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].

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°.

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

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.

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-

над и азотобактера стимулирует всхожесть ряда сельскохозяйственных культур. Но необходимо подчеркнуть, что не существует универсального варианта обработки семян, т.е.

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

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

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.