Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

ИЗУЧЕНИЕ ФИТОТОКСИЧЕСКИХ СВОЙСТВ НЕКОТОРЫХ ПОЧВЕННЫХ МИКРООРГАНИЗМОВ

ВАК РФ 03.00.07, Микробиология

Автореферат диссертации по теме "ИЗУЧЕНИЕ ФИТОТОКСИЧЕСКИХ СВОЙСТВ НЕКОТОРЫХ ПОЧВЕННЫХ МИКРООРГАНИЗМОВ"

ВСЕСОЮЗНАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК им. В. И. ЛЕНИНА

-. ВСЕСОЮЗНЫЙ НАУЧНО - ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ МИКРОБИОЛОГИИ

а-Й—^^ "/V$ На правах рукописи С/1 _ .. л УДК 576,8*097.29: 631.427.22

ПАТЫКА Владимир Филиппович

изучение фито то к с и ч еск и x свойств некоторых почвенных

микроорганизмов ;

Специальность 03. 00. 07 —Микробиология

■ А В ТОРЕ Ф Е Р А Т

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

ЛЕНИНГРАД - 1975

ВСЯСОВОДН ОРДЕН! акшш ЩДИИ сЕдьскохозяЛствпша ' НАУК ШГ. В.И.ДВШЫА

Вое сосаны! в&ушо-шесмдожателъсл 1 ансюту!

оашскою»я<стввнно1 ижкробиоаоиш

На правах руковшсш УДЕ 576.8.057.29 I 631.«?.гг.

у^щшир МЦИШШВИЧ

дотаяв мгсгоссмкжвжвсхв нвюдоых

ПОЧВЕННЫХ МШРОСаТАНИЭМОВ

Смщадьность 08.00.07 - МякроСиоаогшя

Автореферат

дасоврташи на воквхааав ученой сгвденм кандидата баологачвскмх аауж

Авнашград - 1975

иоиоз««"

Зюперммаатахьнаа работа вьданшева в отделе почэенвой мжхробжодогм Укражаского даучзо-исследоватедюкого мастатута свдымохоаяйствешюа мякробяодог«*. . ■ . „

Лкссертацжя яалохеиа на 120 страницах кяхшвопясного текста, иллюстрировала 24 таОлицдия, 26 гдофккажх к рясувкажя. Список испольйованяоі MTepaijpu лключаег 2"t-2 навиенованяя, в том чжеда ISI - яиостранных авторов. •

Научны* рїхозоджтєхь - кавдидат бяодогячесжяі наук О.І.ВЕРЕСТВЦКИЙ

Офжцмламве оваонеатн:

лоїтор 0*олог*чесюа raje Д.М,ДаРОСИНСХйіі каддмда* хямячвсхях яаук i.B.ECPOBKOS

Ведунее учрежденае — Мосювскяї Государствеа-Bwi Универоятет ям. U.B.Jo мои о со б а / фавуп^ твт почвоведения/. / Автореферат разослан -Замка дясоерт&цжя состоятся -»V^ часої ма ааееданжж Ученого Совета Всесованого яаучво-яс-сл«до»ат едьсяогояястятута сельссохоэяаствевноа мяяройяологяя.

Ostión a аакечашш і д«їЖ ехвешшярвх просам направлять Bo ajLpeoj: 188620» г.іекяяград, Пужкян-6, яоосе Подцель« кого, З, Вовсоюяви* аауядо-яссдедоватедьокий я ас т »tjt сельскохоаяйствев-aal яаяробяологкя* секретаре*

С дявсертадяеі можно ояяажояяцся в бябляотеке жястя-

*ута. '

• ічвяя* секретарь янстятута - кдндждат бяодогячесхмх .." . науя В.С.ОСЗДДОЮ ,

ВВЕДЕНИЕ

Неявной задачей, поставленной ХХЕГ съездом КПСС перед сельскохозяйственной и биологической наукой^ является всемерная интенсификация сельскохозяйственного производства*значительное увеличение продуктивности земледелия ж животноводства. Основной спосоо увеличен»! продуктивности земледелия - повышение плодородия почв в урожайности сельскохозяйственных культур.

В практике сельского хозяйства, особенно при высоком насыщения севооборотов высокопродуктивными культура»«, часто ваДяд-. даются случал падения урожаев на почвах« в достаточной мере обеспеченных элементами питания в влагой. Такое явленно получило название токсикоз почв. Одной из причин его считается накопление в почве вредных для растений продуктов жизнедеятельности микроорганизмов (Мирчинк, 1957; Краспльников, 1958; Берестецший, 1371; UcCalla, Hasklns, 1964; Smjk, I97Ï).

Фитотоксические вещества, ародуцкруемые мжвсросрганиэка-мя, часто являются одной из причин преждевременного увядания различных растений и вызывает их заболевания (Гойман, 1Э54; БкдаЯ, 1955; Рубин, Аршссовокая, 1966; Jood st al,, 1972).

За последние "года накоплен обширный материал о токсинах грибов, которые вызывает заболевание человека и животных ж изучена их химическая природа (Бплай, Пидодлзшто, I97P). -,

Фитотокснческие свойства почвенных микроорганизмов, природа фитотоксических веществ, а также характер действия их на растения изучаются значительно меньше. Иежду тем изучение фитотоксических веществ почвенных микроорганизмов имеет большое практическое и научное значение. Оно даст возможность приблизить

sao хСоаее глувожоиу овяжмав» взляхоотвояеяай между растеная-п, юш! i «жкрооргавижакя» обаегих разработку мер борьбы е отрщиедывив жмвкжяо, вогюаемыш фатотоксичесыпи ве*ест-1Ш, a также жмеет еивченае в реявши »опроса об биологической pon nn seseo» /Sepeexeouft, 1971/.

