Исследование взаимодействий бактерий-антагонистов с растениями и фитопатогенными грибами

Кузьмина, Людмила Юрьевна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Исследование взаимодействий бактерий-антагонистов с растениями и фитопатогенными грибами
ВАК РФ 03.00.07, Микробиология

Автореферат диссертации по теме "Исследование взаимодействий бактерий-антагонистов с растениями и фитопатогенными грибами"

На правах рукописи

Кузьмина Людмила Юрьевна

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ БАКТЕРИЙ-АНТАГОНИСТОВ С РАСТЕНИЯМИ И ФИТОПАТОГЕННЫМИ ГРИБАМИ

Специальность: 03.00.07 - микробиология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Казань -

1998

Работа выполнена в Институте биологии Уфимского научного центра Российской Академии Наук

Научный руководитель- кандидат технических наук,

доцент Мелентьев А.И.

Официальные оппоненты: - доктор биологических наук,

профессор Чиков В.И., кандидат биологических наук Зарипова С.К.

Ведущее учереждение: - Башкирский НИИСХ

Защита состоится «¿4 » 1998 г. в_час на заседании

диссертационного Совета К.053.29.19. при Казанском государственном университете им. В.И. Ульянова - Ленина, 420008, г. Казань, ул. Кремлевская, 18.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Казанского государственного университета

Автореферат разослан « ¡3 » ИлРи^рз ' 1998 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат биологических наук А.Н. Аскарова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Использование химических фунгицидов для подавления почвенных инфекций зачастую оказывается не только малоэффективным, но и небезопасным с экологической точки зрения. Применение бактерий для предпосевной обработки семян, с целью повышения устойчивости растений к болезням и повышения урожайности сельскохозяйственных культур, рассматривается как новый подход, связанный с экологически чистой технологией производства продуктов питания.

Аэробные спорообразующие бактерии рода Bacillus, в силу широко распространенного природного антагонизма ко многим микроскопическим грибам и благодаря высокой адаптивности к неблагоприятным условиям окружающей среды, считаются перспективными агентами биологической защиты растений от болезней. Однако, на практике применение биопрепаратов, созданных на основе бацилл-антагонистов, зачастую оказывается малоэффективным. Причину неудач в таких случаях объясняют недостаточной изученностью экологии почвенных бацилл в целом и, в особенности, их жизнедеятельности при взаимодействии с растением и аборигенной микрофлорой. Аэробные спорообразующие бактерии рода Bacillus не относятся к типично ризосферным бактериям, однако при инокуляции посевного или посадочного материала способны длительное время развиваться в прикорневой зоне растений. Способность бацилл развиваться в ризосфере растений и конкурировать с ризосферной, в том числе и фитопатогенной, микрофлорой вероятно предопределена видовой специфичностью. В то же время, на способность бацилл приживаться и осуществлять жизнедеятельность в ризосфере растений оказывают влияние не только биогенные факторы, но и условия внешней среды. Поэтому, для развития успеха в решении прикладных задач биологической защиты растений от болезней, назрела необходимость в активизации фундаментальных исследований процессов жизнедеятельности популяций интродуцируемых бацилл-антагонистов во взаимодействии с растением и аборигенной микрофлорой в реальных агроклиматических условиях.

Цели и задачи исследований. Целью настоящей работы было детальное исследование процессов приживаемости интродуцированных бацилл-антагонистов различной видовой принадлежности в ризосфере яровой пшеницы и их распространения в корневой системе развивающихся растений, динамики развития интродуцированных бацилл на протяжении вегетационного периода и оценка влияния бактеризации на резистентность растений к поражению обыкновенной корневой гнилью и формирование урожая. В соответствии с целью были определены следующие задачи исследований:

1. Исследование распространения штаммов Bacillus вдоль корневой системы проростков пшеницы в условиях вегетационного опыта.

2. Изучение влияния температуры и влажности почвы на динамику популяции бацилл в условиях вегетационного опыта.

3. Исследование динамики численности бацилл в ризосфере пшеницы на фоне возбудителя обыкновенной корневой гнили злаков (Helminthosporium sativum).

. 4. Изучение в условиях полевого опыта процесса колонизации бациллами-антагонистами ризосферы пшеницы и исследование влияния интродуциро-ванных бацилл' на численность некоторых представителей аборигенной микрофлоры в ризосфере пшеницы.

5. Оценка эффективности применения изучаемых штаммов бацилл-антагонистов и препаратов на их основе для защиты пшеницы от корневых гнилей и повышения урожайности в условиях полевого опыта

6. Оценка совместимости биопрепарата Бациспецин БМ с отдельными химическими протравителями.

Научная новизна. Впервые проведено комплексное, с привлечением метода генетического маркирования и электронной микроскопии, изучение процесса колонизации ризосферы яровой пшеницы бактериями-антагонистами рода Bacillus, предложенными в качестве агентов биологического контроля болезней растений.

Выявлено, что при бактеризации семян пшеницы колонизация поверхности прорастающего семени и формирующихся корней растений пшеницы бациллами-антагонистами происходит путем образования микроколоний, плотно прикрепленных к эпидермальному слою слизистым материалом подобным гликокаликсу. Клетки развивающихся бактерий проникают в калеоризу и утолщенную часть семенной кожуры и выступают как слабые патогены.

Характер заселения и колонизации корневой системы пшеницы бациллами-антагонистами зависит от видовой принадлежности бактерий.

При предпосевной бактеризации семян пшеницы численность интроду-цированных культур бацилл-антагонистов не превышает 0,2 % общего количества бактериальной микрофлоры в ризосфере.

Установлено, что наибольшее влияние на плотность популяции интроду-цированных бацилл в ризосфере пшеницы оказывает температурный режимы почвы. С повышением температуры численность интродуцированных в ризосферу бацилл-антагонистов возрастает, однако реакция на изменение температуры зависит от видовой принадлежности штамма.

В условиях недостатка влаги бациллы-антагонисты активно заселяют ризосферу пшеницы и проявляют наибольшее протекторное действие и влияние на формирование структуры урожая.

В полевых условиях эффективное подавление развития корневых гнилей происходит главным образом в раннем периоде вегетации растений: выход в трубку - цветение.

Практическая значимость. В результате проведенных исследований установлено, что предпосевная обработка семян пшеницы бациллами-антагонистами и их метаболитами, накапливающимися в процессе ферментации, способствует эффективному подавлению развития корневых гнилей и положительно сказывается на структуре урожая. Штамм Bacillus sp.739 рекомендован в каче-

стве биологической основы для производства препаратов против грибных болезней злаковых культур.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на научной конференции молодых ученых "Изучение и рациональное использование природных ресурсов" (Уфа, 1991), на II республиканской конференции "Микробиология в сельском хозяйстве" (Кишинев, 1991), на Всесоюзном симпозиуме "Микробиология охраны биосферы в регионах Урала и Северного Прикаспия" (Оренбург, 1991), на IV Всесоюзной научной конференции "Микроорганизмы в сельском хозяйстве" (Пущино, 1992), на научной конференции "Интродукция микроорганизмов в окружающую среду" (Москва, 1994), на Всеросийском съезде по защите растений "Защита растений в условиях реформирования агропромышленного комплекса: экономика, эффективность, экологичность" (Санкт-Петербург, 1995), на Международной конференции "Микробное разнообразие: состояние, стратегия сохранения, экологические проблемы" (Пермь, 1996).

Публикации. По материалам работы опубликовано 8 работ, в том числе 1 статья.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы (4 главы), описания объектов и методов исследования, экспериментальной части (4 главы), выводов, списка цитируемой литературы и приложения. Работа изложена на 148 страницах, содержит 27 таблиц, 19 рисунков. Список используемой литературы включает 181 наименование, из них 47 на русском языке.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Исследования проводили в течение 1990-1996 гг. в лаборатории прикладной микробиологии Института биологии УНЦ РАН (г. Уфа).

В качестве агентов биологического контроля болезней растений были выбраны следующие штаммы бацилл-антагонистов: Bacillus sp.739, предложенный в качестве биологической основы для получения препаратов против грибных болезней злаковых культур (Пат. 1743019, Россия), B.subtilis ИБ-15 и и B.polymyxa ИБ-37, выделенные нами из почв, находящихся в сельскохозяйственном использовании.

Тест-объекгом для определения действия бацилл-антагонистов служили мицелиальные грибы, вызывающие корневые гнили злаков: Fusarium culmorum ВИЗР-227 и местные изоляты F.solani, F.avenoceum и H.sativum.

В работе использовали следующие питательные среды: картофельный агар (КА), картофельно глюкозный агар, агар Чапека (Теппер и др., 1972) и среда I содержащая, г/литр: крахмал - 10,0, дрожжевой автолизат - 3,0, кукурузный экстракт - 3,0, пептон - 3,0, (NH^HPO,, - 2,0, К2НР04 - 2,0, СаС03 - 5,0, дистиллированная вода - 1,0 л. Для определения численности псевдомонад в ризосфере использовали селективную среду Pseudomonas isolation agar фирмы "Difco".

Вегетационные и полевые испытания проводили на яровой пшенице сортов Саратовская 55 и Безенчукская 139.

Исследования анатомических и ультраструктурных изменений растительных клеток прорастающего семени и формирующихся корней пшеницы при взаимодействии с бактериями-антагонистами, проводили с помощью световой и электронной микроскопии во ВНИИ фитопатологии РАСХН под руководством к.б.н. Ю.М.Морозова.

При изучении динамики численности интродуцированных бацилл в ризосфере пшеницы использовали клоны спонтанных мутантов, устойчивых к стрептомицину и рифампицину. Учет численности производили методом разведений, путем высева на агаризованные среды с антибиотиком.

