Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Эколого-физиологические свойства бактерий порядков Cytophagales и Myxococcales ризосферы озимой пшеницы

ВАК РФ 03.00.07, Микробиология

Автореферат диссертации по теме "Эколого-физиологические свойства бактерий порядков Cytophagales и Myxococcales ризосферы озимой пшеницы"

АКАДЕМ1Я НАУК УКРА1НИ 1НСТИТУТ М1КР0БЮЛ0ПI I В1РУС0Л0Г11 IM. Д.H.ЗАВ0Л0ТН0Г0

Рг.

ОН

на правах рукопису

АЛЙЕН АБДЕЛЬ КАДЕР С1НУС1

ЕК0Л0Г0-Ф13ЮЛ0Г1ЧН1 ВЛАСТИВ0СТ1 БАКТЕРIЙ ПОРЯДК1В CYTOPHAGALE5 I MYXOCOCCALES РИЗОСФЕРИ OGKMOI ПШЕНИЦI

03.00.07. Шкробюлопя

Автореферат дисертацП на эдобуття наукового ступеня кандидата бюлопчних наук

Ки1в - 1994

Работа виконона на кафедр1 м1кроб1олог1I 1 в1русолог11 Одееького державного ун1верситету.

Науковий кер1вник: кандидат бЮлончних наук, доцент 1ваниця В.О.

0ф1ц1йни опоненти: доктор СЮлопчних наук, 1утинська Г.О., кандидат 01олог1чних наук, Мандровська Н.М.

Пров1 дна установа: Ки1вський державний университет.

'"Захист В1дбудеться " червня 1994 р. о год. на &ае]дан-

н1 спец1ал180ван01 вчено! ради ДО 16.16.01 при 1нститут1 м1кро01оло-г1I 1 в1русолог11 1м. Д.К.Заболотного АН Укра1ни за адресою:

£52143. м. Ки1в, вул. Заболотного 154 1МВ 1м. Заболотного.

3 дисертац1ею можно оэнайомитись в б1бл!атец1 1нетитуту м)кро-б1олог11 1 в1русолог11 1м. Л-К.Заболотного АН УкраШи.

Автореферат розюланий " " кв)тня 1994 р.

Вчений секретар спец1ал1зовано1 ради канд. С юл. наук

Пуриш Л.М.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуадьнють теми. Розкриття сут1 взаемозв'язку м1ж грунтовими м1кроорган!змами, 1х б]ох1м1чною д1яльн1стю, родюшстю грунту та формуванням врожаю являеться одн1ею э актуальних задач фундаменталь-них досл1джень, що пов'язан1 з д1яльн1стю грунтових м]кроорган1зм!в (Звягинцев и др., 1992). РодючЮть грунту багато в чому зал ежить 81 д стану м1кробного ценозу, з одного боку, 1 його взаемов1дноеинами з рослинами, з 1ншого боку. Вивченню широкого кола пи тан ь взаемодп м!кроорган1зм1в 1 рослин присвячен1 числекн! доел1дхення. Однак, Оагато аспект1в ц1е1 проблеми залишаються не вивченими. До того ж,в досл1дження включено досить вузький таксоном!чн/й спектр м1кроорга-н1зм1в. Вивчення багатьох груп бактер1й в ризосфер1 с1льскогосподар-ських рослин залишаеться недостатнш. Це в повн1й М1р1 в1дноситься до еколопчно значимо1 групи гетеротрофних ковзних бактер1й порядк1в СуЬор1тава1ез 1 Мухососса1ез. Доел!дження останн1х рок1в дозволили виявити чисельшсть представник!в цих порядк1в 1 показати широке розповсюдження IX в природних бюценозах (Иваница, Кушниренко, 1389; Иваница и др., 1992).

Мета роботи полягала у вивченн! киькюного 1 таксоном1чного складу ковзних бактер1й порядк1в Су1ор1таеа1ез 1 Мухососса1ез м1кро-бюти ризосфери озимо1 пшенит, 1х еколого-фшолопчних особливос-тей 1 характеру взаемов1дносин з рослинами.

При виконанн) роботи були поставлен 1 так1 задач1:

1. Вивчення чисельноет! гетеротрофних ковзних бактер1й в ризосфер! 1 ризоплан1 озимо! пшенит на р1зних стад1ях вегетацп рослин 1 в залежност1 в!д попередника.

2. Отримання чистих культур ковзних бактер1й 1 1х Шдтримання в ко-лекц1I.

3. Вивчення фенотип1чних ознак 1 1дентиф1кац1я штам1в ковзних бак-тер1й, 1зольованих з ризосфери пшенит.

4. Вивчення еколого-ф1з1олог1чних особливостей (резистентност1 до антиб1отик1в, солей валких метал1в, пестицид1 в) штамв ковзних бактер1й, 1зольованих з ризосфери пшениц!.

5. Вивчення антагонютичних властивостей ковзних бактер1й по в1дно-шенню до 1нших, в тому числ1 ф1топатогенних м!кроорган!зм1в.

6. Вивчення характеру впливу штам!в ковзних бактер!й на р!ст 1 роз-

виток рослин пшениц).

Наукова новизна. В результат! проведених досл1ддень отриман! но-В1 дан) щодо структури ммробних угрупувань ризосфери озимо! пшенищ в залежност1 в!д попередника i в р1зн! строки вегетац]I рослин. Чи-сельн1сть бактер1й порядк1в Cytophaeales i Myxococcales в ризосфер1

с £

складае 10 -10 Куо/г. 1зольован1 штами не проявляють- фитопатогенно1 д11,а частина з них здатна стимулювати р1ст рослин. ЧисельШсть бак-тер1й пор. Cytophagales в ризосфер 1 I ризоплан1 пшенищ 1 статно не В1др1зняеться 1 не залежить в!д попередника 1 фази вегетацИ рослин.

