Korzenie obserwowano wcześniej niż nazwano mikoryzę
Frank nie był pierwszym badaczem, który zobaczył grzyby na korzeniach. Szczególne miejsce w tej historii zajmuje Franciszek Kamieński, badający bezzieleniową korzeniówkę Monotropa hypopitys. Wstępne doniesienie ogłosił w 1881 roku, a obszerniejszą pracę w 1882. Pytanie o roślinę pozbawioną zwykłego aparatu fotosyntezy prowadziło do zainteresowania jej związkiem z grzybami. Obserwacje takie przygotowywały grunt pod wyjaśnienie odżywiania jako relacji między organizmami.
W uzupełnieniu opublikowanym w 1885 roku Frank sam omawiał prace Kamieńskiego oraz spór o pierwszeństwo. Przyznawał znaczenie wcześniejszej interpretacji korzeniówki, a własną odrębność wiązał z uogólnieniem dotyczącym drzew. Uzupełnienie Franka pokazuje naukę w trakcie uzgadniania pojęć: dostrzeżenie strzępek, rozpoznanie trwałego związku i wyjaśnienie jego funkcji były różnymi osiągnięciami. Rok 1885 to więc ważny krok w nazewnictwie i interpretacji, a nie początek biologicznego zjawiska ani wszystkich jego obserwacji.2, 3
Trufle, pruskie leśnictwo i nowa nazwa
Zlecenie pruskiego ministra rolnictwa, domen i lasów skierowało Franka ku możliwościom uprawy trufli. Badał drobne korzenie drzew towarzyszących tym grzybom i stwierdził, że ich zewnętrzną powierzchnię często otacza grzybowa osłona. Zamiast potraktować ją wyłącznie jako chorobę, zaproponował, że korzeń wraz z grzybem tworzy funkcjonalną całość. W pracy złożonej do druku 17 kwietnia 1885 roku użył nazwy Mycorhiza, łączącej pojęcia grzyba i korzenia.
Nie ograniczył się do jednego okazu. Wykorzystywał materiał z nadleśnictw różnych części Prus oraz obserwacje roślin ogrodu botanicznego w Berlinie. Porównywał korzenie drzew różnego wieku i rosnących w odmiennych warunkach. Sieć leśników dostarczających próbki była częścią jego warsztatu badawczego. Przekonanie, że zjawisko jest rozpowszechnione i należy do normalnego życia drzewa, wynikało z powtarzalności obserwacji. Zainteresowanie gospodarcze truflami doprowadziło w ten sposób do problemu podstawowego dla fizjologii roślin.1
Co rzeczywiście pokazywał przekrój korzenia
Pod mikroskopem Frank rozróżniał roślinną część korzenia, otaczające ją strzępki oraz ich przebieg pomiędzy komórkami zewnętrznych tkanek. Opisywał także różnicę między zwykłymi włośnikami a drobnymi korzeniami okrytymi grzybnią. Taki obraz dostarczał argumentów, że grzyb nie jest jedynie przypadkowym osadem z gleby. Nie pokazywał jednak bezpośrednio, jakie substancje przepływają między partnerami ani w którym kierunku. Frank formułował tu hipotezy fizjologiczne na podstawie budowy.
Dzisiejsze rozróżnienie typów porządkuje te obserwacje. Ektomikoryza ma zwykle mufkę wokół korzenia i sieć strzępek między komórkami; występuje u wielu drzew. W mikoryzie arbuskularnej grzyb wytwarza wewnątrz komórek kory korzenia rozgałęzione struktury wymiany. Jest to jeden z typów tradycyjnie obejmowanych nazwą endomikoryzy, a nie synonim wszystkich takich związków. Osobne formy mają między innymi storczyki i wrzosowate. Wspólny termin nie oznacza zatem jednakowej anatomii ani jednego rodzaju grzyba.1, 4
Od hipotezy odżywiania do śledzenia pierwiastków
Frank posunął interpretację daleko: grzybowa osłona miała pośredniczyć w pobieraniu pokarmu przez badane drzewa. W późniejszym doniesieniu z 1885 roku zaznaczał jednak, że rozstrzygające doświadczenia wymagają czasu. Sam fakt obecności grzyba nie dowodził korzyści, a prawidłowy wygląd drzewa nie ujawniał drogi przepływu składników. Znaczenie jego pracy polegało na postawieniu hipotezy, którą dało się zweryfikować, nawet jeśli jej najszersze sformułowania okazały się zbyt kategoryczne.
