Universitatea de tiine Agronomice i Medicin VeterinarFacultatea: Management, Inginerie economic i Dezvoltare ruralSpecializare: IMAPA

Referat Microbiologie Tema 15 : Micorizele Tema 23 : Activitatea microorganismelor la animalele ierbivore i compostare

Prof.Coord.Student: Lector. Dr. Emilia Ciocoiu Mitrofan Florina Alina

BUCURESTI 2014

MicorizeleMicoriza este o asociaie simbiotic reciproc avantajoas, realizat ntre miceliu unei ciuperci i rdacinile unei plante ierboase sau lemnoase. Multe plante, n special din rndul speciilor lemnoase arbori sau arbuti, nu ar exista fr micoriza. Practic, n lipsa ciupercilor micorizante, nu ar exista pduri in zona temperat a Terrei.Ce catig plantele de pe urma micorizei? Ciupearca care realizeaz micoriza, poate hidroliza i mobiliza, la nivelul hifelor, substane anorganice greu solubile, ajutnd astfel, absorbia lor in forme facile, la nivelul rdcinilor plantei, fapt ce ntreine o activitate metabolic intens n esuturile i celulele plantei. Ce cstig ciupercile de pe urma micorizei? Ciupercile primesc n schimb de la plantele cu care se asociaz, diferite substane organice gata prelucrate ( glucide, vitamine, fitohormoni), graie crora metabolismul devine cu mult mai activ. Att plantele ct i ciupercile implicate n micoriz prezint o dezvoltare superioar fa de rudele lor care nu beneficiaz de acest privilegiu.

Rolul micorizein micoriz, miceliul ciupercii prinhifelesale, aducearborelui,arbustului, sau plantei ierboase,apncrcat cusruri mineralei diferii metabolii, primind n schimb, materie organic indispensabil metabolismului (glucide,vitamine, fitohormoni).Ciuperca care realizeaz micoriza, poate hidroliza i mobiliza, la nivelulhifelor, substane anorganice greu solubile (sruri curadicaliazotat, azotit, fosfat sau fosfit), ajutnd astfel, absorbia lor n forme facile, la nivelul rdcinilor plantei, fapt ce ntreine o activitate metabolic intens, la nivelul esuturilor vegetale. Din acest motiv, plantele cu carefungulntreinerelaii troficesimbiotice, cresc mult mai bine dect celelalte, iar miceliul ciuperciifructificmai abundent. Mai mult, s-a demonstrat c plantele cu micoriz sunt mai rezistente la secet i la boli, dect vegetalele care nu realizeaz astfel de asociaii simbiotice. Rolul micorizei, nu se oprete doar la beneficiile de pe urma crora profit plantele i ciupercile asociative, ci se se extinde asupra ntreguluiecosistem. n faa variailor aritmice (furtuni, incendii, poluare, invazii depopulaiiduntoare, etc.) petrecute n biotopurileibiocenozelenaturale sau artificiale (culturi agricole), micorizele ajut n mod semnificativ la reechilibrarea i stabilizarea ecosistemelor.

ncadrarea sistematic a ciupercilor micorizante

Ciupercile micorizante aparin urmtoarelor ncrengturi aleregnului Fungi: Incertae sedis Glomeromycota Ascomycota Basidomycota

Clasificarea micorizelor

Dup selectivitate, micorizele sunt:-> neselective sau generaliste (de exemplu, ciupercileAmanita rubescens, Amanita pantherina, Boletus edulis sau Russula cyanoxantha,realizeaz micorize cu mai multe specii de plante lemnoase),-> preferenial selective (Suillus luteusmicorizeaz de preferin pinii, dar migreaz i la gorun;Tricholoma suphureumstabilete relaii simbiotice preponderente cu fagul, dar trece i la speciile de Quercus)-> strict selective (de pild: Leccinum carpinusrealizeaz micorize doar cu carpenul,Boletus elegansmicorizeaz doar zada,Boletus luteusstabilete relaii simbiotice doar cu pinul de pdure).

