Teoretický úvod:
MYKORHIZNÍ SYMBIÓZA
Praktikum fyziologie rostlin
Teoretický úvod: MYKORHIZNÍ SYMBIÓZA
Mykorhizní symbióza (MS) je mutualistické soužití specializované skupiny půdních hub
s kořeny vyšších rostlin. Pomineme-li buněčné endosymbiózy, jedná se o nejrozšířenější a
z evolučního i funkčního hlediska nejdůležitější recentní symbiózu vyšších rostlin; střízlivé
odhady uvádějí, že mykorhizní houby tvoří symbiózy s kořeny cca. 70% vyšších rostlin (ně-
které zdroje uvádějí i čísla okolo 90%).
Nejdůležitějším funkčním aspektem MS je výživa symbiotické houby (mykobionta)
uhlíkatými látkami vytvořenými při fotosyntéze rostlinou (fytobiontem) a na druhou stranu
zlepšený přísun minerálních látek (zejména dusíku a fosforu) prostřednictvím mykobionta
směrem k fytobiontovi. MS ovlivňuje i řadu dalších fyziologických procesů, např. vodní pro-
voz rostlin a jejich rezistenci vůči (a-)biotickým stresům. Mycelium mykorhizních hub může
rostliny spojovat do funkčních celků, v rámci kterých může docházet k výměně látek a infor-
mací (common mycorrhizal networks, wood wide web).
Z taxonomického (fylogenetického) hlediska můžeme mykorhizní houby rozdělit na
dvě velké skupiny, které se liší evolucí, ekofyziologií a samozřejmě i typem mykorhizní sym-
biózy, který tvoří. Nejvýznamnější a nejrozšířenější jsou glomeromyceti (Glomeromycota,
arbuskulárně mykorhizní houby) tvořící arbuskulární mykorhizní symbiózu (AM), do druhé
skupiny patří askomyceti (Ascomycota, houby vřeckovýtrusé) a bazidiomyceti (Basidiomyco-
ta, houby stopkovýtrusé) tvořící ostatní typy mykorhizních symbióz.
Z morfologicko-anatomického hlediska dělíme MS na endomykorhizní a ektomy-
korhizní, přechodným typem jsou symbiózy ektendomykorhizní. U endomykorhizních sym-
bióz pronikají hyfy mykobionta skrz buněčnou stěnu hostitele do jeho buněk, vždy však zů-
stávají obklopeny intaktní a funkční plazmalemou fykobionta; do této skupiny patří zdaleka
nejrozšířenější AM, dále erikoidní mykorhizní symbióza a orchidoidní mykorhizní symbióza.
U ektomykorhizní symbiózy pronikají hyfy mykobionta mezi buňky kořene fytobionta a tvoří
zde mezibuněčnou hyfovou síť (tzv. Hartigova síť), nevstupují však do jejich vnitřního pro-
storu. Ektendomykorhizní symbiózy kombinují obé, tedy Hartigovu síť s vnitrobuněčnou ko-
lonizací; do této skupiny patří např. arbutoidní mykorhizní symbióza nebo monotropoidní
mykorhizní symbióza. Obecně mykorhizní houby nikdy nepronikají skrz endodermis do
středního válce, ale kolonizují kořenovou kůru nebo rhizodermis.
Arbuskulární mykorhizní symbióza – evolučně nejstarší typ MS, v současné době
mezi vyššími rostlinami nejrozšířenější a nejvýznamnější (vyskytuje se zhruba u 95% my-
kotrofních rostlin = rostlin tvořících MS). Je významná i pro člověka, neboť se vyskytuje u
řady kulturních plodin. Houbové hyfy prorůstají mezibuněčnými prostory a vnitrobuněčně
kolonizují zejména kořenovou kůru, kde tvoří charakteristické bohatě větvené útvary –
arbuskuly (Obr. 1), na jejichž povrchu dochází k výměně látek a informací mezi rostlinou a
houbou. Kromě arbuskul může AM houba v kořenech vytvářet také kulovité nebo soudečko-
vité útvary – vezikuly (odtud dříve používaný název vezikulo-arbuskulární mykorhizní sym-
bióza, VAM). Vezikuly vznikají rozšířením houbové hyfy, od které nejsou nijak odděleny,
jejich funkce je pravděpodobně zásobní. AM houby jsou obligátní biotrofové, nemohou tedy
dlouhodobě přežívat bez hostitelské rostliny.