Вивчено широкий спектр морфологччних 1 ф!з1олого-б1ох1м1чних властивостей доелjджуваних штам!в, що дозволило в!днести !х до ви-Д1 в: Cytophaga johnsonae, C.albogilva, C.peetinovora, Cystobacter fuscus, Archangium gephyra, Myxococcus xanthus, M.fulvus, M.stipita-tus, Nannocystis exedens, Poiyangium vitellinum.

Вперше визначен1 еколого-ф1з1олог1чн1 особливост1 ковзних бак-тер!й ризосфери пшениц1, Досл1джуван1 штами проявляють виеоку ре-зистентн1сть до пестицид!в т1лт, рониан, 2М-4ХП, топс!н, бакто-ф1т, модальне значения MIK яких екладало 1024 мкг/мл. Р1вень ре-зистентност1 штам1в до солей важких мет&Ив зб1льшуеться в ряду: Cd-> Со-* Ag- Hg-» Ni-> Cu-» Fe2*- Mil- Ft3^ Zn. Модальн! значения MIK солей Cd, Со, Ag, Hg, Ni лежать е д!апаэон) 8-32 мкг/мл. Ст1йк1сть до антиб1отик!в характеризуеться широким д!нгызоном MIK (0,125-8000 мкг/мл), низькими модальними значениями MIK (4-32 мкг/мл) 1 широким спектром антибЮтикограм.

Антагонютична активн!сть ковзних бактер!й ризосфери пшениц! в б1льш1й Mlpl визначаеться бактер1о-л1т!чною активн1стью, н1ж продукте» антибЮтичнх речовин.

' Проведен1 досл1дження дозволили розширити уяьлення про функцЮ-нальну роль гетеротрофних ковзних бактер1й в ризосфер! рослин.

Практичне значения. 1зольован1 1 вивчеШ штами ковзних 0акгер1й включен1 до складу колекц11 культур м1кроорган1ам1в Одеоького ун1верситету. Проведен! лабораторн1, вегетац!йн1 I польов! доелIда продемонстрували можливють використання отриманих штам1в ковзних бактер!й для 1нтродукц!1 1х в ризосферу шляхом бактеризэц! 1 каЫння э метою стимуляцП його проростання 1 росту рослин.

Птриман! результата використано на кафедр! мжробЮдогП i

б1 русолог!I ода при читанн1 спецкурсу "Грунтова м1кроб1олог1я".

Основн! положения, до виносятьея на эахист.

Ковзн1 бактерП складають в1дносно стаб1льну частину нормально1 дом1нуючо1 м!кроб1оти ризосфери озимо! пшениц1. Чисельн1сть 1х в ризосфер! 1 ризоплан1 1 статно не В1др1зняеться 1 не залежить в1д попе-редника 1 фази вегетацП рослин.

Таксоном1чний склад ковзних бактерЮ ризосфери пшениц1 включае переважно представник1в род1в СуЬорЬага 1 Мухососсий.

Доел)джуван1 штами бактер1й характеризуются високою резистент-н1 стю до пестицид1в 1 чутливютю до ряду важких метал1в 1 антибЮти-К1в. Р1вень резистентност1 штам1в до солей важких метал1в 8б1льшуе-ться В ряду: С<1 -» Со А(г Нв ■* М ♦ Си • Ре2+ » Мп - ^е3- 2и. Ст1й-к1сть до антиб!отик1в характеризуеться широким спектром М1К, низьки-ми (4-32 мкг/мл) модальними значениями М1К для б1льшост1 антибЮти-к1в 1 широким спектром антибютикограм.

Антагонютичний характер взаемов1дносин ковзних бактер1й ризосфери з 1ншими м1кроорган1змами визначаеться IX л1тичною активы 1стю.

Досл1джен1 бактерп характеризуються В1дсутн1стю ф1топатогенних властивостей, у деяких з них виявлена стимулююча д!я на р1ст 1 роз-виток рослин.

Апробатя роботи. Основн 1 положения, що включен 1 в дисертац1йну роботу, були представлен1 на щор1чн1й науков1й конференцП Одеського уюверитету 1 на конференцП "М1кроорган1зми в сиьському господар-ств1" (м. Пуцдано, Роо1я, 1992 р.).

Дисертащйна робота е фрагментом держбюджетних досл1джень, що виконуються за завданням ДКНТ Укра1ни.

Структура та обсяг роботи. Дисертащйна робота мюгить: вступ, огляд Л1тератури, методичку главу, в1с1м глав власних досл1джень, заключения, висновки 1 список використано1 л1тератури, який включав 229 роби. Робота займае 143 стор1нки машинописного тексту, про-ише трава на 17 таблицами 1 36 малинками.

- 6 -

SMIОТ РОБОТИ

1. Матер1 ал и 1 метода доел 1дження

Об'ектом досл1дження служили ковзн1 бактерП порядк!в Cytophaga-lt'S i Myxococcales, 1зольован! з ризосфери 1 ризоплани озимо1 пшени-ц1 сорту "Одеська-51", а також р1зних овочевих культур (томати, пе-рець, ог1рки, баклажани, капуста, кабачки).

Зразки грунту 1 рослин пшениц! в i дбирали в залежносг! В1Д поле-редник1в (горох, пар, монокультура) без добрив. Досл1дження проводили в багатор1чному стаЩ онарному досл1д1 Одеського селекЩйно-гене-тичного 1нститугу. Зразки овочевих культур в1дбирали в колективних примюьких господарствах м. Одеси.

Загальну киькють гетеротрофних бактерШ обчислювали на м'ясо-пептонному arapl (МПА), м1цел)альних гриб1в на середовищ! Ваксмана (Литвинов, 1969), стрептомщет1в - на крохмало-ам1ачному середовшщ, спороутворюючих бактер1й - на МПА (Егоров, 1983). Чисельн1сть целю-лозол!тичних цитофаг визначали на середовищ) Гетчинсона з целшозою, чисельнють м1ксобактер1й - на гн1йному arapl (Reichentach, Dworkln, 1984). Пос1ви 1нкубували на протяз1 48 годин при 28° С.

