CURS 4 INTERRELAŢII MICROBIENE ÎN SOL Echilibrul vital al solului se realizează prin diferite mecanisme, din care unele ţin de resursele energetice şi trofice, altele, de interrelaţiile dintre diferitele segmente ale micropopulaţiei solului şi altele, depinzând de interrelaţiile dintre covorul vegetal al solului şi microfloră. Interrelaţiile din sânul micropopulaţiei solului sunt diverse, se desfăşoară variat ca intensitate în timp şi spaţiu şi adesea îşi schimbă caracterul, trecând de la interrelaţii benefice, la cele de tip contrar, cum ar fi transformarea unei relaţii de parazitism iniţial în relaţii simbiotice şi vice-versa, în alte condiţii. În cele ce urmează, vom prezenta tipuri de interrelaţii microbiene. 1. Neutralismul Neutralismul este relaţia de indiferenţă între două sau mai multe specii microbiene. Neutralismul apare mai ales când speciile, dintr-un biotop restrâns în microzonă, se deosebesc mult între ele prin exigenţele lor nutritive şi deci nu intră în competiţie pentru acelaşi substrat nutritiv. 2. Simbioza Simbioza (mutualismul) este asocierea mutuală între două sau mai multe specii microbiene. Aceasta se bazează pe nutriţie încrucişată (fiecare asociat produce un anumit metabolit, esenţial pentru celălalt microorganism, care este incapabil să-l sintetizeze). Simbioza se poate baza şi pe un schimb de factori de creştere (vitamine, aminoacizi etc.). Simbioza a fost observată între parteneri aparţinând unor grupe diferite de microorganisme. Astfel, bacteriile denitrificatoare şi cele fixatoare de azot molecular, pe de o parte şi bacteriile polizaharolitice (cum sunt cele celulozolitice), pe de altă parte. In acest caz se face schimbul între substanţa glucidică şi cea cu azot combinat. Simbioza între bacteriile Azotobacter şi alge se bazează pe hrana azotată furnizată de Azotobacter, iar algele, capabile să fixeze CO2 prin fotosinteză, furnizează în schimb glucidul necesar susţinerii proceselor energetice de fixare a diazotului. Asocierea micromicetelor cu algele este cunoscută sub denumirea de licheni. Nu totdeauna schimbul de substanţe metabolice este echitabil. Este posibil, ca în cadrul simbiozei, unul dintre parteneri să beneficieze de mai multe resurse vitale de cât oferă. 3. Comensalismul Comensalismul (metabioza) este asocierea în care un partener profită, iar celălalt, nici nu profită şi nici nu este influenţat negativ. a). În succesiunea populaţiilor microbiene în ciclul elementelor minerale, populaţia anterioară (cea care descompune celuloza din ţesuturile resturilor vegetale - microflora celulozolitică) furnizează glucoză şi acizi organici populaţiei succesive, iar populaţia terţiară se va dezvolta pe seama microorganismelor moarte din microcenozele primară şi secundară. În ciclul azotului se cunosc alte tipuri de metabioză. Microflora amonificatoare descompune substanţele organice cu azot, iar amoniacul produs este preluat, ca bază energetică, de bacteriile nitrificatoare (din grupa I) care produc acidul nitros, apoi bacteriile nitrificatoare (din grupa II) oxidează acest produs transformându-l în acid nitric, care în anumite condiţii constituie element trofic pentru speciile heterotrofe, dar şi substrat pe care microflora denitrificatoare îl reduce la amoniac sau chiar direct la azot gazos. Bacteriile desulfoficatoare reduc sulfiţii la H2S, care apoi serveşte ca metabolit pentru sulfobacteriile chimio- şi fototrofe. b). Un grup de microfloră degradează sau inactivează o substanţă care are efect toxic asupra altui grup de microfloră.