Orchidoidní mykorhizní symbióza – vyskytuje se u vstavačovitých (Orchidaceae),
pro které má během jejich ontogenetického vývoje zcela zásadní význam. Semena orchidejí
jsou totiž velmi malá a neobsahují téměř žádné zásobní látky, ty jim zprostředkuje až my-
korhizní houba; říkáme, že se semenáčky orchidejí vyživují mykoheterotrofně, de facto na
mykorhizní houbě v této fázi ontogeneze parazitují. Nutno podotknout, že tento způsob výži-
vy u řady orchidejí přetrvává i v dospělosti (nezelené mykoheterotrofní orchideje). U tohoto
typu MS tvoří houby v buňkách primární kůry tzv. smotky (peletony) (Obr. 2).
Erikoidní mykorhizní symbióza – se vyskytuje u vřesovcovitých rostlin (Ericaceae)
a umožňuje jim prosperovat nejenom na kyselých a živinami chudých půdách. Kořeny vře-
sovcovitých postrádají kořenové vlášení, jeho funkce je zcela nahrazovaná myceliem my-
korhizních hub. Houby kolonizují zejména buňky rhizodermis, případně nejsvrchnější vrstvy
primární kůry. Houba uvnitř buněk tvoří charakteristická hyfová klubíčka, která jsou obklo-
pena intaktní plazmalemou hostitelské rostliny. Dlouho akceptovaný názor, že houby tvořící
erikoidní mykorhizní symbiózu náleží většinou mezi askomycety, je v současné době korigo-
Obr. 1: a – arbuskuly, b – buňky rhizodermis s kořenovými vlásky, c – hyfa my-
korhizní houby pronikající do buňky rhizodermis, d – buňky endodermis
Obr. 2: a – buňky kořene se smotky houbových hyf, b - buňky endodermis, c - hyfa
mykorhizní houby pronikající do buňky kořene (kresby L. Uchytilová)
ván, neboť se ukazuje, že v přirozených podmínkách tvoří podstatnou část kořenové mykofló-
ry i bazidiomyceti.
Ektomykorhizní symbióza –
na rozdíl od předchozích typů MS
nepronikají hyfy ektomykorhizních
hub do buněk hostitele, ale tvoří síť
hyf v mezibuněčných prostorech
(Hartigova síť), na povrchu kořenů
pak typickou kompaktní spleť hyf
zvanou hyfový plášť (Obr. 3). Pří-
tomnost ektomykorhizní houby vede
ke změnám v morfologii kolonizo-
vaných kořenů v porovnání s kořeny
nekolonizovanými (Obr. 4). Tento
typ MS se vyskytuje u většiny tem-
perátních a boreálních dřevin, pro člověka je významný i tím, že ektomykorhizní houby tvoří
jedlé plodnice (Obr. 4).
Literatura:
Gryndler M a kol. 2004 Mykorhizní symbióza - O soužití hub s kořeny rostlin. Academia
Peterson L a kol. 2004 Mycorrhizas: Anatomy and Cell Biology. NRC Research Press
Smith SE, Read DJ 2008 Mycorrhizal symbiosis, Third Edition. Academic Press
Obr. 3: a – hyfový plášť, b – Hartigova síť, c
- hyfa mykorhizní houby, d – buňky endoder-
mis (kresba L. Uchytilová)
Obr. 4. Plodnice ektomykorhizní
houby a modifikovaná morfologie
kolonizovaného kořene (foto M. Vohník)
Zadání praktických úloh k tématu:
MYKORHIZNÍ SYMBIÓZA
Přehled úloh k vypracování:
Úkol 1: Morfologie dvou u nás nejběžnějších typů
mykorhizní symbiozy: arbuskulární mykorhizy a
ektomykorhizy
1a) Zhotovte mikroskopické preparáty z barvených kořenů kukuřice seté, identifikujte a
schematicky zakreslete typické znaky arbuskulární mykorhizy (mezibuněčné hyfy, arbuskule,
vezikule).