Очистку проводили методом розс1ву на тверд1 живильн1 середовища 1 методом пос1ву на штрихи кормових орган1зм1в (Escherichia coli ВКМ 109, Micrococcus luteus ВКМ 490, Saccharomyces cerevisiae) на голодному arapl (Reichenbach, Dworkin, 1984).

В ход1 досл1джень було 1э'ольовано 1 вивчено 31 штам ковзних бак-тер1й.

Електронну м1кроскоп1ю проводили з допомогою м1кроскопа JE0M JEM-100 SX. Препарата для м!кроскоп11 готували по методу Р.Коул1 1 Т.Попк1на (1983).

Визначення ф1зюлого-б1ох1м1чних ознак проводили з допомогою системи тестування API 20 NE (Biomerieux, France), пластин 61ох1м1ч-них, що диференЩюють ентеробактер11, виробництва заводу бакпреяара-т1в (Нижн1й Новгород), а також загально в1домими методами (Егоров, 1976, 1983; Герхард, 1983). .

Для визначення бактер1од1тичних властивоетей використовували тест-штами Escherichia coli ВКМ 109, Bacillus subtilis ВКМ. 428, Xan-

thomona'3 campestris 80036, Clavibacter in ich i gánense 13a, Pseudomonas syringea pv. syringae 8511, Erwinia carotovora 7200, AgroLtícterium tumefaciens 8628, бюмасу яких роьподинли штрихом навхрест на водяному arapl. Досл1джувану культуру наносили в центр хреета 1 1нкубу-вали 12 д1б (Singh, 1947).

М1н1мальн1 1нг!буюч1 концентрацП (MIK) антиб]отик1в, солей валких метал1в I пестицид1в визначали методом стандартних сер1йних роз-ведень в твердому живильному середовшц!.

Вплив м1кроорган!зм1в на пророшування нас1ння пшениц! визначали шляхом розм1щення його на ф!льтрувальний- nanlp, змочений бактер1аль-ною суспензию (Разумовская и др., 1960). Для визначення впливу mik-роорган1зм1в на рют рослин використовували 1ндив1дуально - парн1 касети (Бабаянц, Клечковская, 1988).

Статистичну обробку результат!в проводили по Г.Ф.Лапшу (1990), П.Ф.Рок1тському (1973)', а також на ПЕОМ за лрограмою Statgraf.

2, Чисельнють цитофаг 1 м!ксобактер)й в ризосфер1 озимо1 пшениц1 1 овочевих культур

В робот 1 приведен 1 дан1 вивчення щодо складу угруповань м1кроор-ган1зм1в ризосфери 1 ризоплани озимо! пшениШ в залежност1 в1д попе-редника (1991 р.) 1 в р1зн1 вегетац1йн1 перюди (1992 р.).

Встановлено, що bmict м1ксобактер1й в ризосфер1 не эалежить в!д попередника i складае в фаз1 вегетацп 14,9-16,5х105 Куо/г (табл.1). В ризоплан1 найб1льша чисельн1сть м1ксобактер1й (30,9x105 Куо/г) встановлена у рослин, що росли п!сля пару. К1льк1сть цих бактер1й в ризоплан1 рослин пшениц1 в вар1антах, де попередником були горох 1 монокультура, була достов1рно нижчою 1 складала 22,3x10^ 1 21,7x105 КУО/Г В1ДЛ0В1дно.

1нша картина спостер1гаеться для целюяозол1ТИчних цитофаг. В ус ix вар1антах досл1ду не в!дзначали достов1рних в1дм(н по к1лькост1 цитофаг, яка складала 20,1-21,5х105 Куо/г. В ризосфера чиседьнють

5

цитофаг була найбиьшою в монокультур1 (44,2x10 Куо/г).

Пор1вняльний анал1э даних чисельноея ковзних бактер1й в ризосфер! 1 ризоплан1 пшениц! показав, що вм1сг м1ксобактер1й дещо ви-щий в ризоплан1, н1ж в ризосфер 1. Чисельнють цитофаг в ризосфер1 1 ризоплан! практично не в!др!знялась.

Таким чином, вм!ст ковгних бактер!й як в ризопланI, так I в ризосфер! в основном у посланий 1 Ютотно не залелить в1д лопередника.

Таблидя 1

ЧисельнЮть бактер1й в ризосфер! 1 ризоплан1 пшенищ в залежност! в!д попередника

Зона кореня ,|Чисельн!сть м1кроорган1зм1в,М+тх105Куо/г

Гетеротрофи Цитофаги М1ксобактер11

ризоплана горох пар монокультура 20,1 + 4,0 10,4 + 3,5 70,9 + 4,2 20,1 + 1,2 21,2 + 1,5 21,5 + 1,4 22,3 + 2,7 30,9 * 2,4 21,7 + 4,2

ризосфера горох пар монокультура 102,5 + 2,8 81,3 + 3,6 121,5 + 23,1 22.5 + 6,0 25.1 + 5,5 44.2 + 7,1 15,5 + 1,6 14,9 + 2,7 16,5 + 2,5

Вивчення складу М1кроб!оти озимо! пшениц! в р1эних фазах вегета-

ц11 показало, що чисельнЮть м1ксобактер!й на початку вегетац!I

екладала в ризоплан) 8,35 х 105 Куо/г, ризосфер! - 4,01 х 105 Куо/г

(табл. 2). В фаз1 виходу в трубку вм!ст цих бактер1й пом1тно знизив-

ся. В подальшому чисельнЮть 1х !стотно зб)льиувалась 1 до мнця ве-

5"

гетацп складала 15,81 х 10 1 11,02 х 10 Куо/г, в!дпов1дно.