c). Un grup de microfloră alterează fizico-chimic biotopul. Spre exemplu, bacteriile aerobe consumă oxigenul creând condiţii de dezvoltare microflorei anaerobe în straturile de suprafaţă ale solului, mai ales în interiorul granulelor de sol. 4. Sinergismul Sinergismul este o relaţie de cooperare, cu rezultate mai evidente, într-un anumit tip de procese biochimice sau chimice din sol. 5. Antagonismul Antagonismul este acţiunea unei specii microbiene care limitează sau inhibă dezvoltarea altei specii sau a altor specii, în acelaşi biotop. Se cunosc antagonisme datorate competiţiei (concurenţei) pentru substanţe nutritive. O specie cu creştere rapidă va împiedica altă specie, care are o creştere mai lentă. Altă formă de antagonism (nespecific) este aceea realizată de activitatea de producere a acizilor lactic şi butiric de către bacteriile de fermentaţie, împiedicând astfel înmulţirea bacteriilor de putrefacţie. Antagonismul specific se realizează prin elaborarea de substanţe antibiotice, de către unele microorganisme, care limitează dezvoltarea altor microorganisme, în aceeaşi microzonă a solului. 6. Parazitismul Parazitismul este o activitate dăunătoare pe care un fag sau un microorganism o desfăşoară asupra altui microorganism. Rezultatul acestei asociaţii este, de obicei, liza microorganismului parazitat. Fagii lizează din interior sau din exterior celula microbiană. Liza din interior este ultima fază în multiplicarea fagică. Liza din exterior se produce fără multiplicarea fagilor. Lizozimul din fiecare fag adsorbit la peretele celulei distruge din exterior o porţiune a acestuia. Dacă sunt mulţi fagi adsorbiţi, se produce distrugerea pe suprafaţă mare a peretelui celular, provocând moartea celulei parazitate. Bacteriile parazite pe alte bacterii sau pe fungi şi alge sunt de 2 tipuri: a). Caulobacter şi Bdellovibrio lizează bacteriile după pătrunderea lor în interiorul celulei, consumându-i produşii de autoliză; b). Mixobacteriile, streptomicetele şi nocardiile bacteriolitice execută liza celulei bacteriene din afara acesteia, printr-o exoenzimă murolitică (murus, în latină = perete), care degradează mureina şi proteinele parietale. Bacteriile micolitice sunt mixobacterii sau tulpini de Bacillus şi Pseudomonas, iar actinomicetele micolitice sunt streptomicete şi nocardii. Efectul micolitic se datorează, în primul rând, chitinazei, dar şi altor enzime extracelulare murolitice, care degradează chitina, din exterior, respectiv şi alţi componenţi din peretele celular. Micromicetele care rezistă la bacteriile micolitice au în peretele celular, heteropolizaharide (alcătuite din multe feluri de resturi monozaharidice) sau melanină, sau substanţe de tipul ligninei. În parazitismul micromicete contra micromicete, parazitul pătrunde în hifele gazdei şi le degradează. Astfel, Penicillium vermiculatum este parazit pe Rhizoctonia solani, dar şi Rhizoctonia solani parazitează pe Mucor recurvus. 7. Prădătorismul Prădătorismul este relaţia de agresiune prin care, de exemplu, un protozoar (agresor) capturează, ingerează şi digeră o bacterie (pradă). S-a determinat că o celulă de Rhizopoda consumă în cursul vieţii ei circa 40.000 de bacterii. Există şi micromicete care capturează, prin hifele lor, protozoare şi cu ajutorul exoenzimelor digeră protozoarul omorât. De
asemenea, se cunoaşte atacul micromicetelor Dactylella şi Dactylaria asupra metazoarelor, cum sunt nematodele, cu ajutorul unor capcane formate din hife. INTERRELAŢII ÎNTRE MICROFLORĂ ŞI PLANTE Plantele superioare colonizează solul cu rădăcinile lor, cu o densitate maximă în stratul de sol de la 0-40 cm adâncime, zonă în care abundă şi microflora aerobă şi anaerobă a solului. În mod fatal, între microfloră şi rădăcinile plantelor apar relaţii de dependenţă directă, de metabioză, de concurenţă nutriţională, de dăunare, de simbioză etc. 1. Spermosfera Spermosfera a fost definită de Verona (1958) ca fiind constituită din microflora care se dezvoltă în jurul seminţelor, în curs de germinare în sol. Hudiakov şi Vozniakovskaia (1956) au găsit că 55% din reprezentanţii microflorei, izolate din rizosfera grâului, au fost identificaţi şi pe organele aeriene ale plantei, formând microflora epifită sau filosfera. Tardieux şi colab. (1961), analizând interacţiunile dintre microfloră şi porumb, în cultură hidroponică, în primele stadii de creştere, au constatat că microflora seminţei conţinea 65% bastonaşe nesporogene, mobile, Gram-negative şi 35% coci, din care, în părţi egale, Gram-negativi şi Gram-pozitivi. Introducerea lichidului, în care au crescut aseptic rădăcinile porumbului, a modificat proporţiile, în cadrul microflorei seminţei, astfel: a crescut la 96% proporţia de bastonaşe nesporogene Gram-negative, din care 9/10 sunt mobile şi dintre acestea, jumătate sunt bacterii pigmentate şi au mai apărut 2% bastonaşe nesporogene Gram-pozitive mobile, numărul cocilor Gram-pozitivi scăzând la 2%. In ceea ce priveşte colonizarea seminţelor de plante leguminoase (Phaseolus aureus, Ph. mungo şi Crotalaria juncea) cu bacterii de nodozităţi (genul Rhizobium), Kandasamy şi Prasad (1979) au constatat că în spermosfera acestor plante, bacteriile simbiotice au fost puţin numeroase şi au atribuit acest efect compuşilor fenolici exudaţi de sămânţă, în timpul germinaţiei, cu efect toxic faţă de bacteriile de nodozităţi. Când plantele au crescut, cantitatea de compuşi fenolici în rizosferă a scăzut şi concomitent a crescut numărul bacteriilor simbiotice. Concluzia a fost că microflora de pe sămânţă beneficiază mai mult de dezvoltarea rădăcinilor decât microflora telurică (de sol). Microflora epifită (de pe sămânţă) prezintă o anumită dinamică. Astfel în timpul procesului de germinare în sol, beneficiază cu prioritate de exudatele seminţei, creând în jurul acesteia un biotop specific, denumit spermosferă, care contribuie, în condiţii favorabile de germinare, la o stare fito-sanitară benefică. Kandasamy şi Prasad (1979) au constatat că în spermosfera seminţelor de Phaseolus aureus, Ph. mungo şi Crotalaria juncea, Rhizobium dat pe săminţe sau în sol, a scăzut numeric. După cum am precizat anterior s-a atribuit acest efect compuşilor fenolici, toxici exudaţi de seminţe în timpul germinaţiei. Când plantele au crescut, cantitatea de exudate fenolice a scăzut şi paralel a crescut populaţia de Rhizobium în rizosfera celor 3 plante examinate. Pe măsura dezvoltării sistemului radicular, manşonul bacterian fito-sanitar, de pe radicele şi rădăcinile tinere, se amplifică, dezvoltând noi valenţe caracteristice rizosferei. 2. Rizosfera Microflora solului îşi desfăşoară în sol activităţile vitale în strânsă legătură cu sursele energetice şi trofice existente sau provenite din exterior, stabilindu-se diferite raporturi numerice sau de biomasă între diferitele segmente ale micropopulaţiei solului. Odată cu apariţia vegetaţiei şi dezvoltarea sistemului radicular în sol se instalează un alt tip de echilibru microbian, cantonat în jurul rădăcinilor, unde se constată o aglomerare a microflorei. Această situaţie deosebită în cuprinsul sferei rădăcinilor a fost semnalată de Liebscher şi Richter, încă din 1895 şi respetiv, 1899. Primul care a dat acestui biotop denumirea de “rizosferă“ a fost Hiltner (1904), formulând o ipoteză privind acţiunea folositoare a bacteriilor asupra plantelor,