Dup raporturile stabilite ntrehifeleciupercii icelulelerdcinilor plantelor, micorizele se mpart n:-> ectomicorize sau micorize ectotrofe (hifele ptrund intercelular, deci printre celulele corticale ale rdcinii plantelor, n spaiulinterstiial),-> endomicorize sau micorize endotrofe (hifele ptrund n celulele corticale ale rdcinii, localizndu-se intracelular),-> ectoendomicorize sau micorize ectoendotrofe (combinaie ntre tipurile precedente).-> perimicorize sau micorize peritrofe (miceliul ciupercii se dezvolt n jurul rdcinilor)

Micorizele ectotrofe, micorizele endotrofe i micorizele peritrofe

Micorize ectotrofe

Micorizele ectotrofe sunt realizate de ctre unele ciuperciascomiceteibazidiomicete. n cazul ectomicorizelor, miceliul ciupercii formeaz agregate, realiznd un manon n jurul celulelor radiculare, aa cum se poate observa n imaginea de mai sus. n cadrul acestui agregat, cteva hife penetreaz esutul rdcinii, asigurnd nutriia reciproc avantajoas.Foarte muli arbori (brad,molid, pin, mesteacn, plop, carpen, stejar, fag, etc.) depind de micoriza ectotrof. De asemenea, o serie de ciuperci (Russula, Lactarius, Amanita, Boletus, .a.) nu ar putea supravieui n lipsa arborilor sau arbutilor.Rdcinile speciilor lemnoase care realizeaz micorize ectotrofe, au cunoscut modificri. Ele nu mai prezint peri absorbani i sunt abundent ramificate, lund aspectul unor corali (Mohan, Ardelean). Dezvoltarea unor ciuperci care realizeaz ectomicorize cu speciile de plante lemnoase, nu depinde numai de afinitatea dintre fungi i arbori, ci i de vrsta arboretelor. Astfel, spre exemplu, numeroasele specii ale genuluiCortinariuis, se instaleaz n perioada de maturitate a pdurilor, n timp ce ciupercile genuluiLaccaria, apar n faza de tineree sau de btrnee a codrului. De asemenea, conteaz pH-ul solului, n pdurile de foioase marcate de aciditate, crescnd masiv ciupercile micorizante cortin (Cortinariuis).

Micorize endotrof

Aceste micorize, sunt realizate de ctre glomeromicete. n micorizele endotrofe(endomicorize), hifele ciupercii se localizeaz n interiorul celulelor corticale ale rdcinii plantelor. Pentru ca acest tip de simbioz s se poat realiza, este nevoie ca structura hifelor s prezinte anumite particulariti, care sunt caracteristice ciupercilor ce aparin acestei ncrengturi. Astfel, la nivelul hifelor apar arbuscule.

Micorize periotrofe

Micorizele perritrofe sunt realizate de ctre uniifungi imperfeci(familaMucoraceae), de unele ascomicete (familiaTrichocomaceae), precum i de unele basidiomicete. Cele mai multe perimicorize se realizeaz prin mprejmuirea rdcinilor plantelor, de ctre mucegaiurileMucor,AspergillusiPenicillium. Pteromicorizele, pe lng faptul c intensific schimburile nutritive la nivelul rdcinilor, pot schimba reacia solurilor, acionnd ca nite tampoane vii. De exemplu, speciile dePenicilliumdinrizosefermodific pH-ul solului, fcnd posibil dezvoltareacvercetelorpe soluri alcaline (speciile deQuercusnu suport pmnturile bazice, n lipsa acestor ciuperci, existena arborilor pe solurile alcaline, fiind compromis).

Ce este micoriza? Micoriza este o ciuperca care intra in simbioza cu majoritatea plantelor .