1b) Prohlédněte si trvalé preparáty řezů kořenů smrku ztepilého a zakreslete typické znaky
ektomykorhizy (hyfový plášť, Hartigovu síť).
Vyhodnocení pozorování:
Vypracujte protokoly, ve kterých zdokumentujete základní rysy obou typů mykorhizní sym-
biózy. Zamyslete se nad tím, co mají společné a v jakých charakteristikách se naopak odlišují.
1a) Zhotovte mikroskopické preparáty z barvených kořenů ku-
kuřice seté, identifikujte a schematicky zakreslete typické znaky
arbuskulární mykorhizy (mezibuněčné hyfy, arbuskule, vezikule)
Úvod: Míra kolonizace kořenů arbuskulárně mykorhizními houbami je důležitým parametrem
pro hodnocení významu mykorhizy pro určitou rostlinu / na určitém stanovišti. Četnost jed-
notlivých struktur (arbuskul, vezikul) napoví o fyziologickém stavu mykorhizy. Pro vizuali-
zaci struktur arbuskulárně mykorhizních hub je nejprve třeba kořen projasnit, tzn. odstranit
cytoplasmu a sekundární metabolity (pigmenty) v buněčných stěnách, např. inkubací v 20%
roztoku hydroxidu draselného. Následně se kořen barví např. trypanovou nebo anilinovou
modří. Segmenty nabarvených kořenů se kladou na mikroskopická sklíčka.
Laboratorní postup:
Cíl: Zhotovit dočasný preparát několika segmentů kořenů kukuřice nabar-
vených trypanovou modří, pozorovat struktury arbuskulárně mykorhizních
hub v kořenech.
Potřeby:
kořeny kukuřice seté (Zea mays L.) nabarvené trypanovou modří
Petriho miska s vodou
preparační jehla a/nebo pinzeta
laboratorní nůžky
podložní a krycí sklíčka
kapátko
mikroskop
Provedení:
1. připravíme si všechny potřebné pomůcky včetně mikroskopu
2. odebereme shluk nabarvených kořínků do Petriho misky s vodou, kořeny opatrně roz-
volníme pomocí pinzety a jehly tak, aby nedošlo k potrhání primárních kůr
3. několik kořínků přeneseme na podložní sklíčko, zakápneme vodou, uspořádáme, aby
se nepřekrývaly
4. identifikujeme hyfy, arbuskuly, vezikuly – pozorujeme jejich četnost a rozmístění po-
dél kořenů
5. vybereme typické struktury, prohlédneme při větším zvětšení a pozorované zakreslíme
Typická arbuskulárně mykorhizní kolonizace, cha-
rakteristická výskytem arbuskulí (červené šipky),
které jsou místem výměny látek a informací mezi
mykobiontem a hostitelskou rostlinou. Patrné jsou i
vezikuly (zelené šipky), plnící zásobní funkci a ap-
resorium (žlutá šipka), usnadňující průnik hyfy do
korové buňky kořene.
Pro srovnání: Arbuskulární mykorhiza na trvalých preparátech zhotovených parafinovou meto-
dou, vlevo příčný řez, vpravo podélný řez. I zde jsou patrné arbuskuly (červené šipky) i veziku-
ly (zelené šipky).
1b) Prohlédněte si trvalé preparáty řezů kořenů smrku ztepilého a
zakreslete typické znaky ektomykorhizy (hyfový plášť, Hartigovu
síť).
Preparáty: ektomykorhizní kořeny smrku ztepilého
[Picea abies (L.) Karst.]
– příčné a podélné řezy
Příprava preparátu:
Trvalý preparát zhotovený
parafínovou metodou.
Typická ektomykorhizní koloni-
zace, charakteristická hyfovým
pláštěm okolo kořene (hp) a me-
zibuněčnou Hartigovou sítí (Hs),
tvořenou myceliem ektomykorhi-
zího mykobionta. Na obrázcích
vlevo je patrný průmět, na obráz-
cích vpravo průřez Hartigovy sítě.
Tento morfologický útvar je mís-
tem, kde dochází k výměně živin
a informací mezi rostlinou a její
symbiotickou houbou.
hp
Hs
Hs
Schématicky
zakreslená
Hartigova síť