precum şi că fiecare specie de plantă are tendinţa să favorizeze acele organisme care sunt mai potrivite pentru necesităţile ei nutritive. Cercetări mai amănunţite au fost desfăşurate, de-a lungul a peste 10 ani, de Starkey (1929-1940) asupra microflorei din rizosfera porumbului, sfeclei de zahăr, lucernei etc. Solul neinfluenţat de rădăcini, luat ca biotop de comparaţie, denumit de Perotti (1926) “edafosferă“, a permis lui Starkey să concluzioneze că “dintre toţi factorii care determină abundenţa şi natura populaţiei solului, planta însăşi ocupă locul principal, că principala sursă nutritivă pentru microorganisme derivă din plante iar natura şi abundenţa acestor materiale reglează dezvoltarea microorganismelor, mai mult decât oricare alt factor”. Alte cercetări, din perioada 1939-1945, (Clark, 1939; Timonin, 1940-1941; Berezova, 1940; Tepper, 1945), au dus la delimitarea a 3 zone principale în rizosfera plantelor: a). Zona radicelară (radiculară), situată la limita dintre suprafaţa rădăcinilor şi solul înconjurător. Aceasta este zona cea mai intens populată cu microfloră, beneficiind de exudatele rădăcinilor, ca sursă energetică şi trofică; b). Zona periradicelară (periradiculară) distanţată la câţiva milimetri de suprafaţa rădăcinilor, având o densitate mai mică a microflorei decât zona radicelară; c). Zona rizosferică îndepărtată care se întinde la distanţe variabile, până unde nu se mai manifestă efectul stimulator asupra unei părţi din microflora solului şi deci perturbator al echilibrului microbian al solului. Zonele de sol neinfluenţate de efectul de rizosferă au fost denumite “edafosferă“de Perotti (1926). Deşi s-a formulat de multe ori ipoteza că există o microfloră specifică pentru rizosfera fiecărei specii de plantă, totuşi, dovezi convingătoare nu au fost aduse. Ceea ce rămâne determinat cu siguranţă este faptul că rizosfera constituie, în general, o grupare specifică a microflorei în jurul rădăcinilor vii ale plantelor. Astfel, s-a dovedit că în rizosferă predomină bacteriile cu morfologie simplă (bastonaşe), nesporogene, cu creştere rapidă, care nu necesită în nutriţie aminoacizi şi factori de creştere, Gram-negative, iar în solul neinfluenţat de exudatele radicelare predomină alte specii ale microflorei (bacterii sporogene, coci, arthrobacterii, bacterii cu celula de tip micelian (actinomicete) şi fungi, care au nevoie pentru desfăşurarea proceselor vitale proprii, de aminoacizi şi factori de creştere. Această modificare cantitativă şi calitativă a echilibrului microbian al solului se datorează substanţelor eliminate de rădăcini (zaharuri, aminoacizi săruri ale acizilor organici volatili şi nevolatili). Rivière (1958), Vozniakovskaia şi Burkhard (1958) au demonstrat că efectul de rizosferă se datorează numai exudatelor radicelare, nu şi celulelor moarte sau exfoliate, iar Lochhead (1957) nu a putut evidenţia producţia vitaminelor din grupul B de către rădăcini (cu excepţia biotinei B6), acestea fiind sintetizate de bacteriile rizosferei. Fenomenul de modificare a echilibrului microbian al solului a fost denumit “efect de rizosferă“ şi poate fi estimat prin câtul raportului R:S, în care R = numărul global, sau pe specii, al agenţilor microbieni din rizosferă şi S = aceleaşi elemente din solul neinfluenţat de rădăcini (din edafosferă). Determinarea mărimii efectului de rizosferă poate fi corect făcută prin raportarea numărului de bacterii la 1 g de sol, când analiza se referă la rizosfera îndepărtată. Aplicarea aceluiaşi procedeu la zona radicelară, cum au făcut: Tepper, Berezova, Krasilnikov ş.a. a fost criticată de Ştefanic (1967), care a elaborat tehnica raportării cantităţii de microfloră la unitatea de suprafaţă, atât la rădăcini cât şi la particulele mecanice de sol. Suprafaţa de adsorbţie a solului se determină prin metoda cu albastru de metilen (după Kolosov, 1962), iar suprafaţa specifică a solului, prin metoda gonflării solului (după Janert, 1953). Numărul de bacterii se determină la 1 g de rădăcini şi la 1 g de sol, apoi se fac transformările corespunzătoare pentru suprafeţele oferite de 1 g de rădăcini şi de 1 g de sol. Cercetările efectuate de Ştefanic şi Dumitru (1968) asupra rizosferei grâului, până la adâncimea de 1 m (grâul fiind cultivat în cilindri de tablă, care închideau coloane de sol, în structură naturală reîngropate în sol, asigurând astfel condiţiile naturale de câmp) au