Таблиця 2

ЧисельнЮть бактер!й ь ризосфер! 1 ризоплан 1 пшениц! в р1зн! ф-чэи вегетац! I

Фаза росту ________¡ЧисельнЮть м)^cpoopгaffJз^f!£l,W+mxlOíKyo/г

Гетеротрофи Цитофаги М1ксобактер11

Початок Еегетац!1 ризоплана ризосфера 10,9 + 3,1 9,7 + г,г 1,3 + 0,4 2,0 + 0,6 8,4 1 2,1 4,0 + 1,6

Вих1д в трубку ризоплана ризосфера 17,9 + 4,6 10,6 + 3,5 2,3 + 0,6 1,8 + 0.7 5,4 + 1.0 2,0 + 1,0

Молочно- воскова стиглЮть ризоплана ризосфера 19,3 + 9,2 16,0 + 6,0 2,6 + 1,1 2,1 + 0,7 10,0 + 2,0 8,3 + 3,1

Юнець вегетац!I ризоплана ризосфера 27,7 + 4,4 17,4 + 3,8 2,7 + 0,8 2,2 + 0,3 19,8 + 4,3 11,0 + 1,3

На в1дм1ну в1д м!ксобактер1й, вмют цитофаг в ризосфер1 1 ризоплан! в ход! вегетац]] пшениц! достов!рно не зм!нювався. В ризосфер!

в!н коливаЕся в д»апазон1 в1 д 1,78 х Ю5 до 2,19 х 10^ Куо/г 1 в ри-зоплан1 - в)д 1,30 х 10* до 2,68 х 10^ Куо/г (табл. 2).

• Пор1вняльний анал1з виявив в1дсутн)сть в]дм1н м1ж вмЮтом цито-фаг в ризосфер1 1 ризоплан1 у во1х |1взах вегетацП. Чисельнють м1к-собактер)й в ход! вегетацП Оула пом)тно вищою в ризоплан], хоча достов1рш в 1 дм 1 ни встановлено т!льки на початку вегетацП.

Проведен 1 в 1992 рощ досл1дження не дозволили виявити залежнос-т) вмюту цитофаг 1 м1кеобактер1й в1д виду овочевих культур (табл. 3). Чисельнють цитофаг в ризоофер1 овочевих культур в фаз] вегетацП коливалаеь в д1апазон1 0,06-0,76 х 105 Куо/г, а м1ксобактер1й -0,96-6,60 х 10^Куо/г. Сл1д в 1 дм!тити, що вм1ет м1ксобактер1й на один-два порядки вшдий, н1ж целюлозолIтичних цитофаг.

' Таблиця 3

Чисельнють бактер1й в ризоефер1 1 ризоплан1 овочевих культур

Зона кореня __________ Чисельнють м1кроорган!зм1в, М+т

ПитоФаги х ГО* Куо/г Шксобактер!I х 105 Куо/?

томати 9,3 + 0,5 1,6 г 0,6 2,1 + 0,1

оПрки 7,9 + 0,8 1.1 + 0,6 1,5 + 0,1

ризосфера перЩ 10,5 + 0,3 0,6 + 0.1 1.1 ± 0,1

баклажани 20,5 + 1,8 2.7 + 0.4 1,4 + 0,3

капуста 18,6 + 0,6 1.2 + 0,9 1,4 + 0,3

.кабачки 17,3 + 1,5 7,6 + 0,9 5,0 + 0,6

томати 39,0 + 9,7 1,3 + 0,2 3,6 + 0,1

опрки 10,9 + 1,6 0,9 + 0,6 2,5 + 0,2

риэоплана перц1 11,0 + 0,7 0,7 + 0,2 2,0 + 0,1

баклажани 2,7 ± 0.1 2,2 ± 0,9 1,7 ± 0,1

капуста 9,3 ± 0,5 3,0 + 0,9 0,9 + 0.1

кабачки 2,3 + 0,3 7,3 + 0,2 6.6 + 0,1

Таким чином, хемоорганогетеротрофн1 ковзн1 бактерП входять до складу дом1нуючо1 м1кробюти ризоефери 1 ризопдани озимо1 пшенищ 1 овочевих культур. Вони активно колон1зують кореневу систему рослин, чисельнють 1х залишаетьея в1дносно стаб1льною I Ютотно не залежить в!д фази вегетацП рослин 1 попередника.

3. Загальна характеристика штам1в ковзних бактер1й ризосфери пшениц!

Штами ковзних бактер1й були 1зольован1 з ризосфери 1 ризоплани озимо! пшениц1 за умови р!зних попередник!в. 1з ризосфери вид1лено 10 штам1в, )з ризоплани - 20. Вивчення морфолог 1чних,- культуральних, ф1з1олог1чних 1 б1ох1м1чних властивостей 1зольованих штам1в дозволило визначити ochobhI характерн! особливост1 грунтових ковзних бак-тер!й, що населяють кореневу систему пшениц!.

1зольован1 штами утворюють колонн кремового, конто го 1 рожевого кольор1в. Край колони ледь пом1тний, роз1рваний чи ч!ткий ) р)вний. Завдяки ковзному руху кл1тин колонН швидко розповсюджуються по по-верхш твердого середовища.

Б1льш1сть штам1в не утворюе флекс1руб1н, що не узгоджуеться з твердженням H.Reichenbach, M.Dworkin (1981) про те, що грунтов1 ци-тофаги, як правило, дають позитивний тест на цей п!гмент.

Bel штами мають по Граму негативне забарвлення, форму прямих або з1гкутих паличок розм1ром 1,2-10,6 х 0,1-0,7 мкм. Дев'ять штам1в через 1-2 тижн1 утворюють плодов 1 т1ла, б1льш1сть з яких мають сферич-ну форму.

Вс! вид1лен1 штами являються мезоф!лами 1 добре ростуть в Д1апа-зон1 20-37°С. Б1льша частина 1х (77%) в!дноситься до аероб1в, а реш-та - до факультативних анаероб1в.

Досл1дхуван1 бактерн здатн1 рости при нейтральн1й 1 лужн!й ре-акцП середовища. Б1льша частина !х росте при висок1й концентрат I NaCl (20-25%).

Вивчення б!ох1м1чних властивостей дозволило показати дихальний характер метабол!ему у доел 1джуваних штнм!в. Вони ддать позитивний тест на каталазу 1 оксидазу. При в!дсутност1 кисню бактерИ переклю-чаються на анаеробне дихання а участю н!трату.