■ ■-,■ 'Не юкее вюшо! в настоящее время является проблема мымяажя вецеств со сиецафаческим агбирателъыд« действием - гер-бацадоя, легко рашагащшхся в почге s не обладащхх длительным ■ последейсмяеш дм .растенж! ■ токсачвостыодля человекам швот-ных./^рлешм. ХЭбЭг Сяоробагмом, Мдрчянк, 1372/. Ныделеаме гервжцядных веществ «а флтотожсжческкх мжкроорганизмов я изучо-вле ах строевая поаводмт получать сантетмчесюш путем препараты»

качествам» /Боровков, 1967/. ; h В «а&чу яакхх мсследованжЛ входа да:

I» Няучж» фмтотекемадомме свойства мкжрооргааявмов Peaudomoofle putiia., -Pusarium lateritlwB, Panlellliuiit «yaaeo-ful-Tum, PeaioliHuni вр^ . Actinoinyce»; bjgt-oaoopicus, .. яароко pao- ' яроехравеяшг» оевавшвс «ярах во*в Тхрамш. ' .

- 2* Изучхть фа&молога» токсадообраэованая и оптимизяро-затъ срадм для мажсамадьаого вакоплеши фятотоксаческжх веществ.

Л-.'h S' Ьиелмть,о*ме?*ть в - маучмть природу фятотокемчесжжг вещвт. нродуцживжа вие яеречмшюяннмм ммжрооргаяжэмамм. ■ ■

K»7vn характер дейетвмя тастшс фатотогсаческмх веществ «a рамеимж. - j ■

■..;.■ Обмжтом жсследовамай ллухила ммжрооргаяазмы с сминнм , ; фахотопдовопм деквмшея, »ыделешше в отделе почвенной юиробао-

дота Укралнского научно-ясследоватмъского яжсгктута сехьскаго-зяйственноЗ микробиологии из назных почв Украины: Peeudoeonaa pu-tlda Migula ИГГ.2І8Г — вэ пахотного слоя(0 - 27сы) глубокого мв-догумуспосго чернозема осп озкмой пиеницев, ввраяиваемоД в монокультуре. (Драбогсхая опытная ставши» Чевкасская Ойж.);Гилагіит lat«-ritium Нее в вт.ІЗІІ - ks ризосферы ояшоі шешшв (почва-чер— нозеы рвгрздированныЛ, Черкасская са*ьскахозя2ственная шнтная станция) i Pénicillium cyaneo-fulvui Biourge шт.1416 - кэ - пахотного слое (О - 22см) дерново-слабопадэохистоа супесчаной почвы пол картофелем (Черпкговскаа сельскохозяйственная аштная станція); Pealeiilitii» «р. вгг.659 - аг подпахотного горизонта (25 - 3Scu) темно-каштановой почвы nos сахарной свеклой С опытное поле Укракн— > ского НИИ орошаемого земледелия, Іврсонская ойх»)І янрашомемо» В монокультуре я ictiaonjcea hygroacopicue пгт.6297 — хэ ржзосф«— .. ш сахарной свеклы, шрадиваеиой в монокультур» (темно-каятановая -почва, опытное сохе Украинского НИИ ораваемого эеклежелкя),

СаТОТОКСЕЧеСКуи аХТЖВНОСТЬ ммир*Уіцч»циицяу оореявиск по кетояу ОД^Бервстеакого (1972), антимикробную антждяосту » при по-мшн бумаишх дисков и агаровых йлоков (Егоров, 1969)» .

С целью определения шттааяьныг условия накопления фито-тохскческих веществ в кудьтурадьноВ жидкости научали фгаиоюгж» товсявообразования микроорганизмов аа природных и синтетических средах. Креме foro определял влияние источников азотного, уг* лередаого и фосфорного питаавя, а такхв температуры ж jfl ва рост и фнтотокснческув активность культуральноЯ иидхости микроорга — низмов. ■*" •• ■•'■■> '-1'" V: 1

- ; Оптипизации состава питательных сред, & также ' других '

усжовиЛ культивированяя проводили при.дсыоии uerotoa математического планирования эксперимента с использованием матриц планирования (ІІаксшкш.Федсров, IS66, 1969).

Выделение фютотоксических веществ из кулътупальной вид-кости осуществіяіи метод см экстравдии органическими растворителями, а такие с пшащь» сорОциадных методов (Кейл, I9R6; Лазурь ев-скжЯ х др;, 1966)» Растворителя подбирали с помощью метода сбор-вой хроматографии на бумаге (Методы изучения почвенных микроорганизмов в их метайодитов.М., 1966) с использованием элюотропвого ряда Траппе. Проявление хроматограмм проведали методой биоавтоіра-фйл с использованием микробных в растительных тестов.

. Дія разделения в очистки фитотоксических вещеотв ясгіоль-эовали следукше метода: последовательная обработка выделенной смеси раагпньав растворителями; распределение веществ мевду Двумя несмешвашдаиоя растворят елями; хроматография (на бумаге, на колонках, в тонкие сдоях); кржетадтазашя.

. Гомогенность препаратов проверякиприпомощи метода двухмерной хрематаграфии на бумаге о использованием различных систем растворителей я газо-ащдкостной хроматографии (Берчфилд, Стс®рог

. Лля идентификации в установления структуры веществ опре-дліяхж точку плавления, молекуляшый вес, проводаш элементарный анализ (Гут5ев-£е&лъ, Г9Л7);, Снимает такие УФ- (на СФ-І6) и Щ-(на ив-20) спектри. С целью более полной характеристики опреде-хяхх физические коястаяты не только изучаемых продуктов метабо -хязма микроорганизмов, но в различных ях производных. -

Содученвые чистые фитотоксические вещестіа г различных концентрациях испытывали по действию на растения. Лля

Таблица 2

ДЕЙСТВИЕ ШКОШЮВОЙ, в£НАЗИБ-1-КАРЕ0Н0В0Й, КОРИЧНОЙ КИСЛОТ И ДИУДИИА В РДЗДИЧЙЩ КОНЦЕНТРАЦИЯХ

на сеыенаразлнчных растений, • .*■ ,■ ■

Варианты опыта,

I ' К 0*1 Ч в С » 8 О ирор.о СИ I х сем а в. V ^ %

к о * «" р о ж »