Program doświadczeń rozwijali później między innymi Elias Melin i Harald Nilsson w Uppsali. Ich publikacja z 1950 roku dotyczyła przenoszenia radioaktywnego fosforu do siewek sosny za pośrednictwem strzępek mikoryzowych. W pracy z 1953 roku przypomnieli wcześniejsze doświadczenie, w którym znakowany azot podawano grzybni, a następnie wykrywano go w częściach siewki. Znacznik pozwalał odróżnić samą obecność organizmów od transportu pierwiastka. Związek widoczny pod mikroskopem stawał się dzięki temu mierzalnym procesem.2, 5, 6
Barbara Mosse i trudna hodowla żywej współpracy
Badanie mikoryzy roślin uprawnych napotykało szczególną przeszkodę: nie wystarczało przenieść fragmentu grzyba na zwykłe podłoże laboratoryjne. Barbara Mosse, opisując w 1953 roku struktury związane z mikoryzowymi korzeniami truskawki, podkreślała wcześniejsze niepowodzenia izolowania sprawcy takiej kolonizacji. Problemem było zachowanie właściwego związku z żywym gospodarzem. Naukowcy musieli wiedzieć, co wprowadzają do doświadczenia, zanim mogli porównywać wzrost roślin z obecnością grzyba i bez niego.
W 1962 roku Mosse przedstawiła utworzenie mikoryzy pęcherzykowo-arbuskularnej w warunkach aseptycznych. Była to kontrolowana kultura dwóch partnerów, rośliny i grzyba, a nie grzyba żyjącego samodzielnie. W badanym układzie znaczenie miały również warunki podłoża i produkty bakterii. Rozwój arbuskul oraz późniejsze tworzenie pęcherzyków można było powiązać ze stanem gospodarza. Osiągnięcie otwierało drogę do bardziej precyzyjnych doświadczeń, ponieważ ograniczało niepewność, czy za obserwowanym efektem stoi właśnie badany partner grzybowy.7, 8
Pole uprawne ujawniało różne wyniki
W pracy z 1971 roku Mosse i D. S. Hayman porównali cebulę w czterech glebach ubogich w rozpuszczalny fosfor. Rośliny z wprowadzoną mikoryzą rosły lepiej również w glebie niesterylizowanej. Jednocześnie rodzime grzyby w dwóch glebach różniły się skutkiem: w jednej wspierały pobieranie fosforu, w drugiej nie. Liczył się zatem nie tylko procent korzenia zajęty przez grzyb, lecz również tożsamość partnerów i rzeczywisty przepływ składników w określonej glebie.
Badania McGonigle’a i Millera nad kukurydzą, ogłoszone w 1993 roku, pokazały kolejny wymiar. W doświadczeniach prowadzonych w Ontario w latach 1990–1991 ograniczona uprawa gleby wiązała się z większą wczesną kolonizacją korzeni i pobieraniem fosforu niż coroczna orka. Różnice w zawartości fosforu zanikały jednak po wczesnych stadiach rozwoju, a końcowy plon nie różnił się istotnie. Autorzy wskazywali na stosunkowo wysoką dostępność fosforu w badanej glebie. Wynik w korzeniu, wynik w pędzie i wynik na wadze zebranego ziarna nie muszą być identyczne.9, 10
Dlaczego symbioza nie gwarantuje wzrostu plonu
W 1997 roku Nancy Collins Johnson, James Graham i Andrew Smith opisali funkcjonowanie mikoryzy jako zależne od bilansu kosztów i korzyści. Roślina przeznacza na partnera zasoby, a otrzymuje dostęp do określonych składników. Znaczenie związku zmienia się wraz z warunkami środowiska, genotypem i etapem rozwoju. Dlatego widoczna kolonizacja nie stanowi samodzielnej miary powodzenia, a krótkotrwały przyrost biomasy nie wyczerpuje pojęcia korzyści biologicznej.
Doświadczenia zespołu Toby Kiers z 2011 roku pokazały, że wymiana może być regulowana po obu stronach: rośliny kierowały więcej węgla do partnerów dostarczających więcej składników, a grzyby zwiększały transfer do korzeni zapewniających węgiel. Określenie „nagradzanie” opisuje tu reakcje fizjologiczne, nie świadome decyzje. W historii agronomii ważne było przejście od prostego pytania, czy mikoryza istnieje, do pytania, kiedy i jak funkcjonuje. Nie wszystkie rośliny tworzą takie związki, a wyniku uzyskanego dla jednej pary nie można automatycznie przenosić na inne uprawy.12, 13, 4
Transportery, lipidy i nowe rozumienie gleby
W 1995 roku Maria Harrison i Marianne van Buuren zidentyfikowały transporter fosforanowy grzyba Glomus versiforme. Jego funkcję sprawdzono z wykorzystaniem drożdży z zaburzonym transportem fosforanów, a aktywność odpowiedniego genu powiązano ze strzępkami znajdującymi się poza korzeniem. Badania schodziły więc z poziomu całej siewki do konkretnych elementów mechanizmu. Gleba nie była już wyłącznie magazynem, z którego sam korzeń pobiera gotowe składniki; ważny był również biologiczny pośrednik.