Подготовка препаратов микроорганизмов для полевых и вегетационных опытов. Препараты культур получали культивированием микроорганизмов Bacillus sp.739, B.subtilis ИБ-15 и B.polymyxa ИБ-37 на среде I. Бактериальные суспензии, биомассу и культуральную жидкость высушивали на лиофильной сушилке. Титр препаратов для Bacillus sp.739 составлял 3,1-4,510®, B.subtilis ИБ-15 - 1,5-5,ПО10 и B.polymyxa ИБ-37 - 8 1 06-1 107 КОЕ/г препарата. Препарат "Бациспецин" из штамма Bacillus sp.739 был получен в промышленных условиях (2,0106 КОЕ/г).

. В вегетационных опытах для создания искусственного инфекционного фона в стерилизованную почву вносили пропагулы гриба H.sativum в количестве 1 102-3,3 1 03 КОЕ/г абсолютно сухой почвы.

Вегетационных опьггы производили в стерильной почвенной культуре на типичном черноземе в сосудах для выращивания емкостью 50 см3. Инокуляцию зёрен производили препаратами бактерий (титр 104-106 КОЕ на 1 зерно). Растения выращивали на светоплощадке "Флора".

Полевые мелкоделяночные испытания были проведены в 1990-1993 и 1996 годах на опытном участке совхоза имени Цюрупы по общепринятой методике (Доспехов, 1979). Почва опытных участков - выщелоченный чернозем, размер делянок 5 м2 и 2 м2, повторность 4-кратная. Контролем служили вариант без обработки семян. Эталоном служили варианты с применением химических протравителей (ТМТД, Байтан, Фундазол) или биопрепарат "Ризоплан" (на основе Pseudomonas sp. ЦМПМ В-3481). Интенсивность поражения растений корневыми гнилями определяли по единой шкале в соответствии с Методическими указаниями ВИЗР (1985). Влияние предпосевной обработки семян культурами бацилл-антагонистов на продукционные процессы пшеницы оценивали по показателям элементов структуры урожая.

Статистическую обработку результатов выполняли по стандартным программам на ЭВМ. Достоверность различий оценивали с использование критерия Стьюдента.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 1. Приживаемости» и распространение интродуцированных штаммов бацилл в корневой системе проростков яровой пшеницы

Методами сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии было установлено, что в результате бактеризации семян на поверхности прорастающих зёрен и формирующихся корней происходит образование микроколоний инокулированных бактерий размером от 1 до 40 мкм в диаметре {рис. 1а), состоящих из нескольких клеток, окруженных чехлами (рис.16). На срезах материал чехлов выглядел слоистым, располагался концентрически вокруг бактериальных клеток и был морфологически схож с бактериальным гликокалих-сом, - отложениями полисахаридов и гяикопротеинов снаружи клеточной стенки (Costerton et. а!., 1981).

При прорастании семян, обработанных бациллами, утолщенная часть се-мянной кожуры активно заселялась бактериями (рис.1 в). При этом происходил почти полный лизис клеточных стенок (рис.1 г). Бактерии развивающиеся в се-мянной кожуре обычно были свободны от чехлов или чехлы имели измененную структуру (рис.!г. 1д). Бактерии, развивающиеся в колеоризе и в пространстве между колеоризой и корнем, находились в непосредственной близости от щитка к, очевидно, могли отрицательно сказываться на его функциях. Несмотря на то, что клетки в центральной части узла щитка оставались живыми, их ульраструктура претерпевала ряд патологических изменений: в центральных и вновь образующихся вакуолях с разветвленной поверхностью накапливались электроноплотные отложения (рис.2б-г), «рома митохондрий просветлялась (рис.2б, 2в), в пластидах исчезали крахмальные зерна и формировались крупные пяастопюбулы и периферический ретикулум (рис,2а). В некоторых клетках узла щитка наблюдалась реакция образования папиллоподоб-ных отложений между клеточной стенкой я плазмалеммой (рис.2д).

Таким образом, исследованные нами бактерии B.subtüis ИБ-15, B.polymy-ха ИБ-37 и Bacillus sp.739 при взаимодействии с прорастающими семенами и образующимися корнями пшеницы в стерильных условиях выступали как слабые патогены. Однако, поскольку системного заселения тканей не происходит, то очевидно, ущерб, причиняемый бактериями проросткам в этих условиях, невелик.

Исследование плотности популяции интродуцированных культур в корневой системе проростков пшеницы показало, что штаммы бацилл-антагонистов различаются но характеру заселения корневой системы. Для B.subtilis и B.polymyxa характерно распространение клеток по всей длине корня, включая молодые фрагменты в апикальной части, но плотность популяции на основания корня в 5 раз выше, чем на апикальном фрагменте (рис.3). Культура Bacillus sp.739 заселяет корневую систему в зоне радиусом около 10 см от основания и не обнаруживается на апикальных фрагментах корпя. Очевидно клетки Bacillus sp.739 менее подвижны и, скорее всего, пассивно переносятся вдоль развивающихся корней.

Рис.1 Микроколонни {»продуцированных бактернй-а!ггагонистов: а -В.хиЫШз ИБ-15 на поверхности колеоризы и корня пшеницы, б - В.ро1ушуха ИБ-37 на поверхности корней пшеницы, в - утолщенная часть семянной кожуры и заселяющие ее бактерии В.ро1утуха ИБ-37, г - бактерии и полуразрушенные клеточные стенки семянной кожуры, д - микроколония бактерий с измененным чехлом (а - сканирующая электронная микроскопия, б-д - просвечивающая электронная микроскопия).

к - корень, кз - колеоризз, э - клетка эпидермы, ас - клетки алейронового слоя, кс - клеточная стенка, лЧК - микроколония бактерий.

Рис.2 Ультраструктура клеток узла щитка, измененная в результате развития бактерий рода Bacillus ( а-г - B.subtilis ИБ-15, д - Bacillus sp.739). Увеличение у всех фотографий одинаковое, а - некротизированная и живая клетки, б -электроплотиые отложения в центральной вокуоли, в - ядро и электроплотные отложения I! разветвленной вакуоли, г - электроплотные отложения в мелкю вакуолях, д - папиллоиодобиые отложения между клетками узла щитка.

в - вакуоль, кс - клеточная стенка, л - липидная капля, митохондрия, нущ - некротизированная клетка узла шигка, п т плазмапемма, пл - пластида, я - ядро.

о 5

Ой ilij'j? \

D 3ao=fus S? Л'«

Рис.3 Численность интродуцируемых штаммов бацилл вдоль корневой системы пшеницы. Фрагменты корневой системы: I - у основания корня. И - на серединной части корневой системы, III - на апикальном фрагменте корня. Здесь и на других рисунках вертикальными линиями обозначен доверительный интервал при р':::0,95.

2. Исследование влияния г идро термического и фитоеанитарного

состояния почвы на динамику численности бацилл в ризосфере пшеницы

В лабораторных вегетационных опытах были ззлавны различные температурные режимы почвы при выращивании растений пшеницы низкий, оптимальный и высокий на фоне полной влагоооеспеченпоети.

Напротив, анализ численности, В.зиЬпНх ИБ-15 показал, что для данного штамма существует прямая зависимость плотности популяции от температуры почвы (рис.4а).

Анализ платности клеток В.роКтпуха ИБ-37 в ризосфере шпешшы. выращиваемой при различных температурных режимах, не выявил достоверных различий между вариантами (рис.4 б). Очевидно, численность этого штамма в ризосфере предопределена его физиологическими особенностями, и влияние температуры, в исследованном дианозоне, минимально.

Численность клеток Вас;Пий зр.739 в ризосфере пшеницы колебалась в различных вариантах опыта от Ю5 до 10* КОЕ'г (рис.4в). Существенных различий по численности культуры в ризосфере растений пшеницы, выращиваемой в почве с температурой 1.3''С или 2Г'С, мы не обнаружили. Однако при повышении температуры почвы до 29,5°С численность клеток Вас!Низ ар.739 достоверно увеличивалась, как минимум, на порядок.

Таким образом, нами было установлено, что с повышением температуры численность интродуцировзнных бацилл-антагонистов в ризосфере возрастает, однако реакция на изменение температуры зависит от видовой принадлежности штамма.

При исследовании влияния влажности почвы на динамику численности бацилл-антагонистов »ризосфере пшеницы были смоделированы режимы не-

Bacillus sutiMis ИБ-15 (a) flf

b f

all

3 *

Ï2

O.íí.íüuí; polymyxa ИБ-С? (ó;

£ Г

¿í

Q :'í \>C : G 20 :

dEi

Bacillus ар. 739 (о)

Г"

! a J->.

i П21 ОС i

i агоос i

да

•fj , t-yïKH

Bacillus subtilis ИБ-15 (г)

О с : : í i í s polymyxa ИБ-З? to'î

8 S

: а м : а !

; D! .Г

XI I

ó !

о <•■••

■t- ■ - ^ - s- ■i- 1 i-

: О V ПН

; a i? % пв

■ а юс </, na ;JС .S1"

Bacillus sp. 733 (ж)

pfc-

SS„

> DO к

I-

C»iiMM,"cy!*H

U¡, О, НЫЛ.

Рис.-! Динамика численности исслсдусми>. ^нлммы} озшпл и ризосфера шиеницы при различных температурных н> и влажиостшлч (i, л, ж} режимах ныр.тошкишя рцстснп?). Ооочначения как на рис. 3. Примечание: ял - нет мн-

достаточней о вяагообеспечемия растений (37% ГШ), нормального (61% ÜB) и переувлажнения (100% ПВ).