I днешща! кукургаа) ячмень 1 горох I огурцы I »пин I века I ред»о 1 клевер!овсянняца! пар» I дикая

■■.'■■■ .:;'■-.,':,■.' ' . луговая,, белая редбва

Контроль /хода водопроводная/ :1 100

50 100

100 , 100

200 82

■ 500 77

юоо гб

50 100;

юо ; 94

гоо $о

500 58 ,1000 ; Л: И

50 100

100 100

. гоо 65

500 80

1000 п

100

100 гоо

94 83

зг

100

36 18 18 о о

100

гоо

100

100

100

О ж ко ли нов а я к полот а

15 7 О О о

100 86 лг

25 О

20 О О О О

100 91 58 го о

100 90 64 О О

83 48

100 »

70 15 О

О

Ко р«ч на й к и о л о « а

53 30 12 О О

100 8« 40 28 О

100 ; 76 85 18 О

80 41

О О

о

100 100 65 88 О-

25

100 100 70

гг о

100.

100 хоо

72 85 14

Фввааив-1-карвововая ви о л о г а

100 89 95 90" 84 96 100

93 62 70 82 41 84 96

25 40 45 гг 50: бг

100 .90 87 61 24

100 100 100 36 15

100

100 40 20 О О

100 ■ 96 75 90 О

100 коо

96 64

го'

92

88 87 76 52 го

90 89 75

зг о

92 90 66 50 25

100

100 95 70 28 О

95 68 35 Х5 О

ХОО 100 58 18 О

специфического я селективного действия атхх веществ использовали широкий набор тастеяий, тшяая представит алей различных семейств. *

С ЦЫЫ> изучения влияния полученных фитотоксических веществ на ■растпвую часть корня растений проводах цитологичесхже исследования. Испытывали дейотвие этих веществ на митотическов деление клеток в «еристематнческой зоне корня, 'на растяжение клеток

в растущей частя корня, а также на. цитоолазматяческуи мембрану ж

г

стен» вакуолей (Верестецкий, 1973; Пауавва, 1974). .

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Фитотоксжческие ж антимикробные свойства мккрооргяли эмов Культуральтае вдкхости изученных микроорганизмов проявляли неспеда}ягческое фитотокоичесхое действие, т.е. дойность» ингибпровала прорастание семян и рост корней проростков все* использованных в спыте растений (табл. I).

Кулътуральная хижость Р*ву&аео-£и1топ 14X6 проявляла, фитотокеическу» активность при разведении I,2048. Меньшую активность проявляла кудьтуральиая жидкость Раа.1аЪег1«1ша' 1811 И Рвп1с1Шшв «р. 659. Первая культура дроавхаха активность при разведении кужьтуравъной лшсости I : 256, вторая - при разведении I : 512. Кухьтураяьвая киле ость Ас1;.Ьуеговсор1сиа 6297 проявляла фитотоксическу» актжвность при разведены! ; 128, Ра.риы-Аа 2181 - при разведении I : 16,

Р. су гшв о-Ги1тпш1 1416 обладал вярсшп» спектрсн анпмик-

Твбмца I,

шадо ШШШШИ хщосн фитотошчесш ШШЮОтнОЮВ U ГОСТ ПРОРОСТКОВ И ОРОРАСТШВ США РАЗНЫХ РАСШИЙ

I Прирост корпев пророст- I Koineotïû Dpopocsn семи, в ^ к контролю кои. »Лк.мигов_ _

о в и ï а Шеаида 1Кукур?за1Огурцы Шшеавца! Горох (Сахарная) Buse (Редис IКресс-

свекда сааи

Ikietaibaaa среда /контро«/ 100 100 100 ■ 100 100 п 100 64 100

Вода 180 но 100 97 100 % 100 100

К)1И|ртаая мдкое»: о * '

Pi.putld» 2181 0 0 0 0 8 О 0 О 0

iue.lâteritlue I8II 0 0 0 U 0 0 ' 0 0 0

P.ojaneo-fulvuiii И16 0 О 0 0 0 0 0 О 0

Ponicllllum ар, 659 о 0 0 0 0 0 0 0 0

Aot.hjgroeoopieue Î297 0 0 0 0 0 0 0 0 Q

I

cd 1

ровного действия. Он оказывал сильное влияние на грамполоаптель-ные г граыотрицательные бактерии и акгиномицеты и не был активен в отношении грибов. Асъ.Ьуегоесор^иэ 6297 Сил активен в отнесении грамподожятельных бактерий и грибов. Рэ.рииЫа 2181 - в отношении грамположитыгьных и граыотриштелышх бактерий, Слабую ак- . ТИВНОСТЬ проявлял гриб Реп1с1111шп ар. 659. Гив.1асег111ш1 1811 не обладал антибиотическим действием.

Т^ким образом, 1416, Рв.ри1;:14а 2181 и

Асъ.Ьуегозсор1сиа 6297 оказывали фитотоксическое и антимикробное действие, а Реп1с111±шп ер. 659 Я, особенно, Риэ.1а^г1й1цт 1811 обладали четко выраженным фитотоясическим действием.

Физиология токсинообразования и оптимизация питательных сред

Рост и развитие микроорганизмов в образование ими фитотоксических веществ гэучага на различных природных Сна основе кукурузного экстракта, крахмала, сусло-агара и др.) и синтетических стчуьах. Использовали следущие синтетические среда: Чапека (для грибов, бактерий, актиноыицетов), Чапена-Докса, Ролэн-Тома, Чейна (для грибов), Тухея, Редди (дая бактерий), СР - I и СР. - 2 для алтинсмицетов./Краеильижкоэ, 1966/.

Бмо установлено, что Рв.риШйа 2181, Р.схалео-Ги1 -*и®1416, Рвп1о1111ит ер. 659 И Ас1.Ьуег-озсор1сиа 6297 хорошо растут и проявляй фитотоксическув активность на среде Чапека (соответственно для бактерий, грибов, актиноющетов). Риз.1аСег1-ыш 1811 проявлял наибольшую фитотохсическуп активность ва среде

Рсиэн-Тсыа. Эти срош бнди ваяты заосновупрж изучении разднч-нше мвеета, как источников углеродного, азотного я фосфорного ш-танжя.