demonstrat zonarea cantitativă şi calitativă a microflorei în jurul rădăcinilor. Edafosfera a fost reprezentată, tot prin cilindri de tablă (asemănători cu cei pentru rizosferă), dar care au fost menţinuţi ca ogor negru, din toamnă şi până la faza de coacere a grâului. Efectul de rizosferă găsit în faza de împăiere, a fost de 32, la adâncimea de 0-15 cm, de 6,7 la adâncimea de 15-30 cm şi de 11, de la 50-60 cm. În faza de înflorire, efectul de rizosferă a fost de 10 la 0-15 cm adâncime, de 36,8 la 15-30 cm şi 34, la adâncimea de 30-60 cm. Apare cu claritate influenţa rădăcinilor de grâu, pe măsură ce pătrund tot mai adânc în sol, dar odată cu aceasta şi intensificarea proceselor metabolice în planta de grâu (şi deci şi eliberarea de exudate radicelare), când plantele ajung la înflorit. 3. Bacterioriza Bacterioriza este fenomenul produs de microflora bacteriană capabilă să intre în relaţii intime, nepatogene, de convieţuire cu rădăcinile plantelor. Însuşi fenomenul “rizosferă“, restrâns la speciile bacteriene, este socotit ca un caz general de simbioză, pentru că bacteriile se nutresc cu exudatele radicelare, iar plantele absorb substanţe biotic active elaborate de bacterii. Un caz deosebit de bacterioriză îl constituie simbioza dintre plantele leguminoase şi bacteriile de nodozităţi din genurile Rhizobium şi Bradyrhizobium. Capacitatea bacteriilor de a forma nodozităţi pe rădăcinile plantelor leguminoase a fost denumită “virulenţă“. De fapt, formarea, numărul şi mărimea nodozităţilor nu ţin numai de virulenţa bacteriilor (capacitatea bacteriilor de a pătrunde în perişorul radicelar), ci şi de modul de reacţie al plantei şi de condiţiile momentane oferite de mediul înconjurător. Este ştiut că pe timp de secetă se formează nodozităţi mai puţine, că dispoziţia lor în sistemul radicular corelează cu mărimea acestora (cele de pe colet şi axul primar sunt totdeauna mai bine dezvoltate) că, cel puţin la soia, soiurile timpurii formează nodozităţi mai puţine decât soiurile tardive, că aciditatea solului frânează procesul de nodulare. Au fost descrise 3 etape în formarea nodozităţilor: 1) Infecţia perişorului radicular. Perişorii exudează (elimină) diferite substanţe nutritive pentru bacterii. Printre acestea se află şi o substanţă numită triptofan, pe care bacteriile o transformă în acid indolilacetic (AIA) sau heteroauxină, activă în procesul creşterii. Bacteriile mai produc şi un mucilagiu polizaharidic extracelular care induce în plantă producerea unei enzime, numită poligalacturonază, care împreună cu heteroauxina acţionează asupra perişorului radicular, curbându-l puternic. În curbură, ca şi într-un buzunar, bacteriile se înmulţesc şi mai mult şi datorită enzimei poligalacturonază penetrează peretele perişorului radicular. De la nivelul peretelui penetrat se va întinde, spre interior, un tub celulozic produs de perişor, în care se vor înmulţi bacteriile simbiotice. Acest tub, cunoscut sub numele de filament de infecţie, avansează prin perişor spre cortexul radicular (aşa cum se vede în fig.8.1)
Fig. 8.1. Pătrunderea bacteriilor radicicole în perişorul radicelar, formarea filamentului de infecţie şi a ţesutului bacteroid al nodozităţii (Nodule bacteria penetration in radical hair, the formation of the infection filament and of nodule bacteroid tissue) A. - 1. Celule epidermice (Epidermical cells); 2. perişor radicelar (radical hair); 3. bacterii radicicole (nodule bacteria); B. -1. celule din parenchim cortical (cells of cortical parenchyma); 5. filament de infecţie cu bacterii radicicole (infection filament with nodule bacteria); C.- Nodozitate de soia (nodule of soya). (Fred şi colab.,1932) 2). Formarea nodozităţii. Filamentul de infecţie se apropie de celulele preformate din cortex, le stimulează să se dividă repetat până se formează ţesutul interior al nodozităţii. El se ramifică şi pătrunde în celulele tetraploide. În faza următoare, acestea sunt invadate de bacteriile care rup veziculele formate în filamentul de infecţie. 