Досл!джуван! штами ковзних бактер1й не утворюють 1ндол, не вид!-ляють H2S, але майже вс! (90%) вид1ляють ам!ак. Близько половини штам1в синтезують уреазу 1 утил1зують сечовину як джерело азоту.

В1дсутн1сть аден1лдег1дрогенази можна вважати характерною озна-кою грунтових ковзних бактер)й.

Представники досл!джувано! групп характеризуются вираженою г!д-

рол 1 тичною активнютю. Так, 93% штаы1в Идрол)эують колаген, 83% -ескул1н, 77% - крохмаль, 70% - казе1н, 43% - желатин, 43% - целюло-зу, 37% - агар 1 ф!брин, 30% - х1тин. Вони по р1зному в1дносяться до запролонованих джеред вуглецю. Цитрат аеим1люють 67% штам1в, глюкозу - 100%, ман1т - 90%, глюконат - 97%, капрат - 50%, манозу - 87%, араС1нозу - 93%, мальтозу - 83%, слабо використовують фен1лацетат, лактозу, сахарозу, малат. СорбГт 1 1нозит досл]джуьан1 штами практично не використовують.

На основ! вивченних ознак 1зольован1 штами були в1днесен1 до ви--д!в Cytophaga johnsonae Stanier 1947, Cytopliaga pect.inovora Dorey 1959, "Cytophaga a1bog¡Iva" Fuller, Norman, 1943, Arclangium gephyra Jahn 1924, Cystobacter fusous Schroeter 1886, Myxococcus fulvus

(Cohn) Jahn 1911, Myxococcus stipitatus Thaxter 1897, Myxococcus

i

xanthus Beebe 1941, Nannocystis exedens Reichentech 1970, Polyangium vitellinum Link 1809.

4. РезистентнЮть итам1в ковзних бактер1й до пестицид1в

Для того, щоб з'ясувати вплив пестицид1в на ковзн! бактер-п ризосфери пшениц1 проведено вивчення ст1йкост1 1зольованих штам1в бактер1й до рон!лану, т1лту, 2М-4ХП, топеi ну, р1дом!лу, бактсф1ту (табл. 4), що широко використовуються в п1вденно-зах!дному perl он1 Укра 1 ни. Ковзн 1 бактери характериэуються високою резистентнЮтю до рон^лану. Так, в д!апазон1 його концентращй 1-128 мкг/мл доля ст1й-ких штам!в становила 96,7%, 1 лише концентрацГя 4096 мкг/мл пригн1-чувала р1ст 100% штам1в. Д1апазон MIK рок1ламу складав 0,5-2048 мкг/мл, а модальне значения дор1внювало 1024 мкг/мл для 56% штам1в.

Р1вень резистентност! штам1в до топс1ну виявився нижчим, н1ж для рон!лану. Так, якщо для рон1лану верхньою меже» ctiükoctí була конт центраЩя 2048 мкг/мл, то у топс1ну до Ще1 концентрат 1 виявились чутливими вс! дол1джуван1 штами, а доля резистентних штамв в дlana-зон 1 високих концентратй 512-1024 мкг/мл не перевищувала 36,7%. Д1-апазон MIK топсту складав 0,25-1024 мкг/мл (36% штам1в)..

По в1дношенню до 2M-4XJI ковзн1 бактерИ виявили високу ет1й-к1сть. Д1апазон MIK 2M-4XU складав 1,0-1024 мкг/мл. Максимальне значения MIK являеться одночасно 1 модою для 56,7% штам1в.

Таблица 4

Модальш значения 1 д1апагон MIK пестицид1в для штам1в бактер!« ризосфери пшениц!

... ._ 1 Пестицид Модальне значения мкг/ }зон

mik, мкг/мл % чутливих штам1в 'мл

Т1лт 1024 30,3 0,5 - 2048

Рон1лан 1024 56,6 0,5 - 2048

2М-4ХП 1024 36,6 1,0 - 1024

tonclh 1024 36,6 0,25- 1024

р1дом1л 2048 40,0 0,5 - 2048

Бактоф1т 1024 33,3 0,5 - 1024

В проведений досл1дженнях виявлено найб1льшу ст)йк1сть ковзних бактер1й по в1дношенню до р1дом1лу, особливо в верхн1й меж1 д1апазо-ну концентратй., До 2048 мкг/мл р1дом1ду проявили ст1йк1сть 42% шта-М1в. Д1апазон MIK р1дом1лу складав 0,5-2048 мкг/мл, а модальне значения - 2048 мкг/мл.

Т1лт проявив повну 1нг1буючу д1ю на досл1джуван1 штами ковзних бактер5й Т1льки в концентрацп 4096 мкг/мл. MIK т!лту коливалась в д!апазон1 0,5-4096 мкг/мл, з модою 1024 мкг/т для 30% штам1в.

Ковзн1 бактер!J проявили чутливють ильки до високих концентра-Ц1й бактоф1ту. Д1апазон MIK бактофну складав 0,5-1024 мкг/мл, а модальне значения - 1024 мкг/мл для 33,3% досл1джуванних штам1в.

АнаНз отриманих результата показав, то дом!нуюча в sohi кореня група ковзних бактер1й виявила резистентн1сть до шести пестицид1в, що найб!льш широко використовуються в п1вденно-зах1дному репон1 Укради. В порядку вменшення р1вня ет!йкост1 штам1в ковзних бактер1й до,пестицид!в останш можна вищикувати в сл1дуючий ряд: рок 1 лак, р1дошл, 2М-4ХП, т1лг, бактофи, топс1н.

б, Резистентн!сть штам1в ковзних бактер1й до солей валких нетал в

Проведен1 досл1дження показали, що штами ковзних Сактер1й характеризуются високою чутливютю до деяких солей важких метал 1 в уже в д1апззон) низьких концентрац!й (табл. 5).

Так, для сод» кадаио концентрат» 16 мкг/мл витримувало 30% шта-

ив, а вже 32 мкг/мл повнЮтю пригн1 чувала рют вс!х досл!джуваних итам!в. Д1апазон ШК Cd коливався в вузькому 1нтервал1 (8-16 мкг/мл) з модальним значениям 8 мкг/мл для 70% штам!в. -

Таблиця 5

Модальш значения 1 д)апазон MIR солей важких метал)в для ковзних бактер!й озимо! пшениц!

