<<
>>

Особенности антагонистического действия  штаммов псевдомонад и азотобактерана фитопатогенные грибы

Задачей исследования было изучить влияние, которое оказывают выделенные штаммы псевдомонад и азотобактера на рост и развитие различных фитопатогенных грибов.

Анализ данных, полученных при снятии спектра антагонистической активности штаммов-антагонистов, показал, что

Bipolaris sorokiniana среди исследованных фитопатогенных мик- ромицетов для всех культур-антагонистов является наиболее чувствительным тест-объектом (см.

табл. 2). Кроме того, выявлено, что изучаемые изоляты бактерий достаточно специфичны в отношении исследуемых тест-грибов, т.е. диаметры зон ингибирования ими роста фитопатогенов сильно варьируют. Показано, что отобранные штаммы псевдомонад и азотобактера обладают широким спектром антагонистической активности в отношении фитопатогенных грибов р. Fusarium.

Морфологические изменения, происходящие с фитопатогенными грибами под воздействием метаболитов пггаммов-антаго- нистов родов Pseudomonas и Azotobacter, изучали в условиях совместного роста микромицетов и бактерий на плотных средах ГПА либо КГ А. Наблюдения за развитием микроорганизмов проводили под микроскопом марки AMPLIVAL 30-G048-1 (“Carl Zeiss”, Германия) после инкубации в течение 48 ч.

В условиях непосредственного взаимодействия со штаммами псевдомонад и азотобактера формирование мицелия всех тест- грибов значительно замедлялось по сравнению с контролем (задержка прорастания спор на 24-96 ч), а формирующийся мицелий патогенов отличался ярко выраженными морфологическими изменениями. Так, под воздействием метаболитов нггам- мов-антагонистов происходило ограничение развития ростковых трубок с формированием на кончиках растущих гиф сферопла- стов. Нарушения в развитии гиф приводили в свою очередь к формированию излишне разветвленного, часто септированного мицелия, напоминающего нитку бусин (см. рис. 3-7; см. цв. вкл.). Сходный эффект наблюдали и другие исследователи при изучении воздействия бацилл-антагонистов на фузарии [Мелентьев, Галимзянова, 1999; Широков и др., 2002].

Известно, что показатель частоты ветвления может характеризовать физиологическое состояние развивающегося микромицета [Марфенина, 1999]. По имеющимся на сегодняшний день данным, ветвление растущей гифы начинается после достижения ею определенного объема [Мирчинк, 1988]. В нашем эксперименте образование сферопластов, связанное, очевидно, с нарушением формирования стенки гифы под воздействием метаболитов нггаммов-анта- гонистов, стимулировало преждевременное ветвление.

При совместном культивировании штаммов-антагонистов и фитопатогенных грибов на чашках Петри были отмечены особенности формирования колоний микромицетов. При этом необходимо подчеркнуть, что степень воздействия на фитопатоген определялась радиальным градиентом концентрации метаболитов бактерий-антагонистов: вне зоны действия веществ формировался обычный мицелий гриба, а чем ближе к колонии бактерии, тем ярче были выражены аномалии в строении мицелия.

Для грибов Fusarium gibbosum, F. oxysporum, F. semitectum, F. solani при культивировании с бактериями родов Pseudomonas и Azotobacter было отмечено развитие колоний только в виде субстратного мицелия; ускорение процесса спорообразования было выявлено для Fusarium graminearum (табл. 17, 18).

Таблица 17. Воздействие биологически активных веществ, выделяемых штаммами псевдомонад на развитие тест-грибов

Тест-гриб

Штамм

Fusarium

gibbosum

Fusarium

oxysporum

Fusarium

culmorum

Fusarium

graminearum

Fusarium

nivale

Fusarium

semitectum

Р. aureofaciens ИБ 51

зп, ч,

Б

зп, в,

Б, С, SM

зп, в,ч,

3, Б

зп,с

зп,в

ЗП, в, 4,B,SM

Р.