Установлено, что: Рэ,рцЫйа 2181 хорошо растет ж проявляет какскмааьнур фитотоксическую активность на срезах? іде в качестве источников азота нспаньэовахи нитрит натрия, хлористый аммоний, ашш, валив, хорошо ассимилирует фруктозу, глгкозу, га' лактозу, лимонную к щавелевую кислоты, а из источников фосфора -KgHPO^ и C£^(F04J2. Fue^lateritiua Iftll хорошо растет я проявляет високую фвтотоксическу» акткшость на ашюнжйнкх формах я ашинном азоте аминокислот, где в качестве источников уіяерода применяли глтоэу, а фосфора - КН^РО^. Особенно требовательным к ассимиляции источников углерода, азота г фосфора явился Act.hjgroscopi -сиа 6297» Из источников азота наиболее благоприятным» для биосинтеза фитотоксических веществ оказались кзо^, нн^но^ w валин, из источников углерода.- гзшкоза,' галактоза » хактоэа, а аз источников фосфора - KHgPO^. Р.сjsneo-fulvum I4IK в Beule ill iuat spto59 . использовали в основном все изученные источники углеродного, азотного и фосфорного питания. Шло отметено, что не все -источники

утлеоода, азота и фосфора, благоприятные доя поста культур, таксі

хе способствуют и токсинообразованшэ. Одни среды способствуют бистрому нарастанию бясыассн, но биосинтез фитотоксических веществ \ на них идет 'сравнительно слабо и, наоборот, в ояде случаев накопление биомассы- «лет слабо, а биосинтез фитотокегческих векеств хорошо (рис. 1-3).

Опыты по изучению влияния pH среди я температуры на рост к тежсияообЪазование доказали, что оптимальными значениями для грибов являются jfl 4,3 - 5,6, Т 28°С, ДЛЯ Ps.putIda 2Ш -

100 80

60 40

го

А'

300 100 ■

250 60 г

200 60 1

150 ■

100 АО 1

50 го |

3 5 7

Рис. I. Влияние источников азота ва росг и фктотокся-ческую активность микроорганизмов.

I-P*.putida 2181; II - ?ua.leterltiue I8II; III - Р.сулаво-fnlTUB Ш6; 1У - Pwlclllluji «р. 659; У -Act. bygroecopicue 6297. Источники азота: I - KeilOj; Z - EBOj; a - HH^MOjt ^ - cn(HOj)2l 5 - н«мо2( 6 - sa^cit 7 - (HH^SjSO^i В - 'тачЕгРОд.еЭ - «очевжаa; 10 - аспарагин; II - алании; 12 - валин; 13 - г^ут aim новая кислота.

А - ¿итотоксгческая активность /% к контроле/; £ - Cuouacia, мг/АОмл средь'» Я- фитотоксическая активность;Q - биомасса.

100

80 60 40 20

В

1111111111111

80 70 60 50 40 30

- К -А

100 80 60 . 40 20

II

Жк

,170 140 110 80 50 20

Г 3 5 ? 9 1С 13 15 17

III

Г 3 5 7 9 И 13 15 17

1

I

13 5 7 9 IX 13 15 17

X 3

9 II 13 15 17

100 80

60 40

20

280

260 гго

180 140 100

I Э 5 7 9 II 13 15 17

о

Рис,Вляяние источников углерода на рост я фатотоколче-скув активность иннроорганмзиов.

I - Ра.рцил* 2181; XI - 1811; XII - Г.еужпео-

Го1Тоя 1416; 1У -РеЩсШЛш ар. 659; У -Ае*.Ьувг©вс©р1-еш 6297. Источники углерода: I - глюкоза; 2 - сахароза;3 -фрук- ' таза; 4 - галактоза; 5 - арабиноза; б - лактоза; 7 - ксилоза; 8 - иаииоза; 9 - каннит; ю - сорбит; II - глицерин; 12 - крахмал; 13 - липокная н-га; 14 ~ дал елевая к-та; 15 - молочная кислота; !б - натрий уксуснокислый; 17 - натрий л иконном с лий.

А - {итотоисическая активность /в? к контроля/; Б - вкоиасса, иг/Ч От среди; в - фиютояеаческая активность; □ - Биомасса.

13

А

80 100

ТО • 80

60 60

50 40

40

го го

ИГ £ А

300 100

А хос

80

60

лс

го

I

з

280 260 гго 180 »о 100.

Рис. 3. Влияние источников фосфора ва рост и фито- . токсическую активность микроорганизмов.

I - Рл.риМ.й« 2181; II - rua.lateri.tlun 1811; III - Р.суал#о-Ги1лгая 1416; 1У - Р9й1с1111ша ер. 659; У -Ае«.

Ьу&гоБсор1сив ' Й97.

Источники фосфора: I - ^У0* ; г - к2ыро^; з - не^нро^; КЧ^РО^; 5 - НН^НдРО^ 6 - (ИН^КГО^ ; 7 - Са3(РР4)2.

А - фжтотоасжческ&я ахтявность, а % к коктролп;'£ - био^" касса« иг/40 мл среды; О- фитотоксяческая активность; О- бмо-■асса. ;

рН 6,8 - 7,4, Т 35 - 37°С, для іої.Ь^-егозооріси« 6297 6,6-7,4, Т 30%, По пере увеличения или уменьшения этих значеній рН я температуры наблюдается ослабление роста культур л в ряде случаев угнетается токсин»образование.