Анализ плотности популяции .клеток B.subtilis ПБ-3 5 (рис.4г), показа.:;, что численность этого штамма в ризосфере пшеницы как при недостаточном влагообеспеченнп, так и при нормальном, поддерживалась на очень высоком уровне - порядка lö' KÖE/r и практически не изменялась на протяжении всего эксперимента. При переувлажнении почвы наблюдалось непрерывное на протяжении всего эксперимента увеличение численности клеток, вероятно потому, что в этих условиях развитие популяции не лимитируется корневыми эксудатами, а осуществляется за счет потребления органики из почвенного раствора. Тоже и для культуры B.polymyxa ИБ-37. Нами не было обнаружено существенных отличий в динамике у, уровне численности популяция при недостаточном и благоприятном влагообеспеченни почвы (рис.4д).

Аналогичная картина наблюдалась и с культурой Bacillus sp.739 (рис. 4ж), но в этом случае при недостатке почвенной влаги численность культуры, как правило, была даже несколько выше, чем при оптимальном увлажнении. Отличием динамики численности этой культуры явилось то, что, как при. недостатке влаги, так и при оптимальном вяагообеепеченин растений плотность популяции Bacillus sp.739 з ризосфере возрастала с возрастом растений пшеницы.

Таким образом, исследуемые штаммы бацилл способны колонизировать ризосферу пшеницы не только при оптимальном влагообеспеченни, но и при недостатке почвенной влахи.

Научение динамики численности бацилл в ризосфере пшеницы в условиях инфицированной фктонато генными грибами почвы проводили в лаборатории« вегетационных опытах. Для создания инфекционного фона использовали гриб 1-l.sativum, преобладающий в патогенном комплексе возбудителей корневых гнилей Башкирии. Для более четкого выявлении различий был создан за-ведомсивысокий инфекционный фок_- 3,310' пропзгуд на I г почвы.

B.subtilis ИБ-15 (клетки а спорах)

B.polymyxa ИБ-37 8 Лшйпш.а.сшрйх}...

Bacillus sp.73S (клетки

.....__................

1 ш " #

£ЗН. S3! ¡1 й> на || rfr

□без р.зтегг 1.....И .....ш ■

_ s ю 15 гг

Вреыя~с.уткм " Ераыя, сутки

Рис.5 Динамика численности шлгродуцируемых штаммов бацилл в ршо-2 пшеницы в почвах с Heimimhosponum sativum и свободных от патогена. Обозначения как на рис. 3.

Динамика численности популяции интродуцировашшх бацилл-антагонистов в присутствии фитопатогена носит индивидуальный характер (рис.5). 'Гак для штамма B.subtilis ИБ-15 численность клеток в ризосфере растений, выращиваем ых в инфицированной почве, оказалась на два порядка ниже, чем в ризосфере контрольных растений (1,17-2,57 105 против 1,35-2,8810' KOE/rj. Учет численности B.polymyxa ИБ-37 в ризосфере пшеницы показал, что в ка-рианте с патентном численность клеток достоверно выше, чем в варианте с не-инфлцирозанной почвой. Вместе с тем, наличие инфекционного начала в почве не сказывается на колонизирующей активности антагониста Bacillus sp.739 (рис.5).

3. Эффективность применения бацилл-антагонистов на посевах яровой пшеницы и изучение динамики их численности в ризосфере

Эффективность аэробных епорообразующих бзкчеркй рода Bacillus как агентов зашиты растений от болезней зависит от экологических, климатических и биопенотических условий. Поэтому, для оценки эффективное!к предполагаемых агентов биологической защиты необходимым этапом являюте? испытания п реальных условиях полевого опыта.

Испытания в условиях полевого мпкроделяночного опыта были провел е-иы в сезоны 1930-1993 гг. п 1996 г. Вегетационные периоды значительно различались по климатическим условиям: лето ¡990 года было наиболее оптимальным по температурному режиму и влагообеепеченности для вегетации яровой пшеницы; сезон 1991 г. характеризовался как жаркий и крайне засушливый; 1992 г. - прохладный, с июньской .засухой, но достаточным влагообес-печеиием в течении остального периода вегетации, 1993 г. дождливый и недостаточно теплый, а 1996 г. был очень теплым и засушливым.

В наиболее благоприятном для развития яровой пшеницы 1990 г. отмечался самый низкий зз период испытании уровень распространения (36.8%) и развития корневых гнилей (9,7%). В условиях 199!, 1993 и 1996 годов проявление корневых гнилей было очень высоким, распространение и развитие болезни на яровой пшенице составило 71,7-75,0% и 24.2-27,3% соответственно. В очень холодном и елабо засушливом 1992 году так же наблюдалось значительное развитие корневых гнилей - 57,0%.

В полевых сезонах 1990 и 1996 годов мы изучали влияние дозы биопрепарата на развитие растений и степень подавления корневых тилей.

В опытах 1991-¡992 годах была поставлена задача определить, чем обусловлено подавление развития фитопатогенных грибов в ризосфере метаболитами бацилл, накопленными в процессе ферментации, или же жизнедеятельностью в ризосфере иитродуцаруемых культур.

В полевых экспериментах 1993 года исследовали возможность использования препарата Бациспецин БМ совместно с химическими протравизелями.

При оценке эффективности предпосевной инокуляции семян яровой пшеницы биопрепаратами бацилл учитывали поражение растений корневыми

гнидями и влияние на элементы структуры урожая.

При изучении влияния дозм биопрепарата на развитие растений {в 19901 предпосевная обработка семян препаратом на основе культуры ö.subtiiis ИБ-15 (табл. 1) способствовала снижению рас пространен и я корневых гнилей на 35,374,5% при всех заданных лозах препарата, а в дозе 5 кг/т - и снижению развития болезни на 56,7%. Во всех исследованных дозах не отмечалось влияния на показатели структуры урожая. Достоверные отличия в развития корневых гнилей прослеживаются на ранних стадиях развития растений. Ко времени уборки урожая различия нивелируются.

Тогда как в условиях 1996 года (табл.1) достоверные отличия наблюдались вплоть до времени уборки урожая. Предпосевная обработка семян культурой B.subtilis ИБ-15 при плотности ш-гокулята 3,8 Ю4 КОЕ/семя вызывала снижение развития корневых гнилей. При этом произошло увеличение некоторых показателей элементов структуры урожая, в частности возросло число колосков (на 5,6 %) и зерен (на 18,8 %) в главном колосе. Однако, при плотности иноку-лята 1,0''НУ КОЕ/семя эта культура не оказала никакого влияния на показатели структуры урожая и развитие корневых гнилей.

В условиях 199! (табл. Г) года обработка се.мяк пшеницы как клетками культуры B.subtilis ИБ-15 так и продуктами ее метаболизма, способствовала подавлению развития корневых гнилей с биологической зффек гивиостыо 34,3% и 26,0% соответственно, а также х улучшению отдельных показателей элементов структуры урожая. Результаты полевого сезона ¡992 года (табл.2) также свидетельствуют о снижении развития корневых гнилей с биологической .эффективностью 17,0%, как при обработке спорами B.subtilis ИБ-15 гак и при обработке мстаболитзм». Из результатов двухлетних полевых экспериментов, следует, что контроль патогенов штаммом B.subtilis ИБ-15 в прикорневой зоне обусловлен продукцией антигрибных метаболитов в процессе развития культуры в ризосфере.

В (толевых опытах проведенных в течении трех лет с биопрепаратами на основе B.poSymyxa ИБ-37 статистически достоверных данных о снижении развития корневых гнилей получено не было (табл.2). Обработка семян как клетками B.poiymvxa ИБ-37, так и продуктами метаболизма этого штамма, не обеспечивала необходимой защиты растений пшеницы от поражения корневыми гнилями. Вместе с тем использование препаратов на основе этой культуры приводило к улучшению отдельных показателей структуры урожая. Так, обработка семян клетками B.polymyxa ИБ-37 вызывала достоверное увеличение числа зёрен и главном колосе на 9,7% (1991 г.) и массы 1000 зёрен на 4,8% (1992).

Проведенных з течение ряда лет эксперименты с культурой Bacillus sp.739 подтвердили в целом ее положительное влияние на развитие растений пшеницы (табл.3).

Результаты опытов (1990 г) по предпосевной обработке семян препаратом "Бациспеции" (на основе Bacillus sp.739) показали, что с увеличением дозы степень подавления развития корневых гнилей возрастает, как и возрастает

Влияние бактеризации семян шпсншнл енрта Сара) опекай 55 и Бс!снчук'ская 539 биопрепаратом на осноис культуры В.чиЬШ« ПК-15 на элементы структуры урожаи и поражение растений корцмзыми гимлими

Год Варианты опыта Доча, 1/кг, кг/г или КОЕ/ /зерно Продуктивная КуСТИС- ГОС! Ь, [ИТ Число ко.пк:кчп< в глаи. колосе, шт Чт!сли черен и глав, колосе, ш г Масса 1000 черен, г Распространение корненых гнилей, % Киоло-111 ческа я эффект ии- НОСТ|.,% Развитие корневых гнилей, УЙ Биологическая Эффект к» иость,% 1'азнитни корневых гнилей, % Яио.чогн-ческаи эффективное гь, %

Фата выхода в трубку или цветение Полная спелость

1990 Контроль - 2.8+0,5 12,1+0,5 27,9+3,5 33,6+4,5 36,8+15,1 - 9,7+3,0. - 27,5+5,1 27,5+5.!

