Изучение ростстимулирукнцей активностиштаммов псевдомонад и азотобактера
Ростстимулирующему воздействию псевдомонад и азотобактера на растения посвящено большое число публикаций [Сидоренко и др., 1996; Калько и др., 2001; Пат.2051586; Becker et al., 1990; Sood, Sharma, 2001; Forlani et al., 1995; Rabie et al., 1995].
Но при этом в ряде работ авторы отмечают, что эффективность воздействия бактерий на растение во многом определяется сортом семян и их морфологическим строением [Sikora et al., 1990], а также зависит от вида и штамма микроорганизмов [Mrkovacki et al., 2002].Для того чтобы оценить, как влияет на всхожесть семян бактеризация теми или иными штаммами псевдомонад и азотобактера, в данной серии экспериментов мы использовали семена растений, относящихся к четырем различным семействам - пасленовых (томат), тыквенных (огурец), маревых (свекла), крестоцветных (капуста, редис). Для замачивания семян применяли различные количества КЖ иггаммов-антагонистов.
Для определения характера воздействия выделенных изоля- тов родов Pseudomonas и Azotobacter на растения проводили бактеризацию семян сельскохозяйственных культур суспензией клеток иггаммов-антагонистов. Наличие ростстимулирующего, ингибирующего либо нейтрального эффекта определяли, сравнивая всхожесть и энергию прорастания семян растений в контрольном (замачивание семян в дистиллированной воде либо в стерильной питательной среде Кинг В) и опытных вариантах.
Испытания проводили во влажной камере. Для обработки семян использовали двухсуточную либо трехсуточную КЖ штаммов, полученную при выращивании псевдомонад на среде Кинг В (титр 1,0—9,1 • 109 КОЕ/мл), штаммов азотобактера - на среде 40 (титр 1,0-4,0 • 109 КОЕ/мл). Инокуляцию зерен проводили путем встряхивания их в колбах с бактериальной суспензией.
Для проращивания семян во влажной камере использовали культуры томата, огурца, свеклы, капусты, редиса. Обработанные семена раскладывали на увлажненную до полной влагоемко- сти фильтровальную бумагу в чашки Петри и помещали в термостат при 28°.
Повторность опыта трехкратная, на каждую повторность использовали по 50 семян.По методике, предложенной для выявления наличия в среде веществ типа ауксинов [Рубенчик, 1960], определяли способность КЖ штаммов псевдомонад и азотобактера стимулировать образование корней у черенков фасоли. Для этого черенки 14-днев- ных растений фасоли ставили в воду с добавлением КЖ (титр суспензии 107 КОЕ/мл). Черенки контрольных растений помещали в стерильную воду. В каждом варианте - 10 черенков, продолжительность опыта - 12 дней. После окончания опыта подсчитывали образовавшиеся корни.
Растение особенно чувствительно к факторам внешней среды в ранней фазе роста, когда прорастает семя и формируется проросток, поэтому влияние бактеризации легче всего определить именно в этот период жизни растения, чем в последующие фазы.
Таблица 20. Влияние бактеризации выделенными штаммами псевдомонад на всхожесть семян
сельскохозяйственных культур
| Всхожесть семян, % | |||||||
Вариант | I. 10 мл КЖ/г семян | |||||||
Томат Подарок | Огурец Пионер | Свекла Египетская | Капуста Слава 1305 | |||||
| 2-е сутки | 4-е сутки | 2-е сутки | 4-е сутки | 2-е сутки | 4-е сутки | 2-е сутки | 4-е сутки |
Контроль | 33,1 ±4,7 | 93,3±5,2 | 38,3±3,5 | 89,2±7,3 | 15,4±3,1 | 36,3±2,8 | 91,211,3 | 92,416,9 |
Р. aureofaciens ИБ 51 | 1,010,4* | 88,1±1,3 | 2,512,3* | 2,ЗЮ,3* | 4,313,1* | 20,615,8* | 8,413,7* | 91,317,8 |
Р. putida ИБ 56 | 13,312,5* | 88,4±2,4 | 1,411,0* | 1,411,0* | 4,512,7* | 23,2±6,38 | 93,913,6 | 99,410,3 |
Pseudomonas sp. ИБ 182 | 12,7±6,Г | 87,2±1,8 | 0,711,0* | 1,2Ю,5* | 3,611,9* | 12,4110,0* | 89,214,1 | 99,510,3 |
| И. I08 КОЕ/г семян | |||||
Вариант | Томат Подарок | Свекла Египетская | Капуста Слава 1305 | |||
| 2-е сутки | 4-е сутки | 2-е сутки | 4-е сутки | 2-е сутки | 4-е сутки |
Контроль | 33,314,8 | 93,413,4 | 15,313,4 | 36,311,9 | 91,613,0 | 92,216,1 |
Р. aureofaciens ИБ 51 | />6,715,1* | 87,316,9 | 0,010,0* | 26,718,2 | 62,9110,5* | 80,416,7 |
Р. putida ИБ 56 | 33,218,1 | 96,512,7 | 0,010,0* | 39,110,5* | 80,418,0* | 98,210,4 |
Pseudomonas sp. ИБ 182 | 26,716,2 | 94,814,8 | 0,010,0* | 25,214,9* | 76,719,1* | 98,211,1 |
Известно, что сами питательные среды, не инокулиро- ванные бактериями, могут оказывать ингибирующее влияние на прорастание семян [Михновская и др., 1988].