Оптимизацию состава питательных сред доя образования фя-тотаксических веществ с помощью математического метода планирования эксперимента проводили ДНЯ Ри.риЗДОа 2181, Р.Су<Ш«о-£и1 -• тим 1416 И АсІ.ЬуєГОвСорІоиа 6297. ДЛЯ определения оптимальних . весовых соотношений кшповевтов. входящих в среду Чапека, несколько модгфщированную по источникам углеродного, азотного а фосфорного питаная, был проведен полный факторной эксперимент ДФЭ (Максимов, Федоров, 1966, 1969); Для каидой культуры исследовано влияние на фитотоксическую активность четырех факторов: для Ра.ри-ііаа 2181 - глгиоза; - нн^сі 1X3- іуіР04; Х4 - времяі дія Р.суаиео-£и1ігит 1416 к А« Є.Ьу егозсорісия 6297 - ХІ - глвко-за, Із - НаН0? , % - КН^Од, Х4 - время, кавдый >гз факторов исследовали на двух уроввях.

По плану ПФЭ 2* било составлено 16 опытов в трех повтор-ностях для каждой культуры. Расчеты коэсёшиентов регрессии проводили по' методу Ятса {ааіеа, 1953), а также при помощи графиков 1/2 -нормального распр (здеденая (ЬаоГеї, 1959). В результате исследований было установлено, что фактор Х^-глгкоза оказывая су -Явственное влияние на выход процесса дня всех культур, фактор Х^-время - дія Ре. риіііа 2181. Другие факторы оказывала отрицатель. нов действие или кх влияние было не существенным.

Серия опытов, поставленных по методу крутого восхождения ,показала.,определенную зависимость выхода процесса от взаимо-

действия среди я времени а позволила установить максимальное значение фитотоясичеокой активности вкалдом варианте^

я результате применения метода математического шинирования эксперимента джя оптимизации процесса были определены условия, при которых фетготоксическая активность и выход фитотоксичес-- »

яих веществ для Рщсуапвo-fulvua 1416 Л Pn.pirtida 2181 увапгчжг-ся в 2 а для &ct;»hygroacopLcue 62S? - а 6 paav

Выделение, очистка s ццевтификашк фитотоксических веществ

Из культуральной жидкости Ps.putida 2181« виращенно» на мошфщированноЯ среде Чапека, экстракцией хлороформом, разделением ва хроматографической колонке с силикагелем в дальнейшей перекристаллизации да метанола подучено гомогенное вещество, отве-чаыцее за фитотоксические свойства бактерии (средаий выход около ^90 иг/л кулътуральной жидкости). Продукт желто-оранжевого цвета имеет состав: ^^д^г» н 231 • 23Э-242°С, хорто растворим в этилацетате, хлороформе, бензоле, хуже-в метиловом и эталовсм спиртах, ацетоне, не растворимо в_гексане^

УФ- и ЯК- спектры соответственно следухщие! Л Шах 250,

360 и 375 ни; i max /таблетки КВт/ 2800-3400, 1750-1700, 755

___ *

Физшсо-химичесяие свойства, а такие данные УФ- я ИК -спектрометрии изучаемого вещества близки к таковым февазин-1-кар-

бОНОВОЙ КИСЛОТЫ С Toobey et al., 19^5),

Для подтверждения предполагаемой структуры были снята ИК- спектры истинного'образца феназин-1-карбоновоа кислота х вв-

нества,полученного «8 культуральной жидкости Рэ.риг1(1а 2181, а также определена температура вдавлен*я смешанной пробы. Истинный образец фена8«в-1-карбоаовой кислоты полностью совпадал с выделенным яв кудмуральной жидкости как но физнко-хииическим свойствам, так в до отсутствию депрессия точки плавления смешанной пробы.

Из кулътуральвого фильтрата гиз.1аЪег11;1ит 1811, вира-ценного на среде Родэна-Тома, методой упаривания в вакууме и последующей экстракции бевводом, а также очистки ври поножи нонооб-векной и адсорбционной хроиатографии выделено кристаллическое вещество, опечахщее за фитотоксичность атого гриба /средний выход около 300 мг/л кулътуральной жидкости/.

Вещество имело состав С6Н50гн , | 120 /криоскопия/, т.пл. 136 - 133°С /из бензола/, хорово растворимо в воде, этиловом ,спирте, хуже в бензоле( почтя не.растворимо в четыраххдористо» ., углероде и гексане. Образует сложные ефиры, ори нагревании с известь» отаеддяет СО^.

Ий- И Тф- спектры соответственно' следупщнб:.'}! шис /тав-лети КВг/ 1662, 1606, .1583. 1890, 1358, 1300, 1230, 1088, 998, 772, 692, 618 ск-*; Лшах 265 вн.

Свойства вещества жонволнют отождествить его с оС -пи—

ЖОПНОВОЙ КИСЛОТОЙ (Тсшаг!, 1954).

. Дхя сравнения синтезировали -пнжолияовую кислоту. Но ~ Ш- к УФ» соежграж, пробе схененжя, а также по физиологическому действие,на прорастание растительных тестов оба вещества идентичны^

Ин КУЖЬТураЯЬИОЙ ЖИДКОСТИ Гриба Р.суапео-£Штш 1*16,

выращенного на моджфнаированкой среде Заявка, ехстракцлей эфиром и дальнейиик хроматографическим разделением на колонке с окнсы)

- I? - • v.';

алюминия получено гомогенное вещество, отвечающее sa фмтотокса-ческие свойства этого микроорганизма /средний выход около 150 мг/л культурааьвой якдяости/. Продукт имеет состав C^H^Og, 11 152 /криоскопия/, т.пл. П0°С /кз хлороформа/, хорошо растворимо в воде и большинстве органических растворителей, дает цветную рвавші» с бензидином /ораяхевскрасяое/, реакция с WCXj отражательная. УФ- иИК- спектрі соответственно сдедуюдже:Л mai 275 ям; S /таблетки КВг/ 3488-3390; 293г',' 1756, 1628, 147$, 1382, 1220, 1X00, 1040, 880, 864 ом"1.

Фиаико-хямяческне свойства, а таете данные УФ- я спектрометрии изучаемого веяества Йливки к таковым датулшна /Шемякин я др., 1961/.