3). Stadiul intracelular. Bacteriile eliberate din filamentul de infecţie se multiplică rapid şi apoi îşi modifică însuşirile fizice şi fiziologice, intrând într-un nou stadiu, de bacteroid, când nu se mai, înmulţesc şi încep să fixeze azotul molecular, în strânsă simbioză cu planta. Concomitent, planta elaborează, în nodozitate, un pigment roşu - leghemoglobina cu rol deosebit de important pentru realizarea proceselor de oxidoreducere necesare pentru fixarea diazotului. Activitatea nitrogenazei, a enzimei care asigură fixarea azotului, este inhibată de existenţa oxigenului liber. In nodozitate, bacteroizii sunt grupaţi în pachete şi fiecare pachet este învelit într-o membrană produsă de plantă. In jurul pachetelor se află, în soluţie, leghemoglobina, sintetizată tot de plantă şi care asigură preluarea oxigenului atmosferic, din afara nodozităţii (aşa cum hemoglobina sângelui animal preia oxigenul atmosferic de la nivelul plămânului) şi-l transferă la nivelul membranei pachetelor cu bacteroizi, care au nevoie de el. Nodozităţile sunt conectate la sistemul de transport al plantelor şi primesc zaharuri produse prin fotosinteză clorofiliană. Bacteroizii, oxidând aceste zaharuri, obţin energie sub formă de electroni şi de ATP (adenozintrifosfat), care este necesară fixării azotului molecular. Nodozităţile posedă de asemenea un sistem de transport prin care exportă în rădăcinile plantei leguminoase produşii în care bacteroizii au fixat azotul molecular. Aceştia sunt transferaţi în diferite părţi ale plantei şi folosiţi la sinteza proteinei şi altor compuşi. Prin urmare, enzima nitrogenază catalizează rupererea triplei legături covalente dintre cei doi atomi de azot (NN), care formează molecula de azot atmosferic şi cuplează fiecare atom de azot cu trei atomi de hidrogen, formând astfel două molecule de amoniac (2 x NH 3). Amoniacul obţinut este cuplat, de enzima numită glutamin-sintetaza, cu acidul glutamic. Se formează astfel aminoacidul glutamina, care funcţionează ca un rezervor de grupări amino pentru sinteza unei mari diversităţi de substanţe azotate. Îngrăşămintele chimice cu azot, se estimează că sunt transformate în substanţă vegetală în proporţie de 50%, în timp ce azotul fixat simbiotic se transformă, aproape 100%, în substanţă vegetală. Aceasta înseamnă că trebuie o cantitate aproape dublă de îngrăşământ chimic, faţă de cel obţinut pe cale simbiotică, ca să se realizeze aceeaşi cantitate de substanţă vegetală. La acest foarte sumar calcul economic mai trebuie să reamintim ideea exprimată mai sus, că pentru producerea îngrăşămintelor chimice cu azot consumăm hidrocarburi (scumpe şi limitate ca rezerve), în timp ce, pentru obţinerea azotului simbiotic ne bizuim, în primul rând, pe energia solară, practic nelimitată şi gratuită. Celulele tetraploide ale perişorului radicular, după ce s-au înmulţit şi au fost invadate de bacterii, îşi încetează activitatea. Celulele diploide, care au fost invadate de bacterii îşi pastrează capacitatea de a prolifera. Pe baza lor nodozitatea îşi măreşte dimensiunile. Simultan cu formarea şi creşterea ţesutului bacteroid, se formează şi fasciculele libero-lemnoase, care unesc nodozitatea cu
vasele principale ale rădăcinii, prin care se asigură schimbul metabolic între planta întreagă şi nodozitate. Planta alimentează nodozităţile şi deci, bacteriile, cu zaharurile sintetizate clorofilian, iar azotul fixat, sub formă de amoniac este furnizat plantei, care astfel îşi asigură nutriţia azotată. Spre deosebire de modul de formare al nodozităţilor de la celelalte plante leguminoase, pe care le-am descris mai sus, la lupin întâlnim o evoluţie puţin diferită. Celulele invadate de bacterii nu-şi pierd însuşirea de a se divide (Berezova şi colab., 1956). Prin dividerea celulelor perişorului radicular se separă şi