При использовании большого количества неразбавленной КЖ псевдомонад и азотобактера (10 мл КЖ/г семян) всхожесть семян всех растений, участвующих в опыте, снижалась по сравнению с контролем (вода) (табл. 20, I). Оказалось, что наиболее чувствительны к высокой концентрации протравителя независимо от рода и вида испытуемых микроорганизмов огурцы. Тем не менее, уменьшив расход КЖ бактерий родов Pseudomonas и Azotobacter до 107-108 КОЕ/г семян, мы наблюдали, что всхожесть семян огурцов в вариантах с обработкой штаммами псевдомонад и
Таблица 21. Влияние бактеризации выделенными штаммами азотобактера на всхожесть семян сельскохозяйственных культур (107—108 КОЕ/г семян)
штаммом Az. vinelandii ИБ 4 выше, чем в контроле (см. табл. 20, Ш; 21). Наименее чувствительны к концентрированной бактериальной суспензии псевдомонад и азотобактера семена капусты и томата; процент всхожести данных семян на 4-е сутки во всех вариантах опыта (с бактеризацией и без обработки) - статистически не различим (см. табл. 20,1).
Отмечено, что положительное влияние бактеризации на всхожесть семян заметнее выражено на начальном этапе контактирования между растением и микроорганизмами, а затем оно нивелируется по отношению к контролю.
Это особенно характерно для семян с высокой энергией прорастания (редис) (см. табл. 21).
В целом среди испытанных бактерий р. Pseudomonas лучше всего на разных культурах растений показал себя штамм Р. puti- da ИБ 56.
Для семян томата и огурца оптимальным оказался вариант бактеризации с расходом КЖ 107 КОЕ/г семян, для семян свеклы лучшие результаты получены при обработке КЖ из расчета 108 КОЕ/г (см. табл. 20).Бактеризация семян растений штаммами азотобактера способствовала увеличению всхожести огурца, редиса, капусты; наибольший ростстимулирующий эффект был отмечен на культурах свеклы и томата (в 1,5-2,2 раза). Обобщая полученные результаты, следует сказать, что среди описанных изолятов псевдомонад и азотобактера только один штамм Az. vinelandii ИБ 4 активизировал всхожесть всех пяти культур растений (см. табл. 21).
Таким образом, как показывают результаты исследований, бактеризация семян растений изучаемыми штаммами псевдомо-
Всхожесть семян, % | |||||
Свекла Египетская | Томат Марманд | Огурец Патерна | |||
3-и сутки | 7-е сутки | 5-е сутки | 7-е сутки | 3-и сутки | 7-е сутки |
14,4±4,2 | 33,3110,1 | 3,4±3,2 | 23,3±11,3 | 88,8±3,4 | 88,8±3,4 |
31,1 ±9,5* | 44,4±5,6 | 6,2±0,8 | 43,3±7,2* | 83,3±5,7 | 83,3±5,7 |
25,5±5,9* | 50,9±4,5* | 5,5±2,1 | 50,4±4,8* | но | но |
30,7±2,7* | 50,4±6,0* | 8,7±2,7 | 43,3±5,9* | 94,4±2,0* | 94,4±2,0* |
над и азотобактера стимулирует всхожесть ряда сельскохозяйственных культур. Но необходимо подчеркнуть, что не существует универсального варианта обработки семян, т.е.
оптимальная доза биопрепаратов должна определяться, исходя из индивидуальных особенностей культуры растения и штамма-антагониста.Одним из примеров, наглядно иллюстрирующим положительный эффект воздействия на растение со стороны изучаемых нами штаммов псевдомонад и азотобактера, может служить вегетационный опыт на фасоли сорта Харьковская белосемянная Д-45 (табл. 22). Бактеризация семян фасоли штаммами псевдомонад и азотобактера стимулировала развитие на корнях молодых растений клубеньков. В литературе отмечается положительное влияние свободноживущих азотфиксаторов на формирование и функционирование бобово-ризобиальных симбиозов [Надкер- ничная, Ковалевская, 2001]. Известно также о попытках создания искусственных азотфиксирующих симбиозов на основе Az. nigricans и Bacillus sp., влекущих за собой образование псевдоклубеньков на корнях рапса [Ковальская, 2001]. Тот факт, что псевдомонады могут стимулировать клубенькообразование у растений семейства бобовых, также подтверждается некоторыми авторами [Grimes, Mount, 1984; Nishijima et al., 1988].
Эффект стимуляции клубенькообразования (в 5,3-12,5 раза) может быть, по-видимому, объяснен тем, что инокуляция семян фасоли штаммами культур азотобактера и псевдомонад создает в ризосфере фасоли условия, благоприятные для формирования и дальнейшего развития азотфиксирующего симбиоза на корнях растений, даже без искусственного внесения в почву и на семена культур р. Rhizobium.