тмтд 1,5 кг/т 2,3+1,5 , 13,2±1,0* ¿7,7-3.5 3?, 1+3,2 16.4+10.4' , 4,9±3,0* 40,5 е 30,4+5,9 30,4+5,9

В.хиШк ИВ-15 5 кг; г .2,5*0,4 ¡2,6+0.7 28,?±2,7 32,7+4,4 9,4+5,5* • 56,7.*.. 51 ,2.?Я5 31.2*9.5

7,5 кг/т 2,3+1.5 ¡2,1 + 1,2 33.6+3,7 23,8+9,7* /35.3*' 7,7+3,1 - 25,0+13.0 25,0+13,0

ВлиЫШ* 11Б-15 10 кг/т ".7+0,8 27.7+4,2 33.3+1,9 20.4+7, : 44.6« . 6,2+4,6 20.5*10.4 20,5л 10.4

1991 Контроль •' - !,2±0..2 9,9+0,7 20,7+1,3 40.8+1..3 71,7+9.9 - 24,2+4.9 - нд | нд

Ti.su ЫШз 1 Ш-15г'^(кл) 3.0-10* 1.3-0.3 УД*.:,о 21,5+3,« 41,2+1.6 55,5+26.0 34,3* ид | нд

В.аиМШ» ИП-1?"Г<"М) 6.8 г/кг А 0+0,2* 10,1+0,!1 21.9+3.4 42,9+1,2?. , 16,3*, . 17,9+4,1* ■>¡.1 { ил

$992 Контроль - 1,0+0,1 9,5+1,6 17,4+4,7 4! Л+;!,4 57,0+35,4 - . 1о,5 40,4 яд нд

В.8ИЫ«И ИК-(5г!(,ек.10 9,1-10 1,0.10 9,6+0,9 16,8 + 3,4 <1 '.5+5.' 61,3+7,9 - 13.7+3,8 17,0 нд нд

В.«иЫИ«ИБ-15"<!Гпм> 2,5 г/кг ¡.он) 9,2i2.fi 15,6+5.6 39.7+4.3 42,0+23,5 13,7+2,0 ¡7,0 нд Ь'Д

1996 Контроль - 2,0+0,4 13,710,5 36.5+2.5 43.2+1,7 ид НД . ад нд 27,9+6,5 -

ТМТД 1,5 кг/т 2,0+0,1 13,5 + 0,6 31.3+2.2 4-АН ,5 ия нд ня НД 23,7+!!,4 -

1.0-кг' 1,8 »0,3 14.4+0.6 32,7+2,?. 34.2+1,6 ид ид нд ¡а 27.4+12,9

В.5иЬ«Н«ИВ-15г'1' 8.7-10 2.2+0,7 14Д.И,4 42,9+11,2* 32.3+2,3 нд ад нд нд 30,7±4,2 -

3,8-10" 2.4+0,4 " 43,4+7,9*';. 36,3+2,4 нд вд нд <!Д Л 8,1 ±8,5* 37,8*

* - Различии но сраьнсшпо с контролем существенны при р-0,95, - рифачшншн усюйчииый цпяии, кл - шшкуляция семян клетками. нм -обработка семян продуктами метаболизма, накопленными и среде в промессе фер.менташш.

Таблица 1

Влияние багстершации семян пшешщм сор!и Саратовская 55 и Всмнчукская 139 биопрепаратом ни основе кулыу ры В.ро(угауха 11Б-37аа племен 1Ы структуры урожая и поражение растении корневыми тилями

Год Варианты опыта Доза, г/кг, 1 к/т или КОК/ трон Продуктивная кустистость. ОЯТ Число КОЛОСК'ОВ & !'л:; к. колосс, Ш1 Число зерен н глав, колосе, ш ( Масса 1000 зерен, г Распространение кормспмх гнилей, % Вноло-гиче-с и эффективность^ Развитие корневых гнилей, % Биологи ческах эффективность,''',. Ралшгис корневых юи;и )*(, % Зоологическая '.|ф-ф<ч-лои~ ПОСТ 0,%

Фаза выхода в трубку или цветение Полная спелость

то Контроль г . 2,8.10,5 ¡2,1+0,5 27,9+3,5 3.3,6+4,5 36,8+15,1 • • - 9,7+3,0 .. - 27,5+5,1 -

ТД1ТД 1,3 кг/т 2,3+!,5 ! ШАЬО? 27,7*3.5 33.1+3.2 ? 1 <->,4+10,4* 30,4+5.9 -

Ц.|)(|1у(»уха ИБ-37 5 кг.'г 2.5+0.3 ¡3.2+1,0 32.4+3,3 27,0+9.5 - 7,1+2,1 26,8 29,5+7.5 -

У.ро1уп»ула ИВ-37 7,5 кг/т 2.010,?. >2,1*0,7 26.0+1,! 32,2*2,9 30,0+4,2 - 8.2+1,9 32.5+6.7 -

ii.polyniys.il 1Ш-37 10 кг/т 2,1+0,4* 12,8+1.3 27,0+5,7 31,9-4.3 43,2+18,0 - И. 1+5,0 - 28,3+11,2 -

1991 Контроль ■ 1,2+0,2 9,9*0,7 20,7.+;1,3 . 40,8+1,3 71,7+9,9 24,2+4,9 - НД ид

В.Г»>|ТО!У5Я 2,4-Ю* 1,5+0.2 ¡0,5+0,7 «,1+3,8 64.1+40,9 - 17,5+3,6 27,7 >-:л ид

В.оо1ут\ха 11К-37Г^(пм) 25 г/кг 1,-1.1.0,1 ! 0,3*. 1,8 23.0+5,0 43,2+4,4 67,5+18,3 - 21,4+6,0 - нд на

«92 Контроль - 5,0*0,1 9,5.4,6 17,4+4,7 41,4+1,4 57,0+35,4 16,5+10,4 - НД ид

В.РОК'ШУХЯ Ш>-37> '1"(к-.Т1 2Л!05 1,010 10.2+1,6 15,7+2.4 43;4£1,2* 46,0+22.3 - И,7+3,7 29,1 ил ¡¡л

В.поК'шуха ИЬ-37™<УлМ:> 2,5 [-/кг 1,0+0 9,810.9 15,9+1,3 40,5+4,5 58,0+26.7 - 19,2+9,6 - ид Ш;

* ■• Рнздкчня но сравнению с контролем сущепвснны при р^ОДг, - рифами»мин устойчивый штамм, Обозначении как в таблице 1.

Влияние бактеризации гемии оншшты copia Саратошгкая 55 и Бел-нчукская 339 бнопрешфатим на основе культуры Bacillus sp. 739 на цементы структуры урожаи и поражение растений корневыми гкилим»

Гол

Варншпи опыта

До ¡а, г/кс, гк/v ил» КОЕ/ /зерни

Нрод) к-кусгн-•ИХ.

ЧИСЛО tCO.'lOi'KiJU

К r.ixii. колосе, »гг

Число зерен а (лав.

,КмЛ', ап

M:icca ЮИО зерен.

PitCdJi'.)-

странс-ние

кориешлх

iHif.K'ii, %

Биологическая '¡ффек-ГШШОСи.,

Разонтие кормевьи ПШЛСЛ, V«

Био.10; li'ic-CiviiH эффект 'i ¡lili(„c

Фа in fiii'.OiJ в трубк-у ¡ПИ

194«

Контроль.

2,8+0.5

12,120,5

г,9±3,5

33,б±4,5

Зб,8.+15,1

гмтд

i3,2+f,üi

27,7+3.5

33,1 + 3,:

Кадисиени»

2,0*0.3*

12.5+1.4

25,4 J3.

30,6*0.8

29.8;;

!>анисне»нн

2,9*1.0

12.5+U

28,3.13,9

35,0+5,6

31,3+4,1

Кащиепецнн

10 кг/г

3,0+0,6

12,9+0,4"

29,1+2.1

33,4+11.3

■, 21,7+4,8??:

9,7+3,0

-4-.9+3.0*

8,6+3.7

7.3 к,:

49,5 4

4M*

1991

Контроль

1,2+0.2

9,9 + 0,7

20,7+ 1,3

40,8+1,3

71,7+9,9

24,2+4,9

Bacillus an. 7395tr(K.»)

1.4-10

K3+0J

10,6+2,0

25,6+

45,6+2.1*

75,0+20.1

24,2+8,2

iineillu.« so. 739st'OiM)

г/кг

2,0:0.5*

и.о+г.о*-

'26,0+3,8"

74,2*.! 8,8

26,7-9,1

Бааиспецин

2.6-10

1.7-0.3»'

9,7.Г. i ,3

-25£+з;»*

42,8+3.8

66,7+9,9

25,2*1.7

Бациспецин (им)

24 г/кг

1,6+0,4*

¡0,7+1,7

23,4+6.4

43.5+5.!

78.3+29,2

24.4+4.6

1992

Контроль

1,0+0,1

9,5+1,6

17,4+4,7

41,4+1,4

57,0+35,4

16,5+10,4

7..3-1Й'

1Л±0Л*

10,5+0,8

42.6+2,9

33,3+18,2

11.7+2.0

Баниснеции(кл)

2.5-10

1.0+0.0

9,6+1.

16,3*5.3

40.4+4,9

64,0+9,0

26,0+5,0

Бяциспсцин (им)

!.s г/кг

¡,0+0,1

9.6+1. i

15,6+3.8

43,0+2,1

57,6*

1993

Контроль

1,4+0,4

13,3±0,2

27,0*4,1

37,7+1,6

71,7+1,3

25.0+3,4

Bacillus sn.739""'

4,8>10\2,S r.Vr

1.3+0,4

13,8+0,9

24,4*3.9

40,4+3,9

ä. H5*

21,3+3,0*

Kail тан

',0 iv'KI

1,4 + 0,2

13.5+0,1 *■

28.1 + 1,4

38.3+6,0

f 01,0+9,5*

21.7^11,1

Bacillus «р.7395(г+Вай.

2.240+2.0 г/кг

1,3+0.3

13/1+0Д*

28,1+9,2

35.1+1,3

«0,0+10,4*

16,3*

19 3±3,Ö*

ТМТД

2,0 г/кг

1.4+0.4

14,8+0,5.*-

26,.