Были сняты Ш- спектры нетканого образца итудипа и полученного us худетуралвной жидкости F.cywwo-íulvuB 1416, а так-X« определена температура плавления сменянной пробы. По ИЮ-спект-ру, пробе сиешенея. оба вецеотва идентичные*

Для выделения фитотовсяческого веаестда из кудьтураль-;НОЙ ВИДКОСТИ гриба Pénicillium ер. 659 ее подкисляли да рИ 2,6 -3,0. Ери этом вшшдаух оранжевые кристаллы. Для удаления пигмента использовали ES активированного угля. Ниогогратао! перекристаллизацией из воды было'получеяо икджзидуальаое гомогенное вехество, отвечающее за фитотокевчеекке свойства этого гриба /средний выход около 450 мг/s кулыуральной кидкост«/. Токсическое вещество имеет состав C^UgOj, M 146 /криоскопия/, т.дл. 132°С /вз воды/* хорово растворимо в эфире, ацетоне,бензоле, хлороформе, хуже в метиловом в этиловом спиртах, плохо растворимо в воде, дает цветные реакции с хлорным хедезом, обесцвечивает брокаув »оду в перманганат калия. УФ- ж ИД- спектры соответственно следующие: sai 273 л 310 HMJ naje /таблетки КВт/ 16Э0-К20, I36Û-X2SQ С»-Г

. , 4 . ,._ 18 -

Фиэдко-пошческне свойства изучаемого вещества близки к таковым коричной квелого (Алексеев, 1970).

Вше сняты ИК- и газо-хроматографические спектры истинного образца коркчпой кислота и полученное из культушлъной жидкости Реп1с1111аш вр. 659, а также определена температура плавления смешанное пробы. Установлено, что в смешанной пробе отсутствует депрессия теши плавления, а ШС- в IX- спектры обоих препаратов идентичные,

В предварятекьнкс опытах ва бумаянн\ хрематограымах куль-: .туральяой жидкости Ас1;.11уего8<:ор1еив 6297 в системах I, 6, 7, 5 алюотрсаного ряда .Траппе было отмечено два пятна лнгибирования. Вещество I переходит в.9$ирнвй экстракт из подкисленной (рП= 3,5) культурадьной жидкости, а вещество II - в хлороформный экстракт при нейтральней рВ (рН « 7,0).

' Вещество I устойчиво при нейтральном и слабокислом рН. Иде то пагоаштедьну» реакцию Миддаа, л такие ншпщршвую. Отрицательная реакция о оерманганатоы калия в * УФ- в ПК- спектр! соответственно слеДУШие:Лпах 285 винтах /таблетки КВт/ 1308, 1086-991, 672, 610 си™1. Состав продукта, а также структурную формулу установить не удалось.

Физико-хяютеские свойства изучаемого вещества близки" к таковым фитоакпгааЧШемягшн и др., 1961; Хлебарова, 1973). Кислотный гядроджэ этого вещества лад глицин, адании, валин, аргинин, пролив, фешиалашш.

Белество П устойчиво при нейтрально* рН, обесцвечивает бромную воду в 2%-ннй спиртовая раствор верманганата калия, выело отрицательную реакцию Пилона, никгадриннуь и с Р^сХа; т Состав

CjjHj^Og, И 273,.TiBXi I62°G /с разложением/^; У4- х ES- спежтрв вещества соответственно следувдав: Хпах 273 ни; ^ ллт /тайлет- ■■■ кг КВт/ 1505-Г240, 1100. 880 , 730 саГЧ ^

Чистке орегар&тя фитотсксотесхих веществ испятнвадн на фитотсвснческу» активность. Установлено, что нагулян При даищит^а— цеп Ю шт/мл ва IO0Í угнетая рост проростков кукуруяы, а а ков« центрашш 5 мкг/мл вызывал яг скручивание. Ф«наэин-1-гарбсяов%я, пикаяиновая кислоты к фитоактян вызывали IQOX угнетен*© проростков кукурузы при концентрации 100-150 мкг/мл, коричная кислота к se¿ иденяфщированное вещество ИЗ - Aet.hygroacopicu« 6297 полностью . подавляли рост при концентрация 150-200 мкг/мл (тайП' йК

Шпшлиновая а февазин-I -карбоновая кислоты проявляли прн определенных концентрациях некоторую селективность по отнсшения к стенам культурных и серша растений; Так при концентрации 100 мкг/ил пшсопшовая кислота не оказывала фитотоксхческого действия ва семена пшеница, югевера,кукурузы,в то'..время как прорастание семян гороха и лхпина угнетались полностыт. Фенааян-I-капроновая кислота при концентрация 200 мкг/кк иа 70-807 подавляла прорастание семян дикой редьки, ячменя я лосина; а семена клевера к пшеницы угнеталась лишь на 8 - 10(6.

Характер действия чистых фитотоксичвскжх веществ на растения

t. Известно, что в основе роста и дальнейшего развития рас-

тений лежат процессы клеточного деления к дифференциация клеток'. В связи с этш представляло интерес изучить действие фитотожсичес-

ххх веществ ва зти процессы,

■ Таблица 3.

ДЬЯ'ГГШЕ РАЗШГШЫХ КОНЦЕНТРАЦИЙ ФИГОТОКСИЧБСКЙХ ВЕЩКСГГВ НА ИГГОТИтаКУТ! АКТИШОСТЬ ШРИСТЕМАТИчтаЖИК КЛЕТОК КОРНЯ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ /ЭКСПОЗИЦИЯ 48 ЧАСОВ/^

1 Коицент-1 Кдат-4-Фитотоксические вещества-

Показатель ! I Шиколино- ¡Коричная ! Фенаэин-1-

рахши рель чая кисло-1 1 харбоновав

I I I та ! кислота I кислота

Митотичес — _ 15,0 _ - _ —

50 _ 10,8 7,9 Я,7

кий индекс

ТОО - — 7.1 5,8 2,4

/ми/, % 200 - . 2,6 0 0

400 - 2,3 0 0

Испытываемые фитотоксические вещества оказывают замет-вое, ингиОирующве влияние ва размнолекие клеток при доге 50 ыкг/ши Так, по сравнении с контрольным вариантом, где ЫИ равен под воздействием пиксипшовой кислоты этот показатель составил 10,8%, коричной кислоты - 7,9$, феназив-1-кав<ЗоновоЗ кислоты - 9,7?, ~ Дальнейшее увеличение доз фитотоксических веществ до 200 х- 400 маг/ив приводило к заметнагу блокированию митозов. Под влиянием пиколииовой кислоты МИ равнялся соответственно 2,6 и 2,3%, под влиянием коричной и феваэин-1-карСоновой кислот деление клеток практически полностью подавлялось (табл. 3).

