Jak houby spolupracují s rostlinami

Michal Andrle (16. 04. 2010)

Zdroj: 21. století

Ti zkušenější z houbařů vědí, že své oblíbené druhy naleznou nejspíše v blízkostech jistých druhů stromů. Symbióza vláken hub s kořenovým systémem nejen stromů, ale i nejrůznějších rostlin má však v přírodě mnohem významnější funkce, než je ukazovat houbařům, kam se mají za svým úlovkem vydat. „Soužití hub s kořenovým systémem rostlin je v přírodě běžné. Podle našich současných znalostí jej využívá asi 80 % všech rostlin,“ říká Miroslav Vosátka, zakladatel Oddělení mykorhizních symbióz v Botanickém ústavu AV ČR. Lze tedy bez nadsázky říci, že pěstovat rostliny bez přítomnosti a pomoci hub je vlastně velmi nepřirozené. Cílené využívání a upravování symbiotických hub tak otevírá řadu cest nejen ke zvyšování zemědělské produkce, ale i ke zlepšování odolnosti rostlin proti nejrůznějším stresům, čištění zamořené půdy či efektivnější zachycování vody v krajině.

Houby jsou v přírodě prakticky všudypřítomné. Ačkoliv si to my, obyvatelé zemského povrchu, jasně neuvědomujeme, nelze prakticky udělat v přírodě krok krok, abychom nešlapali po houbách. Houby, to totiž nejsou jen ty známé hříbky či bedly, které známe z našich houbařských výprav nebo z mrazicích boxů obchodů. Většinu svého života totiž i tyto houby prožijí jako vlákna, která prorůstají půdou, takzvané hyfy. Ty pak dohromady tvoří mycelium neboli podhoubí. Je jich v půdě tolik, že na 1 cm3 připadá až několik desítek metrů vláken, u druhů tvořících takzvanou ektomykorhizu (viz rámeček) může být toto číslo dokonce ještě o řád větší! Jeden organismus, tedy klon, který z genetického hlediska sdílí identickou genetickou výbavu, pak může mít obrovskou rozlohu. Ve srovnání s takto obrovským organismem (za největší je považován jeden americký druh václavky, který byl v Oregonu nalezen na ploše 9 km2) pak bledne sláva i těch nejznámějších obrů, ať už jde o plejtváka obrovského či největší suchozemce – slony.

 Výzkum tajemných vlastností mycelia začal, jak jinak než přes žaludek. Za jednu z největších lahůdek, kterou evropská kuchyně zná, totiž platí lanýže. Jejich plodnice jsou však nejen lahodné, ale i patřičně drahé. Existuje proto nejeden důvod, proč se o jejich pěstování pokusit. Roku 1810 objevil francouzský zemědělec Jean Talon, že lanýže se se zvláštním zalíbením zdržují v blízkosti dubů. Francouzi proto dlouho neotáleli se zakládáním farem, na nichž lanýže pěstovali. Na přelomu 19. a 20. století byla roční produkce této pochoutky na úrovni asi 2000 tun ročně. Výnosy však začaly postupně klesat a v nynější době jsou už na úrovni pouhých několika desítek tun. A důvody? O těch vědci opět spíše spekulují. Nejčastěji kladou vinu proměnám ve struktuře půd a vodního režimu, zaviněným činností člověka. Tento příklad ukazuje, jak nesmírně citlivé a choulostivé symbiotické houby jsou. Přesvědčit se o tom může každý, kdo se někdy snažil „zasadit“ odřezky hub u sebe na zahradě. Někdy ani po desítkách let čekání nevzejde jediná plodnice. Jisté druhy totiž hub totiž většinou vyžadují zcela konkrétního „spolupracovníka“ v podobě stromu či rostliny, jindy je na vině například konkurence ze strany mycelia jiných druhů. Dnes je možné koupit si například mladou břízu, „infikovanou“ myceliem křemenáče, výsledek v podobě plodnic hub, rostoucích po několika letech na vaší zahradě, je však není možné zaručit na 100 %.

 Existují pochopitelně druhy hub, které se pěstují velmi snadno. Ve velkém se pěstují například pečárky (žampiony), hlívy ústřičné či houževnatec jedlý, známý spíše pod japonskou přezdívkou šitake. Tyto houby jsou tak nenáročné proto, že jsou takzvaně saprotrofní. Znamená to, že se živí pouze rozkládáním organické hmoty (nejčastěji dřeva) a živého partnera v podobě stromu či byliny nepotřebují.

