- 固定炭素 ：植物は独立栄養栄養生物です。つまり、二酸化炭素と水を有機化合物に変換できます。光合成として知られるこのプロセスは、植物が成長して繁殖するために必要なエネルギーを生成します。植物は、この固定炭素の一部を微生物共生生物と共有し、エネルギーと栄養素の源を提供します。
- 水 ：植物は、土壌から根を通して水を吸収します。この水は植物の成長と発達に不可欠ですが、微生物共生生物にも利益をもたらすことができます。場合によっては、植物は、ハイダトーデと呼ばれる特殊な構造を介して、共生生物に直接水を提供することさえあります。
- 鉱物 ：植物は、土壌から根を根を通して鉱物を吸収します。これらの鉱物は植物の成長と発達に不可欠ですが、微生物共生生物にも利益をもたらすことができます。植物は、これらの鉱物のいくつかを共生生物と共有し、繁栄するために必要な栄養素を提供するかもしれません。
- 保護 ：植物は、環境からの保護を伴う共生微生物を提供します。植物の根は、土壌中の有害物質から微生物を保護する物理的障壁を作り出し、植物の葉は太陽と風から日陰と保護を提供します。
- 生息地 ：植物は、共生微生物に成長と繁殖に適した生息地を提供します。植物の根は、多くの微生物に理想的な湿った栄養豊富な環境を提供します。さらに、植物の葉は、微生物が付着して植民地化できる表面積を提供します。
これらの資源の見返りに、微生物共生生物は次のようなさまざまな利点を植物に提供します。
- 栄養サイクリング ：微生物共生生物は、植物が土壌から栄養素を獲得するのに役立ちます。根茎などの一部の微生物は、大気窒素を植物を使用できる形に変換できます。菌根菌などの他の微生物は、植物が土壌から水や鉱物を吸収するのに役立ちます。
- 病原体からの保護 ：微生物共生生物は、植物を病気から保護するのに役立ちます。 Pseudomonas fluorescensなどの一部の微生物は、有害な細菌や真菌の成長を殺すか阻害する可能性のある抗生物質を生成します。 Trichoderma harzianumなどの他の微生物は、植物の免疫系の改善に役立ちます。
- ストレス耐性 ：微生物共生生物は、植物が干ばつ、熱、塩ストレスなどの環境ストレスに耐えるのに役立ちます。亜種などの一部の微生物は、植物が水バランスを調節するのに役立つホルモンを生成します。 Glomus Intraradicesなどの他の微生物は、ストレスの多い条件下であっても、植物が土壌から水と栄養素を吸収するのに役立ちます。
- 増加成長 ：微生物共生生物は、植物がより速く、より激しく成長するのを助けることができます。 Azospirillum brasilenseなどの一部の微生物は、植物の成長を刺激できる植物ホルモンを産生します。 Rhizobium lemuminosarumなどの他の微生物は、植物の成長に不可欠な植物がより多くの窒素を生成するのに役立ちます。
植物と共生微生物との相互主義的な関係は、両方の生物の健康と生産性に不可欠です。リソースと利益を互いに提供することにより、植物と微生物の共生生物はさまざまな環境で繁栄することができます。
植物が共生微生物を補償する追加の方法
上記のリソースと利点に加えて、植物は次の方法で共生微生物を補償することもできます。
- 選択的ルート滲出 ：植物は、糖、アミノ酸、有機酸、二次代謝産物など、根からさまざまな化合物を放出します。これらの化合物は、有害な微生物の成長を阻害しながら、微生物共生生物を引き付けて利益を得ることができます。
- クォーラムセンシング ：植物は化学シグナルを使用して、微生物共生生物と通信できます。これらのシグナルは、微生物の成長と活動を調節することができ、相互主義的な関係を調整するのに役立ちます。
- 水平遺伝子導入 ：植物と微生物の共生生物は、水平遺伝子導入を通じて遺伝物質を交換できます。このプロセスにより、微生物は、栄養素の獲得の増加や病原体に対する耐性など、有益な特性を付与する新しい遺伝子を獲得できるようになります。
植物と微生物共生生物の間の複雑な相互作用はまだ完全には理解されていません。ただし、これらの関係が両方の生物の健康と生産性に不可欠であることは明らかです。これらの相互作用のメカニズムを理解することにより、作物の収穫量を改善し、合成肥料と農薬への依存を減らす新しい方法を開発できます。