Micorizele sunt cunoscute specialitilor romni n pomicultur, silvicultur, precum i mptimiilor trufelor. Mai puin cunoscut este la noi n ar rolul lor n creterea produciei de legume, inclusiv n locuri unde solul i clima reprezint factori limitativi.

NOIUNI GENERALE: Micorizele sunt rezultatele unei asociaii n cursul creia radicelele plantelor sunt colonizate de ciuperci microscopice specifice. Aceast interrelaie implic: ->asocierea relativ constant a celor doi parteneri; ->infectia plantei de ctre ciuperci fr simptome patologice; ->invadarea exclusiv a cortexului radicular cu meninerea sterilitii meristemului apical si a cilindrului vascular; ->absena leziunilor i meninerea proprietilor fiziologice normale ale celulelor radiculare; -> dezvoltarea superioar a plantelor purttoare de micorize comparativ cu cele lipsite de acestea. Plantele si ciupercile se afl intr-o relaie simbiotic sau de parazitism reciproc fiziologic, echilibrat.

CLASIFICAREA MICORIZELOR: Dup raportul dintre hifele ciupercilor i celulele corticale ale rdcinii avem: -> ectomicorize (ectotrofe) ciupercile produc infectii hifale intercelulare; -> endomicorize (endotrofe) localizare intracelular a hifelor; -> endo ecto sau ecto endomicorize include ambele tipuri de infecii; -> peritrofe Caracteristicile genetice ale plantelor determina nu numai natura grupului de ciuperci care infecteaz rdcina ci i tipul de micorize stabilite.