В связи с тем, что причиной задержки роста корней в условиях действия сравнительно повышенных доз фйтотоксическюс

веществ является торможение шкозов, представляло интерес углу -бить исследование в этом направлении, применив более низкие концентрации веществ при различной экспозиции»

Таблица 4* . ШПШЯЕСКАЯ АКТИШОСТЬ• В,МЕРИСТЕМА! КОРШКОВ ОЗШОЙ ЩЕШЩ При ДЕЙСТВИИ ПШШЛШОВОЙ КИСЛОТЫ /ШГОТЯ-чшшй ИНДЕКС В % /

Концентрации ! Экспозиция /часч/

фитотокслческого - ■

вещества, мкг/мд t . I I в I 24 t Л8

- вода 4,60 6,81 9,8t 8,62

5 3,22 4,43 : 5,66 4.00

10 3,64 4,85 5,86 3,91

50 3,58 2,06 2,51 3,35

100 Я,73 2,02 2,31 2,06

250 2,42 1,62 1,39 1,40

500 - 2,44 0,98 1,20 0,89

Установлено, что процесс деления клеток зависит от концентрации токсического вещества. Процент делящихся клеток от обоего числа клеток яри концентра гота пикодивовой кислоты 5 хкг/кж снижается по сравнения с контролен уже в парше часы роста-. Если в контроле Ш равнялся 4,ei, то в вариантах 5 - 100 мкг/кк эта величина составила 3,22 - 3,73?. а ври 250 к 500 мкг/ил - 2,42 . а 2,44?. Особенно заметно блокируется митоз под действием фито-токсического вещества через б, 24 и 48 часов. Разншш в «итоги-

частой акт»тьдиет* ют им1т. вситродваи к шипшш варианта— ми значительно увеаикжважась. (тайд; 4);

Полученные данные позволяют говорить отш, что пидодги-новая кислота является икгибиторсы клеточного деления н ато, не: сошеяно, пашется суяеотаанво! причиной тоцюлення роста кцреа- ' 1 КО®«

, " Известный интерес представляит найдддевдя аа жшененяеы ■ ядерного аппарата делящихся клеток1; Установлено, что пикояивовая кислота в хищектрадии50н 100 икг/кх способна вызывать нарушения ж ядрах через^ час действия ее на приростки; ■

. В опытных объектах найпдадись разброс хромосом в цитоплазма, неравномерное распределение хрскоссн в анафазе, паталоги-чеекая метафаза» лизис ядер к яр, :

Ингжбхруццее действие фёЕазин-1-*арСоново8 кислоты на нроросткк. проявилось как в отрицательной влияния ее ва штотическую активность меравтеинмх клеток корня, так в в возникновении хромосомных внсмапЖ. Особенно ваиетно нарупение функционального состояния.клеток под влияние* втого вещества в концентрадаи 400. . шх/ш1.

Таким образен, видимые патологические изменения в ядер-ясм аппарате с виде» ельствугт о глубок сы нарушении внутриклеточного метабожиэшг Это подтверждает данные, полученные при изучении роста клеток « вариантах, где проростки замачивались в растворах фитотоксических веществ в течение 1-го часа (тайл, 5);

Изученные $втотокскческие вещества оказывали заметное миянив на рост клеток зоны растяжения проростков озимой пшени-Ш (табл. 5),, При ковцентрядиа 50 икг/кл длина клеток под воз-

действием никелиновой кислоты равняется 27(9; коричной кислоты -

31,6; феназин-1 -карбоноаой кислоты - 32,3, тоща как в контроле *

»та величина с оставляет 36,4 . Увеличение концентрация фнтотоаси-ческих веществ приводило 5 уменьшении растяжения клеток почти в два раза; ^ .

Таблица 5.

ВЛИЯНИИ ШЛГОКСИЧЕСКИГ ВЕЩЕСТВ НА РОСТ КЛЕТОК. °30Ш РАСТЯКШИр , МК /ЭКСПОЗИЦИЯ 48 ЧАСОВ/

! ! I ВЕЩЕСТВА-

Показатель }Концент- Шонт------—

! IПикодино— ¡Коричная ! Феназин-1-кар-

! рации роль !вая кисло-1 кислота [боковая кислота та

Днина • 36,4 —

50 — 27,9 31,6 32,3

клеток, МК 100 25,8 27,7 20,9 .

200 - ' 21,3 22,2. -

400 - 20,7 - 16,4

Проводилось также исследование до влиянию фитотоксичес-ких веществ на протоплазму, в частности,на цитоолазматическую мембрану и стенка вакуолей. Установлено, что пиколивовая и коричная кислоты яе действовали на цитоплазматическую мембрану, выход красятето вещества -антотгаана в этем случае бцл на уровне чистой воды. Выход ентоодана значительно увеличивался под действием феназинмі-карбоновой кислоты-

Таким образен, изученные чистые препараты фптотаксичес-

)

■ ■ .-,. - 24 - ..- ■/ ■■ 'Л -Л-; -. ■■....

кях мчестввяколлиовля, ворячаая ж феааакв-!-карболовая молоты вряостававляват рост хорёлков дроростков в результате варулваля . фяхцл* штоткческого аппарата в торыоленля роста клеток растлеваем л фазах клюза, оледетваен чего является воввявяовевяе хромосомных аноиалкЖ, полякорфввва л дробленлв ядер в ао£е вервсте-мы к корневом чехлвхе.