populaţia bacteriană, astfel că noua generaţie de celule ale nodozităţii va fi populată de bacterii simbiotice. In acest fel, nodozităţile de la lupin cresc, atingând dimensiuni de câteva ori mai mari decât la soia sau fasoliţă, care sunt, la rândul lor, cele mai mari. Urmărind la microscop forma şi aspectul bacteriilor de nodozităţi, s-a putut constata că acestea suferă, în timpul dezvoltării plantelor, unele modificări morfologice. În nodozităţile tinere, în curs de dezvoltare, bacteriile au forma de bastonaş, de 2-5 microni lungime şi până la 1 micron grosime. Când plantele încep să înflorească, o parte din bacterii se ramifică puţin, caracteristic pentru forma bacteroidă, iar la maturitatea plantei, celulele bacteroide sunt ramificate şi umflate. Când sunt colorate, pentru a fi studiate la microscop, nu mai prezintă protoplasma colorată omogen, ca în stadiile tinere, ci în celulă apar granulaţii, care dau celulei aspect vărgat. Spre sfârşitul vegetaţiei plantei, bacteriile încep să se autolizeze, apărând aspecte degenerative în întreaga nodozitate. Bacteriile din filamentul de infecţie, care şi-au păstrat capacitatea de a se divide, invadează celulele nodozităţii, se înmulţesc şi când începe descompunerea celulelor nodozităţii, bacteriile ajunse în sol încep un nou ciclu de viaţă, ca bacterii saprofite, fiind capabile să infecteze noi rădăcini de plante leguminoase, specific simbiotice, chiar după mai mulţi ani. Ţăranii chinezi păstrează peste iarnă, în stare uscată la aer, rădăcinile de soia cu nodozităţi tipice, celor active simbiotic şi la o nouă înfiinţare a culturii de soia, tratează seminţele, prin stropire, cu apă în care au fost amestecate rădăcinile cu nodozităţi sfărâmate şi le seamănă imediat. O asemenea practică agricolă dăinuie în China, din vremuri imemoriale. 4. Micoriza Micoriza este fenomenul de simbioză produs de fungi, care îşi trimit miceliul la suprafaţa sau/şi în interiorul rădăcinii plantelor superioare lemnoase şi erbacee. Acest fenomen este foarte răspândit în natură, dar cunoaşterea mai aprofundată a sa se limitează mai mult la arbori. a). Ectomicoriza produsă prin învăluirea suprafeţei rădăcinilor de către hifele miceliene, care prin ectoenzime celulozolitice dizolvă pereţii celulari ai exodermei radiculare şi pătrunde în spaţiile intercelulare. Pe calea difuziunii prin pereţii celulari se produce schimbul de substanţe nutritive şi energetice. Împletitura de micelii din spaţiile intercelulare din ţesutul epidermic şi cel al scoarţei radiculare este denumită împletitura lui Hartig. b). Endomicoriza este mai răspândită decât ectomicoriza. Hifele miceliene pătrund în celulele rădăcinilor unde sunt în contact nemijlocit cu plasma celulară, dar se răspândesc şi în spaţiile intercelulare, precum şi în solul din jurul rădăcinilor. Ţesutul vascular al plantelor este populat cu micelii numai în cazuri excepţionale. Caracteristic acestui tip de micoriză este faptul că, în celulele rădăcinii, hifele produc formaţii speciale: arborescente şi veziculare. Echilibrul care asigură simbioza se produce prin capacitatea plantei de a digera o parte din hife. c). Ectoendomicoriza reprezintă manifestarea simultană a celor 2 tipuri de micoriză: ecto şi endomicoriză. Fungii care pot produce micorize sunt puţin cunoscuţi deoarece nu li sau putut pune în evidenţă organele de fructificare. S-a adus dovada experimentală a realizării micorizei la peste 50 de specii de fungi aparţinând ordinelor: Agaricales (Hymenomycetes)
sau Lycoperdales (Gastromycetes) din clasa Basidiomycetes. Totodată, nu s-a putut aduce dovada capacităţii tuturor plantelor de a forma micoriză. Rippel-Baldes (1952) aprecia că 2/3 din plantele europene ar fi asociate cu hife miceliene - micorizice. In ceea ce priveşte simbioza la plantele anuale - erbacee, nu se ştie dacă există sau apare numai ca un parazitism acceptat, nevătămător (Howard, 1943; Winter, 1953).