38,7+4,4

77,0+19,0

23.0+0

Bacillus si>.73'.'s{l+TMTiI

!,4+о,:

13.8+0,4*

28.9+2,4

39,2+-;

69,3+3,0

22.0+0

Фумамл

7,0 г/кг

1,2+0.2

+0,8

27,5+4,5

38.2+2,9

71.1+26,0

29,3+16.9

HaciUus M).739slr+'!»vn,

1,{И0-+2,С> г/кг

1,3 Л

14,1+0,3*

26.9+7.2

it>..

64,0^33,3

10,7

2Ü,7+I3,4

14,8*

13,2

22,8*

8.0

' - Различия но сравнению с контролем существенны при р~0,95.

• сгрситомнцми усюпчнимй шгамм, Обозначения как в т-.ш.ишс 1.

влияние на показатели структуры урожая (табл.3). В дозе 10 кг/т биологическая эффективность снижения распространения корневых гнилей составила 41,0%> < развития - 48,4%.

В условиях 1991 года инокуляция семян клетками культуры Bacillus sp 739 и обработка продуктами метаболизма, не вызвала достоверной зашить пшеницы от поражения корневыми гнилямн. Тем не менее она оказала положительное влияние на отдельные элементы структуры урожая. В этом полевод сезоне при обработке семян продуктами метаболизма Bacillus sp.739 возроелг продуктивная кустистость - на 33,3-66,6 %, число колосков - на 21,7% и чпсл< зёрен в главном колосе - на 25.7%, масса 1000 зёрен - на 12,2 %. Обработка семян клетками культуры Bacillus sp.739 вызвала увеличение кустистости ш 4 ] ,6%, числа зёрен в главном колосе - на 21,7% и массы 1 ООО зёрен - на 11,8%.

В условиях сезона 1992 года, снижение распространения и развития корневых гнилей было отмечено лишь при обработке семян пшеницы продуктам; метаболизма культуры Bacillus sp.739. Биологическая эффективность сниженш распространения корневых гнилей составила 55.6а развитие корневых гни лей - 57,6%. При этом какого-либо положительного влияния на показатели структуры урожая не наблюдалось. По-видимому, эффективность действш препаратов на основе культуры Bacillus sp.739, определяется наличием в пре паративной форме продуктов ее метаболизма. Это предположение было прове рено и подтверждено в лабораторных вегетационных опытах на искусственно!! инфекционном фоке, в которых обработка семян препаратом "Бациспецин" свободным от жизнеспособных спор, приводила к подавлению развития корне вых гнилей с биолог ической эффективностью 26,7%, а обработка семян отмы тыми от кулыуральной среды клетками ке оказывала влияние на развитие бо лезни.

В целом, результаты наших полевых исследований по вдияшпо бактерп завдш семян биопрепаратами бацилл на развитие корневых гнилей в первуя очередь достоверно свидетельствуют о снижении развития болезни в ранне; периоде вегетации растений: выход в трубку. Ко времени уборки урожая зф фект действия бацилл-антагонистов снижается и различия между вариантами ; контролем, как правило, нивелируются.

По характеру действия препараты исследуемых бацилл-антагоннсто значительно различаются. Для эффективной защиты растений пшеницы о корневых гнилей препаратами на основе Bacillus sp.739 необходимо обязателх ное наличие в них биологически активных метаболитов, накапливающихся процессе их ферментации. Вместе с тем необходимо наличие жизнеспособны спор культуры продуцента в препарате, поскольку заселение ризосферы да* ным штаммом положительно сказывается на структуре урожая.

Для препаратов на основе B.subtilis 11Б-15 наличие активных мегабош: тов не является определяющим, но важное значение имеет титр, поскольку :»\ фективвость протекторного действия напрямую зависит от количества наш. сенных на зерно спор.

Биологическое действие B.polymyxa ПБ-37, как антагониста возбудителей корневых гнилей, в нолевых условиях не проявилось

На протяжении трех вегетационных сеч оно?. 1991, 1992 и 1996 годов нами былз прослежена динамика численности исследуемых штаммов бацилл-антагонистов в ризосфере пшеницы.

В условиях 1991 года максимальная численность культуры B.subüüs Iffi-15 (рис.6) наблюдалась на протяжении стадий проростки-трегай лист, а в сезоне 1992 года несколько дольше - проростки-кущение. В сезоне 1991 года к стадии выхода в трубку численность культуры снизилась примерно на 2 порядка и сохранялась приблизительно на том же уровне до молочко-восковой спелости. В период уборки урожая культура не была обнаружена. В сезоне 1992 года к началу выхода в трубку численность также понизилась, но на стадиях рост стебля-нветеиие, и в период полной спелости, численность штамма а прикорневой зоне достоверно возросла.

В нолевых опытах 1996 года отслеживали динамику численности B.suhti-Us IIB-15 в зависимости от исходной плотное!и инокулята (рис.7). На фазе прорастание-всходы, штамм обнаруживался во всех 3-х вариантах обработок, причем, численность популяции эюн культуры была выше в варианте с максимальной дозой инокулята. При начальной плотности инокулята 1,0210* КОЕ/семя культура не обнаруживается уже начиная с фазы выхода в трубку и до конца вегетации. В других вариантах обработки она обнаруживалась: в варианте с максимальной дозой инокулята численность штамма в ризосфере сохранялась на уровне 104 КОЕ/г. а з другом варианте (S,71 10s КОЕ/семя) - 10'-103 КОР/г.

В целом, анализ динамики численности B.subtiiis ИБ-15 в прикорневой зоне пшеницы в условиях 3-х полевых сезонов показал, что тгот ппамм при плотности инокулята J С-10" - КОЕ/семя успешно колонизирует ризосферу пшеницы, а сезонные отличия динамики обусловлены погодными условиями.

Данные по численности штамма B.polymyxa ПБ-37 в ризосфере пшеницы в условиях двух полевых сезонов (рис.6), свидетельствуют о достаточно высокой колонизирутошей активности этой культуры в целом и относительной стабильности популяции в ризосфере на протяжении всего вегетационного периода. Вместе с тем, численность популяции B.polymyxa ПБ-37 в ризосфере пшеницы з сезоне 1992 года в целом была выше, чем в 1991 г. Поскольку, по данным полевых экспериментов положительных результатов по снижению развития корневых гнилей от ннокуляшш семян пшеницы данной культурой получено не было, го изучения влияния доз инокулята на динамику штамма в ризосфере не проводилось.

Динамика численности культуры Bacillus sp.739 в ризосфере пшеницы в условиях двух сезонов несколько различается (рис.6). Так, максимальная численность згой культуры л сезоне 199! года отмечена в фазу третьего листа. Затем некоторые подъемы наблюдались во время цветения и в фазу полной спелости. В сезоне 1992 года максимальная численность популяции отмечалась в

Рис.6 Динамика численности интродуцированных штаммов бацилл в ризосфере пшеницы в полевых опытах 1991 и 1992 годов. Фаза развития: I - прорастание семян, всходы; II - третий лист; III - кущение; IV-V - выход в трубку; VI-VIII - рост стебля-колошение; IX-X - цветение; XI - налив семени, молочное состояние; XII - восковая и полная спелость. Обозначения как на рис. 3.

стадии проростков, а затем, как и в ¡991 году, незначительный подъем в стадии цветения и следующий также в стадию полной спелости.

I 5

» А

х 2 ю

3 .

Bacillus subti

; а 1.0x103 ' lHl!£_i D 8.7X104 i D3.8X106

Я »I

Фазы разе>ггия пшеницы

Bacillus sp. 739 {клетки в спорах)

' |2,8х1(!2| 9x1 Об!

II М IV

Фазы развитая пшбшицы

Рис.7 Влияние плотности инокулята на семени на динамику численности интродуцяруемых штаммов бацилл в ризосфере пшеницы в полевом опыте 3996 года. Плотность инокулятов B.subtiüs ИБ-15 (1,0103, 8,7'204 и 3,810* КОВ' /семя) и Bac-illus sp.739 (2,8 Юг, 4,8 3О3 и 2,910* КОЕ/семя). Фаза развития: I -прорастание семян, всходы; II - выход в трубку; Ш - цветение; IV- полная спелость. Обозначения как на рис. 3.

В полевых опытах 1996 года штамм Bacillus sp.739 обнаруживался в ризосфере пшеницы лишь в варианте с максимальной дозой - 2,9 105 КОЕ/семя (рис.7).

В целом, анализ динамики численности Bacillus sp.739 в ризосфере пшеницы в условиях полевых сезонов показал, что этот штамм при плотности инокулята 105-10й- КОЕ/семя успешно колонизирует ризосферу пшеницы.

Таким образом, минимальный порог плотности инокулята, с которого начинается эффективная колонизация прикорневой зоны, составляет для культур B.subtiüs ИБ-15 и B.polymvxa ИБ-37 - 104 КОЕ/семя, а для штамма Bacillus sp. 739 - 105 КОЕ/семя.

Интродукция бацилл-антагонистов в ризосферу растений несомненно является фактором возмущения естественных ценотических связей и вероятно вызывает изменения в соотношении численности отдельных групп ризосфер-ной микрофлоры, В полевых опытах 1991 года (табл.4) мы исследовали динамику общей численности аборигенной бактериальной микрофлоры и, отдельно, представителей рода Pseudomonas, как наиболее многочисленной группы микроорганизмов ризосферы яровой пшеницы.