Activitatea microorganizmelor la animalele ierbivore i in compostare

Activitaile benefice ale microorganismelor

Activitatea microorganismelor la animalele ierbivore Animalele ierbivore utilizeaz ca surs de hran substanele organice provenite de la plante. Substana organic vegetala este constituit din numeroase polizaharide complexe (celuloze, hemiceluloze, pectine, amidon), care sunt biodegradate de enzimele microorganismelor existente n aceste animale. La ierbivorele nerumegtoare substana organic vegetal este digerat n stomac i intestinul subire i apoi degradat n cecum i n colon. Gradul de degradare a celulozei i hemicelulozelor este numai de 20-30%. Acizii organici rezultai, din activitatea microorganismelor, sunt absorbii prin mucoasa intestinal n snge i oxidai de celulele animale, iar celulele microorganismelor sunt aliminate prin fecale. La ierbivorele rumegtoare (bovine, ovine, caprine, etc.) sistemul digestiv este pluricompartimentat n rumen(burduf), reticulum (ciur) si omassum (foios). n rumen are loc digestia celulozei, hemicelulozeor, pectinelor i amidonului sub aciunea unor microorganisme specifice. Rumenul la bovine are o capacitate de cca. 100 l (la o greutate corporal de 500 kg.) i conine 30-50 l de lichid supus fermentaiei.La ovine are o capacitate de 5-6 l (la o greutate de 35 kg.). Dup cele trei compartimente urmeaz stomacul (abomassum sau nchegtor), care conine glande gastrice pentru digestia adevrata, duodenul, intestinul subire i gros. Microorganismele din rumen sunt repreyentate prin:Bacterii : Bacteroides, Butyrivibrio, Clostridium, Lachnopsia, Methanobacterium, Streptococcus, Peptostreprococcus.Protozoare : Buetschia, Charonina, Dasytricha, Diplodinium sp., Entodinium sp., Istricha, Metadinium sp., Parabundleia. La bovine n rumen se gsesc 399 grame celule bacteriene (217 gr. proteine) i 315 grame celule de protozoare (172 gr. proteine), pe cnd la ovine greutatea celulelor bacteriene (din rumen) este de 28,5 grame (15,5 gr. proteine), iar a celulelor de protozoare de 22,5 grame (12,3 gr. proteine). Prozotoarele acioneaz asupra celulozei, hemicelulozelor, pectinelor, amidonului i asimileaz rapid glucidele solubile. Ele ingera pe minut 1% din populaia bacterian. n rumen peste 75% din protozoare mor i sunt lizate (20% din proteinele microbiene provin din protozoare). Protozoarele consum O2 i ajut la meninerea condiiilor de anaerobioz. Activitatea bacteriilor este celilozolitic, amilolitic, hemicelulozolitic, metanogen i proteolitic. Protozoarele sunt capabile s metabolizeze celuloza, amidonul, pectinele, hemiceluloza i glucidele. Rumenul se comport ca un adevrat fermentator viu n care microorganismele, n condiii anaerobe, transform substanele organice vegetale n produi finali necesari nutriiei, att a gezdei, ct i a microorganismelor. Lichidul ruminal are un pH = 5,5 i exercit efectul tampon prin soluia salina diluat de NaHCO3 i fosfat de Na (fluxul continuu de saliv este la bovine de 60 l/zi). Prin fermentaie rezult acizi grai volatili, care sunt absorbii continuu n circulaia sanguin. La rumegtoare microorganismele sunt ageni determinani ai digestiei. n procesul de hrnire masa organic vegetal parcurge o cale specific : dup fragmentare prin masticaie i amestec cu saliv (n cavitatea bucal) furajele trec n rumen, unde se iniiaz procesul de fermentaie (sub aciunea microorganismelor). Dup aceasta masa furajer este trecut n reticulum, unde este proporionat prin separare n poriuni mici - boluri sau ghemuri furajere care apoi se ntorc (regurgitare) n cavitatea bucal pentru remasticaie i divizare n fragmente i mai mici. Din cavitatea bucal hrana bine fragmentat (mrunit) trece direct n reticulum, n omassum, apoi n abomassum (pentru digestie sub aciunea sucurilor gastrice)ci din acesta n duoden, iar n final n intestinul subire i gros. Digestia ruminal, a materiei organice vegetale, este rezultatul unei succesiuni de procese complexe ale microorganismelor i enzimelor lor. n final rezult: polizaharide, celuloz, hemiceluloze, xilani, amidon, proteine, celobioz i glucoz, care apoi prin fermentaie anaerob de ctre microorganisme produc oligozaharide solubile din care rezult acetat, propionat, butirat i mici cantiti de acizi izobutiric, izovaleric, valeric, caproic i heptanoic. Prin acest proces, dintr-un kilogram de material organic vegetal rezult: 173 gr. acid acetic, 82 gr. acid propionic, 93 gr. acid butinic, 145 gr. CO2 i 27 gr. CH4 (metan). Acizii grai volatili rezultai sunt absorbii imediat n circulaia sanguin a animalului i utilizai apoi dup cum urmeaz: Acetatul ca surs major de energie, Propionatul este convertit n glucide. Astfel o vac de 500kg poate sintetiza zilnic circa 1kg lactoza (cca. 30l lapte) pornind de la acizii grai volatili, care trec prin peretele rumenului. Butiratul este folosit pentru sinteze de aciti grai. Amoniacul format intr n circuitul sanguin i este convertit n celula hepatic, n uree. Ureea provenit n rumen din snge (mpreun cu saliva) este convertit n NH3 i CO2. De-a lungul sistemului digestiv, n abomassum i intestin (subire i gros) se formeaz prin hidrolize aminoacizi, care sunt preluai de organism.Din digestia protozoarelor rezult nutrieni i vitamine pentru anumalul gazd. Pentru ameliorarea utilizrii furajelor n hrana animalelor se introduc microorganisme probiotice sub form de granule, pudr, past sau capsule. Produsele probiotuce sunt bacterii cu efect benefic din genurile: Bifidobacterium sp., Lactobacillus, Enterococcs, Streptococcus. Produsele probiotice influneeaz activitatea animalelor prin:1. Stimularea creterii, determinate de mbuntirea conversiei hranei,2. nlocuirea aditivilor chimici sintetici i a antibioticelor pentru creterea animalelor,3. Atenuarea fenomenelor de intoleran la lactoz, determinate de deficiena congenital n galictozidaz, prin creterea activitii acestei enzime,4. Efectul anticancerigen al speciilor de Lactobacillus.Acest efect se exercit prin:4.1. Inhibarea creterii i dezvoltarii celulelor tumorale4.2. Supresia bacteriilor care produc enzme ( galactozidaz, azoreductaz etc.) rspunzatoare de eliberarea de substane cancerigene din complexe (substraturi) inofensive,4.3. Determinarea supresiei nitroreductazei implicat n sinteza notrozaminelor.