С1 ль Модальне значения мкг j30h 'мл

MIK, мкг/мл % чутливих штам1в

Со(М03)г 8 36,6 в - 32

МпС1г 256 36,6 128 - 512

CuSOi, 64 46,7 64 - 256

FeS0„ 128 46,7 32 - 366

FeClj 512 56,7 255 - 512

Ni (NO3 )2 32 46,7 32 - 128

ZnSOt, 301 46,7 16 - 1024

Hg(N03)2 32 46,7 16 - 128

CdCl2 8 70,0 8 - 16

AgNOj 16 56,7 8 - 32 .

Аналог1чна картина спостер1гаеться по в!дношенню до солей А? и Со, для яких д1апазон резистентност1 обмежуеться концентратями 1632 мкг/мл. При цьому модальне значения М1К складало для Со - 8 мкг/мл (36,7% штам)в), для Ае - 16 мкг/мл (56,7% штам!в).

Низька ст1йк!сть виявлена до солей Нг ! Ш . Н1 один 13 штам1в не витримував концентрат» 256 мкг/мл. Д1апазон М1К Нй 1 N1 складав, в1дпов1 дно, 16-128 мкг/мл 1 32-128 мкг/мл. Модальн1 значения були однаков1 1 р1внялись 32 мкг/мл для 46,71 штам1в. .

• Високу чутливють штам1в встан'овлено 1 до солей Од, яка в концентрат I 301 мкг/мл виявилась токсичною для вс1х ьиьченйк штам!в: М1К вкладаеться в в1дносно вузький д1апаэон концентращй 6л 256 мкг/мл з модальним значениям 64 мкг/мл для 46,7% штам1в. В1 дно': но висока ст1йк]сть встановлена для еол1 Мп, яка т1льки в концентрац)1• 602 мкг/мл проявляв ¡нПСуту д'1ю на р)ст вс1х штам1в. Д)апазоя М1Й сол1 Мп складав 128-512 мкг/мл з модою 256 мкг/мл для 36.77. штам1в.

Найб1льш широкий д1апазон концентращй реэистентност1 встановле-но для сол! 7л, яка лише в концентрац!I 2048 мкг/мл 1нг1бувала 100%

- 14 -

штат б. Мода MÍK складала 301 мкг/мл для 46,7X штам1в.

Р1зну аа р1внем Д1ю виявили сол1 двох- 1 трьохвалентного зал)за. По в1дношенню до Ре3(в1дм1чаься самий яизький порir чутливост!. Кон- • центрацио 256 мкг/мл витримували 100% культур. Модальне значения MIK ронялось 512 мкг/мл для 56,7% штам 1 в. Меньш ст!йк1 досл1джуван1 бактерп до Fe ¿+. Так, модальне значения MIK Регр1внялось 128 мкг/мл для 46,7% штам1в.

В циому, по в1дношенню до солей важких метал!в ковзн1 бактерП можливо охарактериаувати як групу з невисоким р1внем резистентность хоча за ступеней ст1йкост! представник1в niel групи бактер1й мае м|сце певна гетерогеннють.

На п1дстав! -проведених-досл]даень важк) метали молна вишикувати в ряд по Mlpl зростання сПйкост! до них ковзних бактер)й: Cd * Со -» Ag - Hg - Ni - Cu - Fe2*- Mn - Fe**- Zn.

6. Резистентность штам ib ковзних бактер1й до антибЮтик1в

' Для а'ясування конкурентоспроможносп ковзних бактер1й в умовах високо1 щ1льност1 м1кробних популяц1Й в ризосфер! пшениц1, проведено вивчення резистентност1 13ольованих штам1в до антиб!отик1в.

Анал1з отриманих даних показав, до в ц!лому штами досл1джувано1 групи храктеризуються низькою ст1йк1стю до антибютик1в. Р1вн1 ст1й-KOCT1 коливагаься в'д1апазон1 концентрац1й в1д 0,5 до 6310 мкг/мл. В 30И1 низьких концентраЩй вс! досл1джуван1 штами проявили ст)йкють (табл. 6).

Найб!льшу ст!йк1сть ковзн! бактер!I проявили по в!дношенню до антибютик1в групи пен1цил1ну, в б1льш1й Mlpl до бензилпен1цил1ну, До якого нав1ть в.концентрацп 6310 мкг/мл виявились ст1йкими 3,3% штам1в.

ДЦпазон MIK для Ben 1 Amp складав, в1дпов1дно, 32-6310 1 8-2667 мкг/мл. При такому широкому- д1апазон1 WIK модальн1 значения були низькими 1 дор1внювали для Ben - 32,0 мкг/мл (33,3% штам1в), для Amp - 8,0 мкг/мл (40,0% штам1в).'

В!дносно високою ст1йк1стю характеризуются kob3hí бактерi 1 по в)дяошенюо до Clm. Bel ÎOOX штамlв ростуть при концентрат 1 антибю-тика 64 мкг/мл. Найменша концентрац1я, що пригн1чувала р!ст во1х BTßMlB дор1Б0Ювала 4760 мкг/мл.. Ыодальне значения MIK Clm складало

4 мкг/мл для '33,3% штам1в.

Таблиця 6

Модальн1 значения J д1апаэон MIK антиб!отик1в для штам1в ковзних бактер!й ризосфери пшениц]

1 Модальне л TlTfffí t ПТТГТГ t значения т }30н

nnilau 1u аик _____

MIK, мкг/мл Z чутливих штам1в мкг/ 'мл

Амп1цилiн 8 40,0 8 - 2660

Бензилпенщил1н 32 33,3 32 - 6310

Гентамщин 4 33,3 0.5 - 8,0

Канамщин 16 86,7 16 - 500

Моном1цин 16 86,7 16 - 125

Стрептом1цин 32 43',3 32 - 1000

Хлорамфешкол 64 33,3 64 - 4000

Тетрацикл|н 16 90,0 16 - 64

пол1м1ксин 250 83,3 16 - 250

Нев)грамон 16 46,7 16 - 4760

Високий р1вень ст1йкост1 доел1джуваних штам1в виявлено для Pol. Модальне значения MIK дор1внюе максимальному р1вню MIK 1 складае 250 мкг/мл для 83,3% штам1в.