aureofaciens ИБ 6

ЗП, Ч, Б

ЗП,В,

Б, С, SM

ЗП, В,Ч, 3, Б

зп,в

зп,в,

Ч, Б, SM

Р. putida ИБ 56

ЗП, SM

ЗП, В,

Б, С, SM

ЗП,В, 4,3, Б

-

-

зп,в

Р. putida ИБ 17

ЗП, SM

ЗП, В,

Б, С, SM

ЗП, В,Ч, 3, Б

-

зп,в

зп,в

Pseudomonas sp. ИБ 182

ЗП, SM

ЗП,В,

Б, С, SM

ЗП, В,Ч, 3, Б

зп,в

зп,в

Тест-гриб

Штамм

Fusarium

solani

Fusarium

avenaceum

Bipolar is sorokiniana

Alternaria

alternate

Penicillium

funiculosum

Р. aureofaciens ИБ 51

ЗП,В

ЗП,В

ЗП,В,Ч

зп,в,ч

ЗП, Б

Р. aureofaciens ИБ 6

ЗП,В

ЗП,В

ЗП, В, Ч

зп, в, ч

Р. putida ИБ 56

ЗП, В, SM

ЗП, В,

ЗП,В,Ч

зп, в, ч

ЗП, Б

Р. putida ИБ 17

ЗП, В, SM

ЗП,В

ЗП,В,

ч

зп, в, ч

ЗП, Б

Pseudomonas sp. ЙБ 182

ЗП, В, SM

ЗП,В

зп, в, ч,

3

зп, в, ч

-

Примечание. ЗП - задержка прорастания спор в зоне действия антагонистов; Ч - формирование гиф в виде нитки бус; В - нарушение в строении апексов (сферопласты) и усиление ветвления мицелия; 3 - зернистость мицелия; SM - не образуется воздушный мицелий; Б - образование вокруг колонии бактерии "валика" из гиф гриба; С - усиленное спорообразование; (-)- изменений по сравнению с контролем не отмечено.

Таблица 18. Влияние штаммов-антагонистов р. Azotobacter на развитие тест-грибов

Тест-гриб

Штамм

Az. vinelandii И Б 1

Az.vinelandii ИБ 3

Az.vinelandii ИБ 4

Fusarium culmorum

ЗП,В

ЗП,В

зп,в

F. gibbosum

зп,в

зп,в

зп,в

F. graminearum

ЗП,БМ

зп

зп, ч, в

F. nivale

зп

-

зп

F. oxysporum

SM

зп

-

F. semitectum

зп,ч,в

зп

зп,в

/>F. solani

зп

-

зп

F. avenaceum

зп, ч, в

зп,в

зп

F. moniliforme

зп,ч,в

зп

зп, ч, в

Bipolaris sorokiniana

зп,ч

зп, ч, в

зп, ч, в

Alternaria alternata

зп,ч,в

-

зп

Penicillium funiculosum

зп

зп

зп

Примечание. Уел. обозн. см. табл. 17.

Изучение воздействия метаболитов штаммов-антагонистов Az. vinelandii на развитие фитопатогенных грибов показало, что характер изменений в морфологии мицелия фитопатогенов сходен с реакцией микромицетов на метаболиты псевдомонад (см. рис. 3-7; см. цв. вкл.).

Как видно из рис. 5 (см. цв. вкл.), мицелий Bipolaris sorokini- ana, формирующийся под воздействием метаболитов Az. vinelandii ИБ 1, Az. vinelandii ИБ 3, характеризуется заметными морфологическими особенностями - увеличение объема, уменьшение длины, учащение образования септ, зернистость клеточного содержимого. При воздействии на грибы р. Fusarium к указанным эффектам прибавляется и отделение клеточного содержимого от стенок (рис. 6, 7; см. цв. вкл.). Различия в реакции грибов на воздействия метаболитов связаны, очевидно, с особенностями строения клеточных стенок. Bipolaris sorokiniana относится к темноокрашенным грибам (Dematiaceae), в состав клеточных стенок которых входит меланин, способный выполнять протекторные функции [Carlile et al., 2001].

Проведенные исследования позволяют предположить, что антигрибные метаболиты изученных штаммов-антагонистов родов Pseudomonas и Azotobacter, хотя и являются различными соединениями, тем не менее обладают сходным механизмом воздействия на развитие мицелия фитопатогенных грибов. Основной мишенью служит, очевидно, процесс синтеза клеточной стенки.

Хорошо известно, что один из основных механизмов биологического контроля, используемых псевдомонадами, заключается в их способности к образованию сидерофоров-пигментов, обладающих сродством к трехвалентному железу [Campbell et al., 1986; Loper, 1988; Comelis et al., 1990]. В литературе встречаются также сообщения о способности бактерий р. Azotobacter продуцировать биологически активные вещества группы сидерофоров [Suneja, Lakshminarayana, 1993; Suneja et al., 1996].

Для того чтобы выяснить, обусловлен ли антагонизм выделенных нами штаммов псевдомонад и азотобактеров по отношению к фитопатогенным грибам конкуренцией за железо, необходимо было проверить антифунгальные свойства культур в условиях избытка данного макроэлемента.

Для исследования влияния железа на антифунгальные свойства выделенных штаммов псевдомонад и азотобактера сравнивали их антагонистическую активность на среде Кинг В в отсутствие железа и с добавлением 100 мкг/мл FeCl3 [Смирнов и др., 1990].

На чашках со средой Кинг В в присутствии железа было отмечено изменение внешнего вида колоний бактерий: колонии штаммов Р. putida ИБ 56, Р. putida ИБ 17, Pseudomonas sp. ИБ 182 приобрели коричневую окраску; у колоний штаммов Р. aureofa- ciens ИБ 51 и Р. aureofaciens ИБ 6 увеличилась интенсивность оранжевой пигментации. Внесение в среду железа подавляло синтез желто-зеленых флуоресцирующих пигментов псевдомонад.