 Právě přes snahy o pěstování jedlých hub – lanýžů – byl na konci 19. století objeven vztah mezi půdními houbami a kořeny rostlin – mykorhizní symbióza. Dalo by se říci, že rostliny skutečně nemají pouze kořeny, ale mykorhizy, tj. orgány, tvořené spojením kořene a houby. Nejdůležitější vlastností houbových spolupracovníků je obrovské zvýšení objemu kořenového systému. Rostlina, která aktivně spolupracuje s houbami, může zvýšit aktivní povrch pro příjem vody a živin až o 700 %! Obrovskou naději skýtají takové spolupráce především pro zemědělství v tropických a subtropických podmínkách v písčitých půdách chudých na živiny i vodu. Rostliny, spojené s houbami, nejenže dokážou vyprodukovat větší množství primární biomasy, tedy „více narostou“, ale lépe využijí v půdě přítomné živiny. „Tento efekt lze využít při zakládání »energetických plantáží« rychle rostoucích dřevin, jako jsou například vrby či topoly. Funguje však přirozeně i u jiný energetických plodin, jako je cukrová třtina. Stejně dobře lze ale podporovat růst trávníků, například na golfových hřištích nebo růst okrasných či ovocných rostlin, bylinek nebo zeleniny. Jednou z nových metod je injektáž houbových kultur přímo do půdy k parkovým stromům,“ vyjmenovává důležité efekty hub na růst rostlin Miroslav Vosátka.

 Odolnost vůči nejrůznějším nepříznivým vlivům prostředí (stresorům), které mohou zemědělské plodiny ovlivňovat, přichází mezi odborníky stále častěji na pořad dne. Stále větší nároky rostlin na produkci jsou totiž čím dál častěji ohrožovány nepřízní počasí, které bývají dávány do větších souvislostí s klimatickými změnami. Mezi ně patří nejen sucho, ale i nežádoucí parazité (patogeny?), zejména parazitické druhy půdních hlístic, nevítané druhy hub či oomycet (řasovek), kteří neváhají napadat kořenový systém rostlin. Vědcům se například podařilo prokázat, že houby mají vliv i metabolismus rostlin. Dokážou například ovlivnit vytváření a ukládání takzvaných sekundárních metabolitů v rostlinách. Tyto látky patří právě mezi ty, které od rostlin často vyžadujeme (patří mezi ně např. oleje, alkaloidy, terpeny či fenoly, tedy látky vhodné pro zpracování v chemickém průmyslu). U některých druhů zeleniny (cibule, pór) bylo dokonce zjištěno, že s pomocí hub produkují až 2x více zdravotně důležitých látek s antioxidačními účinky.

 „S tím, jak naše poznatky o funkci hub v půdě rostou, je nám čím dál jasnější, že houby dokážou prokazovat mnohem více služeb, než jen poskytovat rostlinám živiny. Obrovsky významná je jejich půdotvorná funkce. Houbová vlákna takzvaných arbuskulárních mykorhizních hub (viz rámeček) produkují významnou látku glykoprotein glomalin,“ doplňuje Miroslav Vosátka. Tato látka tvoří jakýsi „tmel“, který spojuje jednotlivé půdní částice dohromady. Odborníci proto mluví o jeho funkci při vytváření dlouhodobé „paměti půdy“ a jejím zlepšování schopnosti zadržet v krajině živiny a vodu. Tím však význam hub v půdě zdaleka nekončí. Zejména v průmyslově vyspělých zemích je totiž půda často zamořena prakticky nezničitelnými těžkými kovy (arzen, olovo, kadmium atd.). Houby sice nedokážou atomy kovů z půdy dostat pryč, mohou je ale pohltit do svého těla, a učinit je tak pro okolí prakticky neškodnými. Velkou budoucnost má proto využívání hub při rekultivacích půdy, zejména pak v oblastech, které jsou poškozeny dlouholetou těžbou (u nás např. severní Čechy, Příbramsko). Houby mohou ale napomoci i další lapálii. Dokážou totiž efektivně do svých těl zapracovat oxid uhličitý (odhady se pohybují kolem 200 tun uhlíku na hektar), a tak přiložit svou ruku k dílu v boji proti dalšímu oteplování planety.

