Mikroorganismer i og på planter

Organismene som lever inne i plantene kalles endofytter. Epifytter lever derimot utenpå blader, røtter og stikler hos planter. I flere kulturvekster finner vi begge deler. Forskere mener de kan bidra til økt plantevekst, hemme sykdommer, gjøre fosfor mer tilgjengelig og tilføre mer nitrogen, i tillegg til at de kan gjøre plantene syke.

At det lever mikroorganismer i rotsonen, rett utenfor røttene er kjent for mange, men at noen bakterier og sopper kommer inn og lever inne i røtter, stilker og blader er mindre kjent. Både bakterier og sopp som lever inni planter kalles endofytter (endo=inni, phyton=plante).

Endofytter

De fleste endofytter lever i vevet mellom cellene i ulike plantedeler. Noen er også funnet i vevet som transporterer vann og næring i planter. Flest endofytter er funnet inni røtter og underjordiske knoller på planter, men også inni blader, stilker, frukter og frø.

Endofytter kan være skadegjørere, nøytrale eller til nytte for planten. Noen endofytter kan være sykdomsfremkallende for mennesker (Escherichia coli) og flere kan gi plantesykdommer (eks. tørråtesopp). Mikroorganismene kalles da for patogener og parasitter.

Også nyttegjørere

Mest forskningsfokus er rettet mot utfordringer knyttet til mikroorganismer, ikke så mye nytteverdien. Mange endofytter kan ha gunstig effekt på planter og næringssirkulering i jord.

N₂-fiksering

De mest kjente positive endofyttene er Rhizobiumbakterier (Rizobiaceae) som lever inni røttene hos arter i erteblomstfamilien og danner rotknoller hvor de fikserer nitrogen. Disse bakteriene bruker N₂ fra lufta og gjør denne gassen om til stoffer som plantene kan bruke for å lage proteiner og andre byggesteiner som krever nitrogen. Denne prosessen kalles biologisk nitrogenfiksering.

N₂-fikserende bakterier i stengel

Mindre kjent er det at noen typer edofytter kan være i overjordiske deler av planten, eksempelvis i stengelen. Ett eksempel er Rhizobium elti som fikserer nitrogen i maisstengler, men som ikke lager knoller. Også i sukkerrør og i hvete er det funnet ulike N2-fikserende endofytter.

Mye tyder på at slike samliv er spesielt utbredt i planter som vokser med lav nitrogen- og/eller lav næringstilgang. Det at de finnes i overjordiske deler av platene gjør det spennende ved at de da er mye nærmere lufta - kilden for N2.

Endofytter i rødkløver og potet

Nye analyseteknikker innen molekylærbiologi gjør at man nå kan identifisere mange flere organismer fra ulike steder, slik som i jord og inni og utenpå planter. Grensen for hva som er ”inni” og ”utenpå” en plante, blir også mer usikker når det studeres nøye.

Mikroorganismer/Endofytter er funnet i mange vekster som også brukes i Norge, for eksempel i gulrot, potet, rødkløver og hvete samt i en rekke mer varmekjære arter som tomat, agurk, søtpotet, soyabønner, mais, citrus og sukkerrør.

Samliv med sopp

Bartrær er helt avhengige av symbiose (samliv) med sopp og de fleste kulturvekstene slik som løk, korn, potet og jordbær har slikt samliv med mykorrhizasopper. Dette samlivet kalles også sopprot, og soppen er endofytten som lever inni planterøttene, og som har hyfer utover i jorda.

Sopprøttene gir plantene et mye større opptaksnett for både vann og næring, spesielt for fosfor, men også sink, mangan og kobber. Noen mykorrhizasopper har til og med egne endofytter som kan skille ut stoffer som kan øke opptaket av fosfor i planten. Andre bidrar til å beskytte planten mot soppsykdommer og patogene nematoder.

Organiske forbindelser

Mykorrizasoppen får karbon fra plantesymbionten, men i ny forskning ser det ut til at noen av de som lever med trær også kan ta opp noe karbon fra jord i form av organiske forbindelser.

Endofytter kan bidra til økt plantevekst og bedre plantehelse

Det er fortsatt mange ubesvarte spørsmål rundt ulike funksjoner til flere av organismene som lever inni plantene, men noen funksjoner og sammenhenger trer frem:

• Vekststimulering via endofytter kan være en konsekvens av nitrogenfiksering, økt opptak av mineraler eller skje ved dannelse av vekstfremmende stoffer.

• Bedre plantehelse ved at endofyttene skiller ut sopp- og bakteriehemmende og –drepende stoffer, eller ved at endofyttene konkurrerer med patogener om næring eller ved at de bidrar til at planten blir immun eller resistent mot sykdom.

Endofytter kan blant annen bidra til å hemme nematodeformering i jorda rundt noen planter som de lever i, og det kan være fordel for de vekstene som blir dyrket sammen med planten som har slike endofytter og for de vekstene som kommer etterpå i vekstskiftet.

Ikke mais etter kløver

Noen endofytter kan hemme veksten av patogene sopper (eks. Rhizoctonia solani- svartskurv).

Noen endofyttiske bakterier kan hemme veksten av andre planter, og er mest sannsynlig årsaken til den allelopatiske (veksthemmende) effekten rødkløver har i forhold til mais. På bakgrunn av dette var det for eksempel ikke anbefalt å dyrke mais etter kløver i Canada.

Dette er også spennende i forhold til om kulturplanter kan ha allelopatisk virkning på visse typer ugras.

Epifytter 

En rekke mikroorganismer lever også utenpå blader, røtter og stilker hos planter. Disse kalles da epifytter. Endofytter og epifytter kan ”bevege seg” ut og inn av plantene via en væske som planter skiller ut og tar opp igjen som en døgnviss gjentagelse.

Lever i grenseland

Ved guttasjon dannes små væskedråper i bladranden eller spissen av blader om natten eller tidlig om morgenen. Dråpene er plantesaft som skilles ut av planten ved at det er et svakt overtrykk i plantens vanntransportsystem. Endofytter i planten kan dermed komme ut av planten i disse dråpene.

Når temperaturen øker og planten trenger vannet i disse dråpene og tar ”opp” igjen væsken, kan organismer i væskedråpen komme inn igjen i planten. Da med eventuelle epifytter som var ”utenpå” bladet i utgangspunktet eller som ankom i løpet av natten.

Da blir grensene for hva som lever ”inni” og ”utenpå” plantene enda mindre klar.

Les mer/referanser:

• Søk på nettet etter ”Endophytes in plants ” og ”Endophytes”

• Baldrian, P. 2009. Ectomycorrhizal fungi and their enzymes in soils: is there enough evidence for their role as facultative soil saprotrophs? Oecologia 161:657-660
• Rosenblueth, M. & E. Martinez-Romero 2006. Bacterial endophytes and their interactions with hosts. Molecular Plant-Microbe Interactions (MPMI) Vol. 19, no 18, 827-837.

• Schultze,B., C. Boyle & T. Sieber 2006. Microbial Root Endophytes. Springer, Berlin

• Grøtta, M. 2008. Nitrogenfiksering hos belgvekster. Økologisk landbruk nr 1, s. 12-17

• Raven, P.H., R.F. Evert & S.E. Eichhorn 2005. Biology of plants. Bok,  686 s.

• Jambagi, S. m.fl. 2023. Red clover root-associated microbiota is shaped by geographic location and choice of farming system. Journal of Appl. Microbiol. 2023, 134, s.1-17
• Lundin, O. 2023. Mikroorganismer kopplade till rödklövers rotsystem kartlagda i Sverige. SLU-Nyhet 19.10.2023