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 сравнении всхожести семян после замачивания в воде и стерильной питательной среде Кинг В в последнем случае отмечено незначительное ингибирование прорастания семян, особенно на начальном этапе. Наибольшему отрицательному воздействию со стороны компонентов питательной среды оказались подвержены семена свеклы: в вариантах с использованием питательной среды семена прорастали медленнее и общее количество проросших семян было в 1,5 раза меньше, чем в контроле с водой (табл. 20, Ш).
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:

1. Нитрогеназная активность штаммов псевдомонади азотобактера
2. Исследование способности к разложению фосфатову штаммов псевдомонад и азотобактера
3. Изучение эффективности применения штаммов псевдомонад и азотобактерадля защиты пшеницы от корневых гнилей и альтернариозав условиях вегетационных,полевых и производственных испытаний
4. Особенности антагонистического действия  штаммов псевдомонад и азотобактерана фитопатогенные грибы
5. Использование штаммов псевдомонад и азотобактерав качестве агентов биологического контролязаболеваний овощных культур
6. Применение биопрепаратовна основе псевдомонад и азотобактерадля защиты растений от болезней
7. Методы изучения бентоса
8. Изучение влияния интродукцииштаммов-антагонистов родов Pseudomonas и Azotobacterна микробиоту ризосферы пшеницы
9. Изучение фотосинтезирующих бактерий
10. 15.2. МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ ЭВОЛЮЦИИ ЧЕЛОВЕКА
11. Изучение структуры сообществ