V současné době na světe existuje asi 50 firem, které se komerční produkcí očkovacích látek na bázi mykorhizních hub zabývají. Jen malá část z nich však dokáže velmi obtížnou věc – odebrat vzorek houby přímo na místě a použít tento přírodní izolát pro formulaci produktů, a ušít tak mykorhizní kulturu přímo na míru zákazníkovi. Mezi tyto firmy patří i česká firma Symbiom se sídlem ve východočeském Lanškrouně, která se zabývá, jako dosud jediný výrobce v ČR, výrobou mykorhizních hub a dodává v přírodě izolované houby do mnoha zemí čtyř kontinentů.

 Spolupráce mezi kořeny rostlin a houbovými vlákny může být velmi různorodá. Vědci rozlišují v podstatě 4 základní způsoby, jak se houby k rostlinám chovají. Prvním z nich je způsob, kdy vlákna hub nepronikají přímo do vnitřku buněk kořene, ale pohybují se pouze mezi nimi v místech, kde se nachází rostlinná mezibuněčná hmota. Tento typ spolupráce, takzvanou ektomykorhizu, známe v podstatě výhradně od dřevin. Její výzkumy mohou velmi napomoci k lepšímu zakořeňování stromů a také jejich efektivnějšímu růstu. Houba však může svými vlákny pronikat i do samotného vnitřku buněk. Nejrozšířenějším typem je takzvaná arbuskulární mykorhiza. Při tomto typu spolupráce vznikají uvnitř buněk zvláštní rozvětvené útvary, takzvané arbuskuly. Zcela zvláštní typ spolupráce se s houbami vytvořily orchideje, a nazýváme ji proto orchideoidní mykorhiza. Houba proniká hluboko do kořenové kůry a pokožkou pouze prostupuje. Podobný je i poslední typ, takzvaná symbióza erikoidní. Vlákna hub však pronikají hlavně do kořenové pokožky, zatímco směrem dovnitř jich výrazně ubývá. Tento typ spolupráce se naučily pouze rostliny z řádu vřesovcotvarých (Ericales), kam patří například rododendrony či borůvky.

Plodnice, tedy ta část houby, kterou většina laiků jako jedinou vlastně za houbu považuje, vzniká hormonálně řízeným procesem, zvaným fruktifikace. Proč ale houby vlastně plodnice vytvářejí, když by si mohly bez většího vzrušení prorůstat půdou? Plodnice je vlastně jakousi přípravou houby na horší časy. V jejím vývojovém cyklu totiž představuje pohlavní stadium – výtrusy vznikají podobným způsobem, jakým vznikají u jiných organismů pohlavní buňky. Zajímavé je, že ačkoliv se jedná o jeden z nejběžnějších procesů, s nimiž se můžeme v přírodě setkat, je jeho velká část pro vědu stále zahalena tajemstvím. Začíná totiž jen u velmi málo buněk z celého podhoubí, a je proto velmi obtížné přichytit rostoucí houbu takříkajíc „při činu“. Na jejich vzniku se podílí hned několik faktorů. Známými a probádanými je například vliv teploty, vlhkosti, hustoty podhoubí či živin (zejména sloučenin dusíku). U druhů, které žijí v symbiózách, jsou velmi důležité i signály, které rostoucí houba získává od symbiotické rostliny. Velkou roli hraje také to, do jaké míry je půda již obsazena myceliem dalších druhů.

 A jak vlastně takové pěstování houbových produktů, tedy vlastně takových houbových vakcín, vypadá? U ektomykorhiz je situace jednoduchá. V podstatě stačí odebrat v přírodě vzorek pletiva z klobouku nebo nohy houbové plodnice a rozmnožit jej v laboratoři na umělém živném médiu. Houby, které vytvářejí nejběžnější arbuskulární symbiózy, však vyžadují pěstování přímo na živých kořenech. Nejstarším způsob přípravy je sklízení naočkovaných kořenů rostlin, pěstovaných v půdě na záhoně. Tento způsob má však řadu nevýhod, a tak se postupně přešlo na pěstování v umělých podmínkách. Nejčastěji se používá hydroponické pěstování rostlin v substrátových směsích, složených z písků či jílů. Dnes však již existuje ještě progresivnější způsob. Houby se mohou pěstovat ve fermentoru na kořenech, které jsou speciálně upraveny prostřednictvím bakterií, tedy na takzvaných „transformovaných kořenech“. O tom, jak takové kořeny vypadají, však mnohem více napoví jejich anglická přezdívka „hairy roots“ neboli „vlasové kořeny“. Takový kořen mrkve, který se k takovému pěstování používá, skutečně vypadá, jako by obrostl vlasy.