Dejeciile animale sunt bogate n substane organice nedigerate (provenite din substanele organice vegetale), din sunstane organice provenite de la microorganisme i din numeroase microorganisme. Urina animalelor este bogat n uree, acid uric i hipuric i este un component important al circuitului azotului. Prin compostarea dijeciilor animale se obine un compost de bun calitate,Iar prin fermentarea lor (dejeciilor animale), combinate cu sunstane organice vegetale i ap, se obine biogazul.

Activitatea microorganismelor n fermentaie.

Fermentaiile sunt procese biochimice determinate de enzimele unor microorganisme ( bacterii, levuri, ciuperci), care au propietatea de a biodegrada, n anaerobioz, diferii compui organici cu formarea de substane utile cu o constituie chimic mai simpl.

Compostarea reprezint transformaea resturilor organice solide pe cale microbiologic, n condiii naturale, n substane organice mai simple i mai stabile, care pot fi maniplate, pstrate, conservate sau aplicate cu uurin in substraturile de cultur ale plantelor. Compostarea se realizeaz n platforme speciale, acoperite i adpostite, cu baza nclinat i impermeabil. n platforme sunt aezate diverse substane organice vegetale sau animale, dijecii animale, resturi organice gospodreti i urbane etc. Procesul de compostare depende de:a) Gradul de aerare,b) Temperatur,c) Tehnologia de conducere a compostrii bazat pe procese aerobe sau anaerobe, termofile sau mezofile,d) Felul i succesiunea microorganismelor participante. n compostare au loc sub aciunea microorganismelor participante, att procese de biodegradare (catabolizare sau mineralizare), ct i procese de bioacumulare(biosinteza sau imobilizare). Biodegradarea (mineralizarea) are loc la raporturi inferioare ntre principalele macroelemente i anume: C : N = 20 : 1 C : P = 200 : 1 C : S = 200 : 1Bioacumularea (imobilizarea) se desfoar la raporturi superioare i anume: C : N = 30 : 1 C : P = 300 : 1 C : S = 300 : 1 Materiile organice supuse compostrii sufer o serie de transformri specifice n funcie de natura materiei organice i de succesiunea de microorganisme, care acioneaz. Pe durata compostrii succesiunea de microorganisme se schimb dup cum variaz i valorile de temperatur ale masei organice, care se transform n compost. La nceput acioneaz microorganismele mezofile, apoi cele termofile(care produc i o cretere a temperaturii, motiv pentru care materialele supuse compostrii sunt folosite ca biocombustibili in tehnologiile de cultur ale speciilor horticole termofile), iar la sfritul compostrii din nou microorganismele mezofile. Microorganismele termofile mai reprezentative sunt : Bacillus subtilis, Bacillus stearothermofilus, Thermoactiomyces sp., Thermomonospora sp., Aspergillus fumigans, Cladosporium thermofile.

La nceput masa organic supus compostrii are o umiditate ridicat 80%, apoi aceasta scade treptat la 55-65%, iar n final se stabilizeaz la 40-50%.Raportul C : N este la nceput mare, cuprins ntre 60-70, ca n final s ajung sub 20 : 1. Se pot composta diverse materiale organice vegetale, paie, rumegu, resturi de plante, dejecii animale, biomas rezultat din digestoarele pentru producerea biogazului, biomas de la fabricile de zahr, de la complexele de cretere a psrilor i animalelor, etc.

3