W 2017 roku zespół Aniki Keymer, pracując z Lotus japonicus, dostarczył dowodów przekazywania lipidów przez roślinę grzybowi mikoryzy arbuskularnej. Wykorzystano mutanty i znakowanie węglem, poszerzając model wymiany opisywanej wcześniej głównie przez cukry i składniki mineralne. Od Franka do tych doświadczeń zmieniła się skala obserwacji, lecz pozostało pytanie o współzależność partnerów. Dla historii rolnictwa mikoryza jest przede wszystkim przykładem odkrywania żywych procesów podtrzymujących odżywianie roślin, których skutków nie da się sprowadzić do jednej uniwersalnej obietnicy większego zbioru.11, 14
Najważniejsze daty
| Data | Wydarzenie |
|---|---|
| 1881–1882 | Kamieński ogłasza badania korzeniówki i jej związku z grzybami.2 |
| 1885 | Frank wprowadza nazwę mikoryzy i interpretację odżywiania drzew.1 |
| 1950 | Melin i Nilsson publikują badanie transferu radioaktywnego fosforu do sosny.5 |
| 1962 | Mosse opisuje mikoryzę arbuskularną w kontrolowanej kulturze dwóch partnerów.8 |
| 1995 | Harrison i van Buuren identyfikują grzybowy transporter fosforanowy.11 |
| 2017 | Badania Keymer i współpracowników dokumentują transfer lipidów od rośliny.14 |
Czytaj więcej o historii rolnictwa
- Rozwój badań nad żyznością gleb19 maja 2026
- Historia płodozmianu i jego znaczenie dla gleby18 maja 2026
- Historia pańszczyzny i jej wpływ na rozwój gospodarstw26 października 2026
- Rola Wisły w transporcie płodów rolnych23 października 2026
- Rozwój handlu zbożem przez port w Gdańsku21 października 2026
- Jak działały dawne spichlerze i magazyny zbożowe19 października 2026
Wszystkie artykuły w dziale Historia rolnictwa (143) →
Inne wydarzenia: nauka i doświadczenia
Najczęstsze pytania
Czy Frank odkrył mikoryzę jako pierwszy?
Co potwierdzały doświadczenia z izotopami?
Pozwalały śledzić przemieszczanie znakowanego pierwiastka z grzybni do rośliny, dostarczając dowodu transferu składników.6
Czy więcej mikoryzy zawsze oznacza wyższy plon?
Nie. Kolonizacja, pobieranie składników i końcowy plon mierzą różne rzeczy. W doświadczeniu McGonigle’a i Millera z kukurydzą większe wczesne pobieranie fosforu nie przełożyło się na istotnie wyższy końcowy plon.10
Źródła
Tekst powstał na podstawie publikacji naukowych i opracowań muzealnych. Numery w tekście odsyłają do pozycji na tej liście.
- Albert Bernhard Frank, Ueber die auf Wurzelsymbiose beruhende Ernährung gewisser Bäume durch unterirdische Pilze – tekst z 1885 r., transkrypcja Universität Hamburg, 1885
- Albert Bernhard Frank, Neue Mittheilungen über die Mycorhiza der Bäume und der Monotropa hypopitys – tekst z 1885 r., transkrypcja Universität Hamburg, 1885
- Paola Bonfante, The future has roots in the past: the ideas and scientists that shaped mycorrhizal research, 2018
- Mark C. Brundrett; Leho Tedersoo, Evolutionary history of mycorrhizal symbioses and global host plant diversity, 2018
- Elias Melin; Harald Nilsson, Transfer of Radioactive Phosphorus to Pine Seedlings by Means of Mycorrhizal Hyphae – rekord wydawcy / publisher record, 1950
- Elias Melin; Harald Nilsson, Transfer of Labelled Nitrogen from Glutamic Acid to Pine Seedlings through the Mycelium of Boletus variegatus (Sw.) Fr. – fragment wydawcy / publisher preview, 1953
- Barbara Mosse, Fructifications associated with Mycorrhizal Strawberry Roots – abstrakt / abstract, 1953
- Barbara Mosse, The Establishment of Vesicular-Arbuscular Mycorrhiza under Aseptic Conditions – abstrakt autorski / author abstract, 1962
- Barbara Mosse; D. S. Hayman, Plant Growth Responses to Vesicular-Arbuscular Mycorrhiza. II. In Unsterilized Field Soils – autorskie podsumowanie / author summary, 1971
- Terence P. McGonigle; Murray H. Miller, Mycorrhizal Development and Phosphorus Absorption in Maize under Conventional and Reduced Tillage – abstrakt w AGRIS / abstract in AGRIS, 1993
- Maria J. Harrison; Marianne L. van Buuren, A phosphate transporter from the mycorrhizal fungus Glomus versiforme – abstrakt autorski / author abstract, 1995
- Nancy Collins Johnson; James H. Graham; F. Andrew Smith, Functioning of mycorrhizal associations along the mutualism–parasitism continuum – abstrakt / abstract, 1997
- E. Toby Kiers i in. / et al., Reciprocal rewards stabilize cooperation in the mycorrhizal symbiosis – abstrakt w repozytorium University of Groningen / author abstract, 2011
- Anika Keymer i in. / et al., Lipid transfer from plants to arbuscular mycorrhiza fungi, 2017