В целом проведенные нами исследования показали (табл. 19), что антагонистическая активность выделенных штаммов не

Таблица 19. Влияние железа на антифунгальную активность штаммов псевдомонад и азотобактера

Штамм

Активность штаммов (диаметр зоны подавления роста Bipolaris sorokiniana, мм)

Среда без добавления FeCl3

Среда +100 мкг/мл FeCl3

Р. aureofaciens ИБ 51

33,1 ±2,1

33,3±1,7

Р. aureofaciens ИБ 6

33,3±2,7

33,6±1,4

Р. putida ИБ 56

27,2±3,4

28,6±2,1

Р. putida ИБ 17

33,2±0,5

35,5±0,5

Pseudomonas sp. ИБ 182

33,7±2,2

35,5±0,4

Az. vinelandii ИБ 1

28,0±2,0

27,7±1,8

Az. vinelandii ИБ 3

18,7±2,5

19,0±2,1

Az. vinelandii ИБ 4

21,0±2,1

20,7±0,7

лимитируется присутствием железа в среде, т.е., по-видимому, антифунгальные свойства культур определяются синтезом не си- дерофоров, а веществ другой природы.

Известно, что у некоторых штаммов бактерий-антагонистов способность подавлять рост и развитие грибов-фитопатогенов связана с синтезом хитиназ [Пат. РФ 2031119; Кравченко и др., 2002].

Для определения хитинолитической активности выделенных штаммов р. Pseudomonas их выращивали на среде с 1,5% агара следующего состава (в г/л): дрожжевой экстракт - 0,5; (NH4)2S04 - 1,0; MgS04 • 7Н20 - 0,3; КН2РСgt;4 - 1,36; дистиллированная вода - 1 л. В качестве источника углерода в среду вводили коллоидный креветочный хитин в количестве 0,5%. Культивировали штаммы на чашках Петри при 28°.

Способность псевдомонад к синтезу хитинолитических ферментов определяли по наличию вокруг колонии бактерии зоны просветления мутной среды. Эффективность гидролиза хитина определяли по величине отношения диаметра зоны просветления мутной среды вокруг колонии к диаметру колонии (в мм/мм).

Для бактерий р. Pseudomonas наличие хитинолитической активности - достаточно редкое свойство [Andreeva et al., 1996]. Среди исследуемых штаммов псевдомонад способность к продуцированию хитинолитических ферментов была обнаружена только у штамма бактерий Pseudomonas sp. ИБ 182 ]Пат. РФ 2187553]. Хитинолитическая активность данной культуры составила 5,75 мм/мм. Однако на данном этапе исследований роль хитиназы, продуцируемой Pseudomonas sp. ИБ 182, в проявлении антагонистической активности данной бактерии до конца не выяснена.

Таким образом, анализ данных, полученных при снятии спектра антагонистической активности штаммов псевдомонад и азотобактера, показал, что выделенные изоляты активно подавляют развитие фитопатогенных грибов широкого круга, в числе которых основные возбудители корневых гнилей злаковых культур - Fusarium oxysporum, F. solani, F. avenaceum, Bipolaris sorokiniana, a механизм антагонистического действия изучаемых культур связан, по-видимому, с синтезом веществ антибиотической природы. 

<< | >>
Источник: о.н. логинов. БАКТЕРИИ Pseudomonasи Azotobacter как объектысельскохозяйственнойбиотехнологии. 2005

Еще по теме Особенности антагонистического действия  штаммов псевдомонад и азотобактерана фитопатогенные грибы:

  1. Использование штаммов псевдомонад и азотобактерав качестве агентов биологического контролязаболеваний овощных культур
  2. Нитрогеназная активность штаммов псевдомонади азотобактера
  3. ВЫДЕЛЕНИЕ И ФЕНОТИПИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКАНОВЫХ ШТАММОВ БАКТЕРИЙРОДОВ PSEUDOMONAS И AZOTOBACTER -АНТАГОНИСТОВ ФИТОПАТОГЕННЫХ ГРИБОВ
  4. Исследование способности к разложению фосфатову штаммов псевдомонад и азотобактера
  5. Изучение эффективности применения штаммов псевдомонад и азотобактерадля защиты пшеницы от корневых гнилей и альтернариозав условиях вегетационных,полевых и производственных испытаний
  6. БАКТЕРИИ РОДОВ PSEUDOMONAS И AZOTOBACTER -АНТАГОНИСТЫ ФИТОПАТОГЕННЫХ ГРИБОВИ БАКТЕРИЙ
  7. ФИТОПАТОГЕННЫЕ МИКРООРГАНИЗМЫ
  8. Изучение ростстимулирукнцей активностиштаммов псевдомонад и азотобактера
  9. Применение биопрепаратовна основе псевдомонад и азотобактерадля защиты растений от болезней
  10. ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИПРИМЕНЕНИЯ НОВЫХ ШТАММОВ БАКТЕРИЙРОДОВ PSEUDOMONAS И AZOTOBACTERДЛЯ ЗАЩИТЫ РАСТЕНИЙ ОТ БОЛЕЗНЕЙИ ПОВЫШЕНИЯ УРОЖАЙНОСТИСЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР
  11. Несовершенные грибы
  12. ПОЧВЕННЫЕ ГРИБЫ
  13. «Нестандартные» грибы