Широкий д1апазон MIK виявили штами до Nal (нев1грамону) - 16 -4760 мкг/мл, хоча модальне значения дор1втовало найменШй концентра-ц11, що 1нг1бувала р1ст культур (16 мкг/мл).

Така ж законом]рнють в!дм1чена для Str.. При широкому д1апазон1 MIK (32-1000 мкг/мл) модальне значения MIK складае 32 . мкг/мл для 43,3% штам1в.

Близьк1 plBHl ст1йкост i до анти01отик1в виявлен! для Кап, Моп, Tet. При вузькому д1алазон1 MIK модальне значения MIK цих аятибЮти-к1в дор1вгаовало 16 мкг/мл для б1льшост1 штам!в.

Найб1льшу чутливиь досл1джуван1 бактерИ виявили до гентам!цц-ну. Лише 10% штам1в росли в присутност1 8,0 мкг/мл. Модальне значен-. ня MIK складало 4,0 мкг/мл для 33,3% штам1в.

Антибютикограми штам1в ковзних бактер1й складають 21 комб1нац1ю резистентном 1 до досл1джуваних антиб1отик1в. Дом1нуючим був спектр Amp, Ben, Clm, Pol, Nal, характерний для 16,6% досл1джуваних штам!в.

7. Вивчення антагонЮтичних влаотивостей штам1в кованих бактер1й

Проведен1 досл1дження показали, що досл)джен1 штами ковзних бак-тер!й не проявили здатност1 гальмувати р1ст тест-штам1в ф!топатоген-них бактер1й Xanthomonas campestris 80036, Clavibacter michiganense 13a. Pseudomonas syringiea pv. syringae 8511, Agrobacterium tumefac-iens 8628, Erwinia carotovora 7200. В той же час, окрем1 штами дос-л1джувано! групи виявили здатнють пригн1чувати р1ст Micrococcus luteus ВКМ 490, Esherichia coli ВКМ 109, Bacillus subtilis BKM 428. Так, штами C.johnsonae 23, C.albogilva 48 1нг1бували р1ст E.coli, штами C.johnsonae 19, C.albogilva 31, P.vitellinum 39, M.fulvus 49 затримували pier M.luteus BKM 490, E.coli BKM 109, штам M.stipitatus 34 стримував рЮт M.luteus BKM 490 i B.subtilis BKM 428.

Досл1джен1 штами не виявили антибютично! активност1 до двох ви-д1в ф1топатогенних гриб1в Fusarium culmorum i Helminthosporium sativum.

. в 61льш1й Mtpi штами проявили Л1тичну активнють по в1дношенню до тих же тест-штам1в. Найб1льшу киькють тест-культур люують A.gephyra 25 (7 культур),,С.johnsonae 13 (6 культур), M.fulvus 49 (5 культур). В ц1лому, л!тична активнють виявлена у 21 з 30 досл1джу-ваних штам 1 в кованих бактер1й.

Найкравдм субстратом для живлення ковзних бактер1й були клИини Clavibacter michiganense 13а, як1 л1зувались 17 досл1джуваними шта-маш.

Таким чином, можлиео допустити, що антагоШстична активнють ковзних' бактер)й в ризосфер1 пшениш проявляеться не через продукц)ю автибютичних речовин, а завдяки 1х бактерюл1тичн1й активность

8. Вплив штам1в, ковзних бактер1й на рют рослин пшениц]

Вивчення влливу штам1в ковзних бактер1й на ростов1 процеси рослин пшениц! 0деська-51 проводили в досл1дах на чашках Петр! 1 на перфорованих пластинах. Виявилось, ¡цо 76,АХ досл!джуваних штам1в лроявляють эдагнЮть, в т!й чи 1нш1й Mlpl, стимулюв-1ти ростовi процеси тест-рослин. Б1льшють. штам1в. зб1лыиуваяа енергш проростання нас1ння пшениц!, позитивно зшшвала на процес розвитку проростка в. При цьому-схок1ть нас1ння пюля 1нокуляц11 бактер!ями в ряд! випад-

<1в, складала' 90-97%. Найб1льший ефект виявив штам С.johnsonae 21. Статистично достов1рна р!зниця зб1льшення приросту б1омаси пророст-к1в в пор1внянн1 з контролем В1дм1чена при оОробш штамами С.johnsonae 13, M.stipitatus 34, C.albogilva 48. При цьому маса одного проростку зб1льшувалась на 23-37%. Бплив решти штам1в був статистично недостов1рним.

Краще стимулюючий ефект виявлявся методом перфорованих пластин. Цей метод дозволив виявити статистично достов1рний стимулюючий ефект для в1сьми штам1в. При цьому прирост бюмаси проростк1в складав для С.johnsonae в1д 13 до 63%. Сл1д в!дм1тити, що статистично достов!рн1 значения рЮтстимулюючо! д11 виявлено обома методами для одних 1 тих же итам!в бактергй. Хоча, доел!д на перфорованих пластинах дав б!льш достов1рний прирЮт бюмаси.

Таблиця 7

Вплив бактеризацП нас1ння ковзними бактер1ями на врожай озимо! пшениц!

Штам Maca зерна, M+m (ц/га) % до контролю

Контроль 30,3 + 0,5 100,0

C.albogilva 48 . 33,3 + 0,4 103,9

M.stipitatus 34 39,3 + 0,3 130,7 .

C.albogilva 18 30,3 + 0,4 100,0

C.albogilva 31 35,2 + 0,3 116,2

С.johnsonae 13 36,8 + 0,3 121,4

С.johnsonae 51 32,2 ¿ 0,5 106,3

Достов1рних в1дм1н по вм1сту хлороф)лу 1 каротино!д]в в семи денних проростках пшениц! в до<шдах 1 контрол1 ке виявлено.