Таблица 22. Влияние штаммов родов Pseudomonas и Azotobacter на развитие растений фасоли в вегетационном опыте
Вариант | Длина растения, см | Средняя масса зеленой части одного растения, г** | Средняя масса корней одного растения, г** |
Контроль | 21,8±4,3 | 2,5±1,5 | 0,8±0,2 |
Р. aureofaciens ИБ 51 | 24,5±2,1 | 2,8±0,7 | 1,3±0,2 |
P.putida ИБ 17 | 18,8±1,5 | 2,2±0,9 | 1,3±0,3 |
Az. vinelandii ИБ 1 | 21,9±3,6 | 3,6±1,1 | 1,7±0,2* |
Az. vinelandii ИБ 3 | 23,3±2,4 | 3,3±0,6 | 1,3±0,Г |
Az. vinelandii ИБ 4 | 23,9±3,5 | 3,2±0,8 | 1,6±0,4* |
Различия по сравнению с контролем существенны при р = 0,95; ** цифры приведены по сырой массе. |
Вариант | Среднее число клубеньков на корнях одного растения, шт. | Развитие корневых гнилей, % | Биологическая эффективность, % |
Контроль | 0,6±0,3 | 43,8±12,1 | - |
Р. aureofaciens ИБ 51 | 4,8±1,2* | 16,7±2,3* | 61,9* |
P.putida ИБ 17 | 3,0±0,9* | 8,3±1,2* | 81,Г |
Az. vinelandii ИБ 1 | 4,8±1,5* | 10,0±3,1* | 77, Г |
Az. vinelandii ИБ 3 | 5,2±1,7* | 11,1 ±2,5* | 74,6* |
Az. vinelandii ИБ 4 | 6,9±0,9* | 25,0±3,5* | 42,9* |
В ходе проведенных опытов удалось также показать, что предпосевная обработка семян культурами штаммов-антагони- стов родов Pseudomonas и Azotobacter способствует защите растений от болезней и влияет на интенсивность роста и развития проростков фасоли, а также корневой системы растений (см. табл. 22).
Полученные результаты можно объяснить способностью изучаемых штаммов Az. vinelandii и Pseudomonas к продуцированию цитокининов и ауксиноподобных веществ, а также наличием у них выраженной антагонистической активности в отношении грибных фитопатогенов растений. Кроме того, в опытах in vitro было показано ранее, что упомянутые штаммы потенциально способны улучшать фосфорное и азотное питание растений.
Для подтверждения ростстимулирующей активности КЖ изучаемых штаммов азотобактера был использован описанный выше метод [Рубенчик, 1960]. О наличии положительного влияния
Таблица 23. Влияние бактерий-антагонистов р. Azotobacter на стимуляцию корнеобразования на черенках фасоли
Вариант | Число черенков, образовавших корни, шт. | Суммарное число корней на 10 черенках фасоли, шт. |
Контроль | 2 | 17 |
Az. vinelandii ИБ 1 | 6 | 61 |
Az. vinelandii ИБ 3 | 6 | 74 |
Az. vinelandii ИБ 4 | 7 | 93 |
со стороны микроорганизмов в данном опыте судили по образованию корней на стеблях фасоли, инкубируемых в течение 12 дней в разбавленной КЖ иггаммов-антагонистов (табл. 23). В вариантах со штаммами Az. vinelandii количество вновь образованных корней на черенках фасоли превысило контрольное значение в 3,6-5,5 раза.
Таким образом, комплексные исследования, проведенные в отношении новых штаммов родов Pseudomonas и Azotobacter, позволили нам отнести их к ростстимулирующим ризобактериям (PGPR). В данном случае речь идет о комплексе механизмов положительного воздействия со стороны микроорганизмов на растения: защита от патогенов за счет синтеза антибиотиков, экзоферментов; продуцирование фитогормонов, фиксация молекулярного азота, мобилизация труднодоступных соединений фосфора.
Еще по теме Изучение ростстимулирукнцей активностиштаммов псевдомонад и азотобактера:
- Нитрогеназная активность штаммов псевдомонади азотобактера
- Исследование способности к разложению фосфатову штаммов псевдомонад и азотобактера
- Изучение эффективности применения штаммов псевдомонад и азотобактерадля защиты пшеницы от корневых гнилей и альтернариозав условиях вегетационных,полевых и производственных испытаний
- Особенности антагонистического действия штаммов псевдомонад и азотобактерана фитопатогенные грибы
- Использование штаммов псевдомонад и азотобактерав качестве агентов биологического контролязаболеваний овощных культур
- Применение биопрепаратовна основе псевдомонад и азотобактерадля защиты растений от болезней
- Методы изучения бентоса
- Изучение влияния интродукцииштаммов-антагонистов родов Pseudomonas и Azotobacterна микробиоту ризосферы пшеницы
- Изучение фотосинтезирующих бактерий
- 15.2. МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ ЭВОЛЮЦИИ ЧЕЛОВЕКА
- Изучение структуры сообществ