Результаты экспериментов показали (табд.4), что при обработке семян клетками B.subtiüs ИБ-15 и B.polymyxa ИБ-37, также как и препаратом "Ризо-план", численность бактерий, выделяемых из ризосферы, практически не отличается от контрольного варианта. Обработка семян продуктами метаболизма препарата "Бациспешш", не содержащими жизнеспособных спор, вызвала 20 кратное увеличение численности бактерий в ризосфере на фазе всходы. В фазу колошения численность аборигенных бактерий снизилась до контрольного ва-

Таблица 4

Динамика численности аборигенной микрофлоры и интродуцированных бацилл в ризосфере пшеницы (КОЕ/г)

Вариаты опыта Всходы Колошение Молочпо-восковая спелость П о л и а и спелось

Бактерии выделяс. Kia« на КА Pseudo-тшгаа Иитролу-ивруемые штаммы Бактерии выделяемые из КА Pseudomonas . Нитраяу-цнруемые штаммы Бакгггр»« выделяемме и я КЛ Pseudomonas Иитроду-«нруемые ИГОММЫ Баетерни выделяемые на КА Pseuiio-itoiijas Иачроау-«ируемый ЮТМНМ

КТштро.«. 5.3710* 8.71 ю" - 3,3910* 2,691 ö' - 3,39103 $.9910" - 6,9210 7,76! О5 -

Рнзонлан 1.15-10 - 4,79108 1,70 to' - 3,31 и/ 7,08 10* - 3,0210' 7,9410* -

ВасШна sp. W*, им 10710 * - 4,9010в 1,51 10' - 4,|7i0S - 3,71 10 1,3810^ -

tfaeiüij, ip. 739"', кл по8 1.2310 2,11 10* 4.5710* 9,3310Н. 1,6010'' 3,89 10* 2,9010 7,2410 1,41'jo' 1,34 10

B.suMüis 1Ш-15"'кл 4,0010" 9,331 1,11 10° 2,69 10^ $¡,91 104 5,50 ЗО4 3,801 О* 1,02'107 злою4 5,01-1 о' 1,82105 0

B.pulymy*» НВ-37*. кл 5.75 10* 1,0710 2,10104 t 2,2910 1,44 10 7,00' 103 3,23 И)8 1.031 о' 3,7010' 4,3 61 о' 1,09106 0

Примечания:. кл - нкокуляция семян клетками, пи - обработка семяи продуктами метаболизма, наконлсиныия в среде в промессе фермеитапии, "«4| " . стрептомицин устойчивый штамм, ""Г - рифямшшни устойчивый штамм, * - различия по сравнению с контролем существенны при р=0.95.

В ВасШиз «р. 733

□ ВаеШиа 7391-Еайтаи

□ Васзйив »р. 739и»умдазол ОВасШиг. »р. 7Л9+ТМТД

Фазы разят»«! тиенкцы

Рнс.8 Динамика численности Bacillus sp.739 в присутствии химических фунгицидов (Байтан, Фундазол и ТМТД) в ризосфере яровой пшеницы в полевом опыте 1993 года. Фаза развития: I - прорастание семян, всходы; II - выход в трубку; Ш - колошение; IV - цветение; V - полная спелость. Обозначения как на рис. 3.

рианта. Вероятно, всплеск численности обусловлен внесением дополнительного количества питательных веществ.

Изменения численности аборигенных псевдомонад в ризосфере пшеницы, носили тот же характер, что и изменения в численности бактерий. Предпосевная обработка семян продуктами метаболизма Bacillus sp.739, так же вызвала достоверное увеличение (в 2,9 раза) численности псевдомонад в ризосфере пшеницы в фазу всходов, а обработка клетками Bacillus sp.739 - в 8 раз в фазу молочно-восковой спелости. Очевидно, развитие культуры Bacillus sp.739 в ризосфере пшеницы или же внесение ее биологически активных метаболитов оказывает регулирующее воздействие на колонизацию ризосферы аборигенными культурами псевдомонад.

В этих же экспериментах было установлено, что доля га продуцированных путем инокуляции семян бацилл-антагонистов в общем количестве ризо-сферной бактериальной микрофлоры составляет всего лишь 0,0001-0,2%.

Анализируя полученные результаты можно сделать вывод о том, что на активность аборигенной микрофлоры в ризосфере пшеницы оказывает влияние как форма биопрепарата, так и культура, его образующая. Метаболиты Bacillus sp.739, как было показано ранее, угнетают активность грибов, вызывающих корневые гнили, но одновременно благоприятствуют развитию в ризосфере бактериальной флоры. Развитие самой культуры Bacillus sp.739 оказывает регулирующие воздействие на группу псевдомонад, стимулируя их развитие в период формирования урожая. В то же время, развитие в ризосфере культур B.subtilis ИБ-15 и B.polymyxa ИБ-37 практически не влияет на аборигенную бактериальную микрофлору. Возможно, в этом заключается проявление видовой специфичности бацилл-антагонистов.

4. Эффективность совместного применения Bacillus sp.739 с химическими фунгицидами

Многочисленные исследования и практический опыт показывают, что использование одного, пусть даже очень эффективного метода не может обеспечить долговременной защиты растений от возбудителей болезней. В полевом опыте 1993 года (табл.3) мы исследовали совместимость биопрепарата "Бациспецин" (на основе Bacillus sp.739) с химическими фунгицидами. Применение фунгицидов Фундазол и ТМТД как в отдельности, так и совместно с биопрепаратом в условиях данного полевого сезона не предотвратило развития корневых гнилей пшеницы. Вместе с тем, обработка семян пшеницы биопрепаратом Бациспецин, также как и химическим протравителем Байтан снизила развитие и распространение болезни. При совместной обработке семян биопрепаратом с Байтаном отмечается усиление их воздействия на корневые инфекции. Если биологическая эффективность подавления развития болезни при использовании Байтана составила 13,2%, биопрепаратом - 14,8%, то при их совместном применении достигла 22,8%. Следует также отметить, что сущест-

венного влияния совместного применения биопрепарата с химическими протравителями на элементы структуры урожая не обнаружено.

В полевом опыте 1993 года мы исследовали динамику численности Bacillus sp.739 в ризосфере пшеницы, при сочетании препарата Бациспецин с исследуемыми химическими протравителями (рис.8). На стадии прорастания-всходы культура Bacillus sp.739 обнаруживалась в ризосфере пшеницы в пределах 3,47,9103 КОЕ/г при всех вариантах совместной обработки. Однако со стадии выхода в трубку и до.конца вегетации в вариантах совместной обработки с ТМТД и Фундазолом культура из ризосферы не высевалась. На стадии выхода в трубку исследуемая культура была обнаружена только в варианте обработки лишь одним биопрепаратом в численности 9,1103 КОЕ/г, а в варианте с Байтаном она высевалась в количествах, недостаточных для ее достоверного определения. Начиная со стадии колошения и вплоть до уборки урожая, культура Bacillus sp.739 обнаруживалась только в этих двух вариантах, но в количествах недостаточных для ее достоверного определения.

Сравнение эффективности действия препарата Бациспецин с химическими фунгицидами Байтан, Фундазол и ТМТД свидетельствует как минимум о том, что он не уступает им, а в полевом сезоне 1993 года даже превзошел их по эффективности защиты пшеницы от корневых гнилей. Совместное же использование биопрепарата Бациспецин с Байтаном вызывает усиление их воздействия. Применение ТМТД и Фундазола само по себе, или в сочетании с препаратом Бациспецин неэффективно для защиты от корневых гнилей, по крайней мере в условиях Приуральской зоны Башкирии.

ВЫВОДЫ

1. Установлено, что при бактеризации семян пшеницы бактериями рода Bacillus колонизация поверхности прорастающего семени и формирующихся корней осуществляется путем образования микроколоний, состоящих из нескольких бактериальных клеток. Микроколонии связаны с эпидермальным слоем слизистым материалом, подобным гликокаликсу. Отдельные клетки развивающихся бактерий проникают в утолщенную часть семенной кожуры и ка-леоризу и выступают как слабые патогены.

Штаммы бацилл-антагонистов различаются по характеру заселения корневой системы растений пшеницы. Для B.subtilis и B.polymyxa характерно распространение клеток по всей корневой системе, включая молодые фрагменты в апикальной части корня. Bacillus sp.739 заселяет корневую систему в зоне радиусом около 10 см от основания корня.

2. Установлено, что влияние внешних факторов на численность интроду-цированных бацилл-антагонистов в ризосфере имеет общую закономерность. Плотность популяции интродуцированных бактерий в ризосфере не зависит от уровня влажности почвы, но в значительной мере определяется температурой.

3. Установлено, что наличие спор возбудителя обыкновенной корневой гнили, H.sativum, вызывает снижение численности интродуцированных клеток

B.subtilis ИБ-15 в ризосфере пшеницы. Присутствие патогена практически не влияет на плотность популяции Bacillus sp.739, но вызывает увеличение численности клеток B.polymyxa ИБ-37.

4. Установлено, что в процессе онтогенеза растений численность популяций интродуцированных бацилл-антагонистов в ризосфере изменяется. Максимальная численность отмечается в начальные периоды развития растений. В период вегетации растений доля интродуцированных бацилл-антагонистов в ризосфере не превышает 0,2 % от общего количества ризосферных бактерий.

Показано, что развитие культуры Bacillus sp.739 в ризосфере оказывает регулирующие воздействие на группу псевдомонад, стимулируя их развитие в период формирования урожая. В то же время, развитие культур B.subtilis ИБ-15 и B.polymyxa ИБ-37 в ризосфере пшеницы практически не влияет на численность аборигенной бактериальной микрофлоры ризосферы.

5. При бактеризации семян пшеницы бациллами-антагонистами эффективное подавление развития корневых гнилей происходит в раннем периоде вегетации растений, до наступления стадии выхода в трубку или цветения.