Полученные дадлыо повволяют «делать вывод« что одно! и ирлчял »адерлкк роста шлоднх растенк» под вллянхек яаучеявкх фя-тотоксяческях вокеств является подавлевва клеточного делекяя, вберрацяя я замедленный рост клеток в зоне раотяхевяя. Кроле то* го, февавлн-Х-карбожоБ&я квслота окавывала действие аа цвтовлаэ-ватяческу»ыеибрану,

ВЫВОДЫ

1. Ояроко распростравеааые в почвах Украввн широорга-ннзмы . Рэ.риъЫ«, Рил, , Р, суше 1>-Г*д1гит, Реп1с1111иа »р. а Аог.Ьу^го»сор1 сие обладают четко выраженный фвтотокся-ческякя овойстваяя. Оия аолвость» тормоаят прорасталае сенян

я рост проростков целого ряда раетеалй.

2. Р.су»11во-ГШт1щ ЖТ.К16 я 1«1.'Ь7в^о«оор1сивят.б297 я Рз.рии<и вт.2131 проявлю» аатлмкхробвув актявкооть в отае-яевя'в кногях групп илврооргавмыов ^впАсИИил «ржт.659 обладает слабых автямякробвым действием; Ри*.1*Ъег1ЗДия ит.1811 нвока-анвал деКстввя на изученный опепр шмсрооргааяамов.

3. Наябольяая интенсивность обрааоваввя фатотоявичео-ккх веавсхв ' ндблвдаема у Р.оутво-Ги1тша ит.1416, Реп1с11-

Hue ер. ит .6 ЕР и Act.bygroeeoplcus шт.6кЭ7 Пркисшльвовашщ в качестве источников ве оттого штавдя нитратных форы,'угле-., родного - глюкову/фруктову, лактову, гая актову, фосфорного -KHgP04. Fu».lai;ei'ititm та.1811 фоявяяет иаксимальнуюактив- -ность на аьмонийных формах и аыюшоы азоте аминокислот, где.в качестве источников углерода применяли глюкозу, афосфора -KHgPO^, Рз. put ida цт.2191 лучше* всего растет и продуцирует фитотоксическде вещества на нитрите натрия, хлористом амыо-кае, глюкозе, фруктозе, R^HPO^.

4. Установлено/ что наиболее ОлагощаЫтньаи условиями для образования фитотоксических веществ являются: для грибов Т 27 т £8°С, pH 4,6 - 5,6; для. Pa.putiiU - Т ÄS - &7°С,

pH а,Є - 7,4; . дня Act.hjeroecopico*; - Т 30 - 3£°С, pä 6,8, - 7,0;

5. С помощью метода. математического їшанирования эксперимента проведена опгимиеация питательных сред, что дало воэмоеность увеличить вшяд фитоторскческих веществ для Act. bygroBcopieiia ШТ.в£97 в яестьраа, для P.cyaneo-fulvuaiBT .1416 и Ps.putida m.£181 - в два рева.

6. Проведено наделение, очистка и иаучете фмаико- . химических свойств фвтотоксичесмк веществ, образуемых микро-оргашемами. Фитотоксическое вещество Pa.putlüa иг .£181 идеи- _ тифшшроваыо как феневин-1-карбоновая кислота, ръ»,lateritium -шт. 1S11 - как Шіколиновая кислота, Р.суапво-Гиі.чв кг.14Í6-как яатулин, .Peniciiiium ер. вт.бЖ - гак коричная кислота и АсиЬуєгоаеорісиа ИТ.62&7 - как фитоактин. ,

7. Шлученнне чистые вещества іцдаявляли фаютаксичес-; вую активность в следующих концентрациях: феназин-1 -карбоновая кислота.- 100-1ЭО ют/т; гашминовая кислота 200 хкг/нл; оатулин - 10 шсг/ші; коричная таюдота - ізОО-£ій миг/т; фитоактин - 150 мкг/ыл.

8. Никелиновая, коричная и феназин-1-карбоновая кислоти ^останавливает рост кореиков проростков в результате нарумекия функция митотичесвого аппарата* уменьшает рост клеток в зоне растяжения в зоне дифференциации.

9. Следствием нарушения функции митоза и роста ¿слеток под действием фитотоксическкх веиеств является возникновение хромосомных аномалий, полиморфизма и лизиса ядер в зоне меристемы

•и корневом чехлике. Фея азии-I-карбоно вая кислота оказывает действие на цитопдазматмческу» мембрану и стенхх вакуолей.

Опубликованные работы по теме диссертации:

1. Изучение природы фитотоксмна гриба Penicíiiium єр. 659/Укр./. 8 кн.; Біологічні властивості мікроорганізмів, "Наукова думка"t К., 1972.

2. Синтез фИТОТСКСИЧеСКОГО вещества Грибом PenictUiUm cyaneo-fulvum ST.E4I6. В кв.: Микроорганизмы - продуценты биологически активных веществ, "Наукова думка", £., 1974 /г соавторстве С С.П.Надкерничным/.

3* Фмтотоксические метаболиты Actinomycea Ер.жт,6297, В кн.: Микроорганизмы - продуценты биологически активных геаеств, »Наукова думка*, К., 1974 /з соавторстве с Д.А.Даяко и JE. Д. lía д-іедь/.

4. Выделение и фитотоксические свойства никелиновой кислоты ИЗ гриба Fus.laterittum. ХИМИЯ ПрЯрОДНЫХ СОЄДЖНЄИИЙ, МЗД. ■ФІН" УзССР, №3, 1974 /в соавторстве о С.В.Надхервичным/.

5. Образование патулина ГейіСІІІІит eytiaeO-fulvUD Eiour-e«s. Химия природних соединений, изд."ФД&" У а ССР, *3, 1974 / в соавторстве с О.Д.Берестецхии и С.П.НадкерничиынЛ

Результаты работы ©¡ли долсжены и обсуждеш на ( к 11 Республиканской кон^юреири^ молодых ученых. Киев; 1073, 1974.

л 2Á2S. Ц^мнлае, о&г тяпогросрня Л/^ооОа