysoki poziom tlenu w atmosferze oraz przyczynia się do wzrostu ilości węgla organicznego w puli węgla zwiększając masą materii organicznej, kosztem materii nieorganicznej.

Rośliny pasożytnicze, parazytofity – rośliny korzystające z wody i soli mineralnych oraz substancji organicznych wytworzonych przez inne organizmy, które stają się ich żywicielami. Stanowią nieliczną procentowo grupę gatunków, ogromna bowiem większość roślin to gatunki samożywne.

Myko-heterotrofy występują wśród różnych grup systematycznych. Znanych jest ponad 400 gatunków roślin w 87 rodzajach, które odżywiają się poprzez pasożytowanie na grzybach. Wszystkie gatunki z rodziny Monotropaceae i niefotosyntetyzujące storczykowate oraz wątrobowiec Cryptothallus są pełnymi myko-trofami. Częściowymi myko-heterotrafami są niektóre gatunki z rodziny goryczkowatych, fotosyntetyzujące orchidee i kilka innych grup roślin. U niektórych paprotników i widłaków myko-heterotrofem jest tylko gametofit. Grzyby na których pasożytują rośliny, to typowe gatunki zdolne do mikoryzy, są jednak dowody, że rośliny mogą pasożytować na grzybach pasożytniczych, takich jak opieńka.

Fotoukład, Fotosystem – jest kompleksem barwnikowo-lipidowo-białkowym absorbującym kwanty światła. Fotoukład tworzą centrum reakcji fotokładu oraz towarzyszące mu układy antenowe absorbujące kwanty światła i przekazujące energię do centrum reakcji. W centrum reakcji z dimera chlorofilu a wybijany jest elektron i przekazywany na kolejne przenośniki elektronów. W błonach tylakoidów można wyróżnić dwa rodzaje fotoukładów:

Rośliny bezzieleniowe – są to rośliny pasożytnicze będące pasożytami całkowitymi, które nie prowadzą fotosyntezy lecz wszystkie potrzebne do życia substancje organiczne czerpią z organizmu żywiciela. W odróżnieniu od półpasożytów, rośliny te w ogóle nie posiadają zielonego chlorofilu, który umożliwiałby fotosyntezę. Ze względu na organizm żywiciela, wśród roślin bezzieleniowych wyróżnia się:

Przypisy

↑ Leake JR.. The biology of myco-heterotrophic ('saprophytic') plants.. „New Phytologist”. 127, s. 171–216, 1994.
Dawson JH, Musselman LJ, Wolswinkel P, Dörr I.. Biology and control of Cuscuta.. „Reviews of Weed Science”. 6, s. 265–317, 1994.
↑ Bidartondo MI. The evolutionary ecology of myco-heterotrophy.. „The New phytologist”. 2 (167), s. 335–52, sierpień 2005. doi:10.1111/j.1469-8137.2005.01429.x. PMID 15998389.
↑ Leake JR.. Plants parasitic on fungi: unearthing the fungi in myco-heterotrophs and debunking the ‘saprophytic’ plant myth.. „Mycologist”. 19, s. 113–122, 2005..
Trudell SA, Rygiewicz PT, Edmonds RL.. Nitrogen and carbon stable isotope abundances support the myco-heterotrophic nature and host-specificity of certain achlorophyllous plants.. „New Phytologist”. 160, s. 391–401, 2003.
Bidartondo MI., Burghardt B., Gebauer G., Bruns TD., Read DJ. Changing partners in the dark: isotopic and molecular evidence of ectomycorrhizal liaisons between forest orchids and trees.. „Proceedings. Biological sciences / The Royal Society”. 1550 (271), s. 1799–806, wrzesień 2004. doi:10.1098/rspb.2004.2807. PMID 15315895.
Leake JR. Myco-heterotroph/epiparasitic plant interactions with ectomycorrhizal and arbuscular mycorrhizal fungi.. „Current opinion in plant biology”. 4 (7), s. 422–8, sierpień 2004. doi:10.1016/j.pbi.2004.04.004. PMID 15231265.
Taylor DL, Bruns TD, Leake JR, Read DJ. 2002. Mycorrhizal specificity and function in myco-heterotrophic plants. W: The Ecology of Mycorrhizas (Sanders IR, van der Heijden M, eds.), Ecological Studies vol. 157, pp 375–414. Berlin: Springer-Verlag.

Storczykowate (Orchidaceae Juss.) – rodzina roślin obejmująca ponad 20 tysięcy gatunków bylin (samożywnych i myko-heterotroficznych). Jest jedną z najbogatszych w gatunki rodzin roślin wyższych. W Polsce, w stanie dzikim, występuje około 50 gatunków z 24 rodzajów i wszystkie one podlegają ochronie gatunkowej.

Goryczkowate (Gentianaceae Juss.) – rodzina roślin należąca do rzędu goryczkowców. Obejmuje ok. 1650 gatunków łączonych w ok. 80 rodzajów, występujących w strefie umiarkowanej i subtropikalnej. Należy do niej wiele roślin górskich.