По механизму действия препараты на основе исследуемых бацилл-антагонистов значительно различаются. Для эффективной защиты растений пшеницы от корневых гнилей препаратами на основе Bacillus sp.739 необходимо обязательное наличие в них биологически активных метаболитов. Для препаратов на основе B.subtilis ИБ-15, наличие активных метаболитов не является определяющим, однако важное значение приобретает титр препарата, поскольку эффективность действия напрямую зависит от количества нанесенных на зерно спор. Дозы инокулята, менее чем 105 КОЕ/зерно, не эффективны.

Биологическая эффективность препаратов на основе штамма B.polymyxa ИБ-37 в полевых условиях не обнаружена.

6. Препарат Бациспецин БМ (на основе штамма Bacillus sp.739) по эффективности действия не уступает таким химическим протравителям как Бай-тан, Фундазол и ТМТД. Биопрепарат совместим с фунгицидом Байтан.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Кузьмина Л.Ю., Галимзянова Н.Ф. Изучение колонизации ризосферы пшеницы бациллами-антагонистами фитопатогенных грибов // Изучение и рациональное использование природных ресурсов, Уфа, 1991. - С. 78 .

2. Мелентьев А.И., Кузьмина Л.Ю., Галимзянова Н.Ф. Колонизирующая активность бацилл-антагонистов в ризосфере яровой пшеницы // Микробиология в сельском хозяйстве: Тез. докл. II республиканской конф., Кишинев, 4-5 июня, 1991. - Кишинев, 1991. - С. 28.

3. Галимзянова Н.Ф., Кузьмина Л.Ю., Гильванова Е.А., Мелентьев А.И. Изучение способности бацилл-антагонистов к колонизации корней пшеницы // Микробиология охраны биосферы в регионах Урала и Северного Прикаспия: Тез. докл. Всесоюз. симпозиума, Оренбург, 14-19 октябрь, 1991. - Оренбург, 1991.-С. 24-25.

4. Мелентьев А.И., Кузьмина Л.Ю. Влияние температуры и влажности на заселение ризосферы пшеницы интродуцированными бацилл ами-антагониста-ми // Микроорганизмы в сельском хозяйстве: Тез. докл. IV Всесоюз. науч. конф., Пущино, 20-24 янв, 1992. - Пущино, 1992. - С. 132-133.

5. Кузьмина Л.Ю., Гильванова Е.А., Мелентьев А.И. Распространение ин-тродуцированных бацилл-антагонистов в ризосфере пшеницы // Интродукция микроорганизмов в окружающую среду: Тез. докл. научной конф., Москва, 1719 мая, 1994. - М., 1994. - С. 56-57.

6. Морозов Ю.М., Мелентьев А.И., Кузьмина ЛЛО. Ультраструктура клеток пшеницы при развитии бактерий Bacillus sp. активного начала бактериального инокулята Бациспецин БМ // Физиология растений. - 1994. - Т.41, №1. - С.

7. Кашаева С.Р., Мелентьев А.И., Кузьмина Л.Ю. Влияние инокуляции гороха клубеньковыми и ризосферными бактериями на азотфиксирующую активность и устойчивость к корневым гнилям // Защита растений в условиях реформирования агропромышленного комплекса: экономика, эффективность, экологичность: Тез. докл. Всероссийский съезд по защите растений, Санкт-Петербург, декабрь, 1995. - Санкт-Петербург, 1995. - С. 320-321.

8. Мелентьев А.И., Кузьмина Л.Ю., Морозов Ю.М. Колонизация корней пшеницы некоторыми агентами биоконтроля болезней, принадлежащими к роду Bacillus И Микробное разнообразие: состояние, стратегия сохранения, экологические проблемы: Тез. докл. Международной конф., Пермь, 8-11 октябрь, 1996.-Пермь, 1996.-С.68.

Melentjev A.I., Kuzmina L.Y., Moroazov Y.M. Colonization of wheat root by agents of biocontrol of diseases belonging to the genus Bacillus // Microbial diversity: current situation, conservation strategy, and ecological aspects: International Conf., Abstracts., Russia, Perm, 8-11 october, 1996. - Perm, 1996. - P. 203.

36-43.

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Кузьмина, Людмила Юрьевна, Уфа

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК УФИМСКИЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР ИНСТИТУТ БИОЛОГИИ

На правах рукописи

КУЗЬМИНА ЛЮДМИЛА ЮРЬЕВНА

Жь

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ БАКТЕРИЙ-АНТАГОНИСТОВ С РАСТЕНИЯМИ И ФИТОПАТОГЕННЫМИ ГРИБАМИ 03.00.07 - микробиология

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научный руководитель

кандидат технических наук А.И.Мелентьев

Уфа 1998

ОГЛАВЛЕНИЕ

стр.

ВВЕДЕНИЕ...............................................................................................................4

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.........................................................................................8

1.1. Ризосферные микроорганизмы рода Bacillus, благоприятные для

роста и развития растений.............................................................................8

1.2. Микробиологические процессы, происходящие в ризосфере растений........................................................................................................14

1.2.1. Распространение микроорганизмов в корневой системе растений...............................................................................................14

1.2.2. Особенности колонизации корневой системы растений бактериями-антагонистами.................................................................20

1.3. Воздействие физических факторов окружающей среды на ризосферные и интродуцированные микроорганизмы............................26

1.4. Механизмы подавления фитопатогенов бактериями рода Bacillus........29

2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ...................................................32

2.1. Объекты исследований................................................................................32

2.2. Получение антибиотикоустойчивых культур бацилл...............................35

2.3. Подготовка биопрепаратов для полевых и вегетационных опытов.......38

2.4. Подготовка образцов для электронно-микроскопических исследований................................................................................................39

2.5. Определение численности бацилл-антагонистов в лабораторных

и полевых опытах........................................................................................40

2.6. Методика проведения вегетационных опытов..........................................42

2.7. Методика проведения полевых опытов.....................................................43

2.8. Характеристика почвенно-климатических условий вегетационных сезонов...........................................................................................................45

2.9. Математическая и статистическая обработка результатов......................48

3. ПРИЖИВАЕМОСТЬ И РАСПРОСТРАНЕНИЕ ИНТРОДУЦИРОВАННЫХ ШТАММОВ БАЦИЛЛ В КОРНЕВОЙ СИСТЕМЕ ПРОРОСТКОВ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ.....................................................................................................49

3.1. Электронно-микроскопическое изучение ультраструктуры клеток пшеницы при инокулировании семян бациллами-антагонистами.........50

3.2. Изучение распространения штаммов интродуцированных бацилл вдоль развивающихся корней пшеницы....................................................63

4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ГИДРОТЕРМИЧЕСКОГО И ФИТО-САНИТАРНОГО СОСТОЯНИЙ ПОЧВЫ НА ДИНАМИКУ ЧИСЛЕННОСТИ БАЦИЛЛ В РИЗОСФЕРЕ ПШЕНИЦЫ.............................71

4.1. Влияние температуры почвы на динамику численности бацилл-антагонистов в ризосфере пшеницы...........................................................72

4.2. Влияние влажности почвы на динамику численности бацилл-антагонистов в ризосфере пшеницы..........................................................77

4.3. Изучение динамики численности бацилл в ризосфере пшеницы

в присутствии возбудителя корневых гнилей Н. sativum..........................81

5. ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ БАЦИЛЛ-АНТАГОНИСТОВ НА ПОСЕВАХ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ И ИЗУЧЕНИЕ ДИНАМИКИ

ИХ ЧИСЛЕННОСТИ В РИЗОСФЕРЕ..............................................................87

5.1. Анализ распространенности корневых гнилей в полевых условиях 1990-1993 и 1996 годов................................................................................87

5.2. Полевая эффективность препаратов на основе бацилл-антагонистов

на посевах яровой пшеницы.......................................................................90

5.3. Изучение динамики численности бацилл-антагонистов в

полевых условиях.......................................................................................102

5.4. Влияние интродукции бацилл-антагонистов на аборигенную микрофлору прикорневой зоны пшеницы...............................................119

6. ЭФФЕКТИВНОСТЬ СОВМЕСТНОГО ПРИМЕНЕНИЯ Bacillus sp.739

С ХИМИЧЕСКИМИ ФУНГИЦИДАМИ........................................................125

ВЫВОДЫ...............................................................................................................130

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ....................................................................................132

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы.

Использование химических фунгицидов для подавления почвенных инфекций зачастую оказывается не только малоэффективным, но и небезопасным с экологической точки зрения. Применение бактерий для предпосевной обработки семян с целью повышения устойчивости растений к болезням и повышения урожайности сельскохозяйственных культур рассматривается как новый подход, связанный с экологически чистой технологией производства продуктов питания. Эффективность бактериальных препаратов во многом зависит от способности бактерий развиваться в ризосфере растений и сохранять достаточно высокую плотность популяций, обеспечивающую защиту растений на протяжении всего периода вегетации.

Бактерии рода Bacillus являются перспективными агентами защиты растений от болезней, вызываемых фитопатогенными грибами, благодаря своей способности продуцировать антигрибные вещества и высокой приспособляемости и выживаемости в неблагоприятных условиях. Однако, применение бациллярных препаратов в сельскохозяйственной практике часто оказывается малоэффективным. Главную причину неудач в таких случаях объясняют неизученностью экологии бацилл. Поэтому возникает необходимость активизации работ по изучению динамики популяций этих микроорганизмов в прикорневой зоне, их способности выдерживать конкурентное давление аборигенной микрофлоры и условий, обеспечивающих эффективность подавления болезней, вызываемых фитопатогенными грибами.

Чаще всего в качестве агентов биологического метода защиты растений с помощью бацилл предлагаются штаммы бактерий, принадлежащие к видам Bacillus subtilis и B.polymyxa в отдельных случаях к B.cereus, B.megaterium и B.thuringiensis. Поэтому для наших исследований были выбранны культуры трех видов: B.subtilis, B.polymyxa как типичные представители бацилл-антагонистов и штамм Bacillus sp.739, предложенный в качестве биологической осно-

вы для получения препаратов против грибных болезней злаковых культур (Пат. 1743019, Россия).