Таким чином, отриман1 результати дозволяють вробити еисцввок, цо ковзн! бактери входять до складу нормально! м!кробюти ризосфери озимо1 пшениц! 1 проявлнють стимулюючий вплив на р)ст рослин.

ИПсть штам)в ковзних бактер1й,для яких було встановлено найб1ль-шй стимулюючий ефект в лабораторних досл1дах, перев1ряли в польових умовах. Досл!дження проводились на пол1 Одеського НВО "Бл1та" ААН Укранш. Результати досл!джень показали ефективнють бактеризацп яэс1нря штамами ковзних Одаер!« (табл. 7). Збкпьшення врохаю зерна

статистично доказана для 4-х штам)в. Найб1льша прибавка врожаю вияв-

лена для Myxococcus stipitatus 34 (А-10), яка склала 30% (9,12 ц/га).

ВИСНОВКИ

1. Встановлено, шр чисельнЮть бактер!й порядк1в Cytophagales > Му-xococcales в ризоефер1 складае 105 - 106 Куо/г. Досл1джен1 штам1 не проявлять ф1топатогенно1 дН, а частина з них здатна стимулю-вати р1ет рослин.

2. Чисельн1сть бактер1й пор. Cytophagaîes в ризосфер1 I риаоплан1 пшениц1 1CTOTHO не в1др1зняеться 1 не залежить в1д попередника 1 фази вегетацП. К1льк1сть бактер1й пор. Myxococcales ютотно вища в ризоплан! н1ж у ризосфер! 1 зб1льшуеться в ход! вегетацП рослин пшениц1.

3. Вивчення морфолог 1чних i ф1з1олого-бюх1м1чних властивостей 30 ыташв, 1зольЬваних а ризосфери пшениц 1, дозволило в шести 1х до вид1 в : Cytophaga johnsonae Stanier 1947, C.albogiIva Fuller, Norman, 1943, C.pectinovora Dorey 1959, Cystobacter fuscus Schroeter 1886, Archangium gephyra Jahn 1924, Myxococcus fuivus (Cohn) Jahn

' 1911, M.stipitatus Thaxter 1897, M.xanthus Beebe 1941, Nannocys-tis exedens Reichenbach 1970, Polyangium vi tel 1inum Link 1809.

4. Показано, що штамп цитофаг l м1ксобактер1й проявлять високу ре-з^стентнють до пестицид1в, при цьому модальне значения MJK т1л-ту, рон1лану, 2Ы-4ХП, топс)ну 1 бактоф)ту складало 1024 мкг/мл. Р1вень CTlKOCTl ковзних бактер1й до пестицид1в зменьшуеться в ряду: ,рон1лан -* р!дом1л -» 2М-4ХП -» т1лт -» бактоф1т -> топс1н.

б. Встановлено невисокий р1вень резистентносп досл1джуваних штам!в

до важких метал i в, який зб1льшуеться в ряду: Cd -> Со ■» Ag -> Hg г*- ' }+

Ni ■» Cu * Fe * Mn ■» Fe ■* Zn. Модальн1 значения МГК солей Cd, Со, Ag, Hg, Ni лежать в д1апазон1 8-32 мкг/мл.

6. Ст1йк1сть досл1джуваних штам1в до антибЮтик!в характеризуеться широким д1апазоном MIK (0,5-6310 мкг/мл), низькими модальними значениями MIR, широким спектрам антиб!отикограм 1 в!дсутн1стю ч1ткого дом1нуючого спектру резистентност1 до атибютик1в. Мо-дальн1 аначення MJK 61льшост! антибютиюв лежать в д1алазон1 4-32 мкг/мл.

7. Показано, .ш.о антагонютична активн1сть ковзних бактер!й ризосфери

Еиэначаетьея в 61льщ1й Mlpl бактер1ол1тичною активн!стю, н1ж продукцию антибЮтичних речовин. Досл!джен! штами не эдатн1 гальму-вати р1ст тест-штам1в ф1топатогенних бактер!й ! гриб!в. Бактер1о-л1тичну активн1сть виявлено у 21 э 30 штам1в бактер1й.

8. Отримано штами ковзних бактер1й, що в умовах польового досл1ду дають до 30% (9,12 ц/га) прибавки врожаю зерна озимо! пшенищ.

НАУК0В1 РОБОТИ, 0ПУБЛ1 КОВАНI ЗА ТЕМОЮ ДИСЕР7АЦП

1. йваница В.А., Альзен Абдель Кадер, Кривицкая Т.Н. Влияние предшественников на количественное содержание скользящих бактерий в ризосфере озимой пшеницы //Сб. Микроорганизмы в сельском хозяйстве.* Тез. докл. IV Всесоюзн. конф., Пушино.- 1992;- С. 68.

2. Иваница В.А., Альзен Абдель Кадер, Кривицкая Т.Н. Миксобактерии и цитофаги в ризосфере озимой пшеницы //Микробиологический журнал.-1993,- Т. 55, N 3.- С. 11-15.

3. Кривицкая Т.Н., Альзен Абдель Кадер. Изучение биологических свойств цитофаг и миксобактерий ризосферы озимой пшеницы //Микробиологический журнал.- 1994.- Т. 56, N 1.- С. 122.

4. Багаева О.С., Кривицкая Т.Н., Паузер A.B., Матвеевская А.П.. Альзен Абдель Кадер, Ужевская С.Ф. Влияние целлгаозолитических бактерий на рост и развитие сельскохозяйственных растений //Микробиологический журнал.- 1994.- Т. 56, N 1.- С. 83-84.

1Пдп. до друку. jf. о*,. fiV Формат itt tt/fa Пап!р<>/' •

Друк. офс. Умови.друк. арк. <>, Ц Обл.-внд. «рк. л, 30 тнр. >ее>

Зам. t/ tS/i.

КмТаська книжкова друкврия науково! книги. К>м», РепЫ», 4.