Цели и задачи исследований.

Целью настоящей работы было детальное исследование процессов приживаемости интродуцированных бацилл-антагонистов различной видовой принадлежности в ризосфере яровой пшеницы, их распространения в корневой системе развивающихся растений, динамики развития интродуцированных бацилл в течение вегетационного периода и оценка влияния бактеризации на резистентность растений к поражению обыкновенной корневой гнилью и на формирование урожая. В соответствии с целью были определены следующие задачи исследований:

4. Изучение в условиях полевого опыта процесса колонизации бациллами-антагонистами ризосферы пшеницы и исследование влияния интродуцированных бацилл на численность некоторых представителей аборигенной микрофлоры в ризосфере зоне пшеницы.

6. Оценка совместимости биопрепарата Бациспецин БМ с отдельными химическими протравителями.

Научная новизна.

Впервые проведено комплексное, с привлечением метода генетического маркирования и электронной микроскопии, изучение процесса колонизации

ризосферы яровой пшеницы бактериями-антагонистами рода Bacillus, предложенными в качестве агентов биологического контроля болезней растений.

Выявлено, что при бактеризации семян пшеницы колонизация поверхности прорастающего семени и формирующихся корней растений пшеницы бациллами-антагонистами происходит путем образования микроколоний, плотно прикрепленных к эпидермальному слою слизистым материалом, подобным гликокаликсу. Клетки развивающихся бактерий проникают в калеоризу и утолщенную часть семенной кожуры и выступают как слабые патогены.

Практическая значимость.

В результате проведенных исследований установлено, что предпосевная обработка семян пшеницы бациллами-антагонистами и их метаболитами, накапливающимися в процессе ферментации, способствует эффективному подавлению развития корневых гнилей и положительно сказывается на структуре урожая. Штамм Bacillus sp.739 рекомендован в качестве биологической основы для производства препаратов против грибных болезней злаковых культур.

Апробация работы.

Результаты работы докладывались: на научной конференции молодых ученых "Изучение и рациональное использование природных ресурсов" (Уфа, 1991), на II республиканской конференции "Микробиология в сельском хозяйстве" (Кишинев, 1991), на Всесоюзном симпозиуме "Микробиология охраны биосферы в регионах Урала и Северного Прикаспия" (Оренбург, 1991), на IV Всесоюзной научной конференции "Микроорганизмы в сельском хозяйстве" (Пущино, 1992), на научной конференции "Интродукция микроорганизмов в окружающую среду" (Москва, 1994), на Всеросийском съезде по защите растений "Защита растений в условиях реформирования агропромышленного комплекса: экономика, эффективность, экологичность" (Санкт-Петербург, 1995), на Международной конференции "Микробное разнообразие: состояние, стратегия сохранения, экологические проблемы" (Пермь, 1996).

Публикации. По материалам работы опубликовано 8 работ, в том числе 1 статья.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Ризосферные микроорганизмы рода Bacillus, благоприятные для роста и развития растений

Бациллы распространены повсеместно, большинство их обитает в почве. Они участвуют в круговороте веществ в природе. Благодаря наличию разнообразных ферментов бациллы вызывают деградацию сложных органических соединений, играют роль в восстановлении железа, могут принимать участие в процессах денитрификации и фиксации азота, синтеза биологически активных веществ, в структурообразовании и гумусообразовании почв (Alexander, 1964; Смирнов и др., 1982).

Существует точка зрения, что бактерии рода Bacillus не являются типично ризосферной микрофлорой. Популяции бацилл не варьируют в пределах ри-зосферной и окружающей почвы, а ризосферный эффект для этих микроорганизмов равен примерно 1 (Мишустин, 1972; Geels, Schippers, 1983; van Elsas et al., 1986; Miller et al., 1989). Тем не менее, в ризосфере и ризоплане обитают довольно значительные популяции видов Bacillus. Организмы со специфическими условиями роста, включая B.macerans, B.polymyxa и споровые молочнокислые бактерии, часто выделяются из прикорневых зон, где их жизнедеятельность осуществляется за счет корневых выделений. Некоторые бациллы фиксируют азот и могут обеспечивать растения нитратом в обедненных азотом почвах (Умаров, 1986). Это виды В. coagulans, B.polymyxa, B.macerans. Они составляют 18,8% общего количества спорообразующих бактерий. Эти бациллы вносят значительный вклад в плодородие почв в полузасушливых районах (Salerno, Sagardoy, 1990). Аэробные спорообразующие бактерии хорошо развиваются в ризосфере риса, ячменя, кукурузы и других сельскохозяйственных культур, где чаще всего преобладают виды B.subtilis. В поле они могут достигать численности 105 КОЕ на грамм почвы различных видов бацилл (Flannigan,

1987). Бациллы в ризосфере растений, используя корневые выделения, обеспечивают быструю хелатизацию минеральных солей (Зак, 1975).

Бациллы являются активными продуцентами фосфотазы (Хеймен, 1978) и поэтому способны к минерализции тех или иных органофосфатов в почве. Способностью растворять свежеосажденный гидроксилапатит в ризосфере пшеницы обладают штаммы В.megatherium, B.cereus, B.licheniformis (Taha et al., 1969). Высокая активность растворения препарата трехкальциевого фосфата наблюдается у В.megatherium, B.subtilis и B.circulans (Муромцев, 1958; Baj-pai, Sundara, 1971). Brown (1974 б) связывает положительное действие оказываемое фосфатрастворяющими бактериями, и в частности бациллами, на растения не только с мобилизацией ими труднорастворимых соединений фосфора, но и с образованием физиологически активных веществ (Павлова, Муромцев, 1980).

Среди бактерий рода Bacillus, выделяемых из почвы и ризосферы, присутствуют виды, способные синтезировать ростстимулирующие вещества. Высокая активность синтеза гетероауксинов отмечена у B.subtilis. Ф.Р.Казарян и Д.А.Агаджанян (1971) обнаружили стимулирующее действие культуральных фильтратов B.idosus и B.brevis на растения кукурузы и показали, что оно обусловлено присутствием гибберелинподобных веществ. Наличие гибберелинов в культуральной среде B.cereus и B.subtilis установили Katznelson и Cole (1965). Sattar, Gaur (1987), исследуя механизм действия фосфатрастворяющих микроорганизмов на растения, также обнаружили присутствие в культуральных бульонах B.polymyxa и B.pulvifaciens ауксинов и гибберелинподобных соединений. При изучении физиологического воздействия некоторых бацилл на проростки пшеницы Г.Р.Кудоярова с соавторами (1991) методами хроматографи-ческого разделения и иммуноферментного анализа установили в культуральной среде B.subtilis, B.pumilus и штамма Bacillus sp.739 наличие цитокининов. Ци-токинины обнаруживаются также среди продуктов метаболизма микроорганизмов, контактирующих с растениями в природных условиях: фитопатогенов, микоризообразователей, клубеньковых бактерий и др. Ростстимулирующие

вещества улучшают рост растений, увеличивают и стимулируют раннее созревание урожаев (Brown, 1974 а; Мишустин, Емцев, 1987).

Антагонизм широко распространен у аэробных спорообразующих бактерий. Антагонистическое действие культур бацилл было показано для широкого спектра фитопатогенных грибов, вызывающих заболевания у различных видов растений (табл.1). Среди бактерий рода Bacillus антагонизмом в отношении фитопатогенных грибов в основном обладают бактерии группы B.subtilis-mesentericus и B.circulans-polymyxa, часто упоминаются B.brevis, B.cereus, B.licheniformis, B.megaterium, B.mycoides, B.pumilus, и реже B.alvei, B.amara-crylus, B.cylindrosporus, B.praussnitzii и В.simplex. Lambert с соавторами (1987) показали, что отдельные культуры рода Bacillus проявляют фунгистатическую активность к 13 патогенам, а некоторые штаммы бацилл ингибируют рост более 20 патогенов (Мелентьев, Еркеев, 1990).

Однако отмечается, что бациллы могут проявлять и негативное воздействие на растения, подавляя всхожесть семян и развитие растений.

Кроме того, возможно проявление антагонистических свойств бацилл в отношении микрофлоры, благоприятной для растений; таких как азотобактер и клубеньковые бактерии (Айзенман, 1973). Имеющиеся данные доказывают, что бактерии рода Bacillus являются неотъемлемой частью биоценоза растений. Почвенные бациллы, взаимодействуя с растениями, участвуют в минерализации органических соединений, азотфиксации, защите растений от патогенов и стимуляции роста, происходящей за счет продукции рострегулирующих веществ.

Особую роль имеют бациллы-антагонисты фитопатогенных форм, обладающие способностью продуцировать антигрибные вещества. Все это свидетельствует о разностороннем действии бацилл в жизни высших растений поскольку они изменяют биоценотические условия в окружении растений и по-разному влияют на сами растения. Все это определяет сложность в применении бацилл-антагонис-тов в сельскохозяйственной практике. Дальнейшие исследования в области биологической борьбы с болезнями растений во многом зависят от эффективности антагонистов, на которую в свою очередь оказывают

Таблица 1

Антагонистическое действие культур бацилл на грибы возбудители болезней растений

Культура бактерий Вид растения Возбудитель болезни Авторы

1 2 3 4

B.subtilis кормовые бобы Fusarium solani Sarhan, 1989

кукуруза F.roseum f. sp. cerealis Chang, Kommedahl, 1968; Kommedahl, Mew, 1975

люпин F.oxysporum f. sp. lupini, R.solani, Fusarium spp., Pleiochaeta setosa Osman et al.,1986; Colli

Информация о работе