Изучение протекторного действия бактерий рода Klebsiella на газонные травы в условиях засоления почвы

Соколова, Анна Ярославна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Изучение протекторного действия бактерий рода Klebsiella на газонные травы в условиях засоления почвы
ВАК РФ 03.00.07, Микробиология

Автореферат диссертации по теме "Изучение протекторного действия бактерий рода Klebsiella на газонные травы в условиях засоления почвы"

На правах рукописи

СОКОЛОВА Анна Ярославна

Изучение протекторного действия бактерий рода Klebsiella на газонные травы в условиях засоления почвы

Специальность 03.00.07-микробиология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва - 2006

Работа выполнена на кафедре микробиологии Российского государственного аграрного университета - МСХА имени К.А. Тимирязева

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор В.Т. Емцев Официальные оппоненты -

доктор биологических наук, профессор А.Л. Степанов

кандидат биологических наук, доцент И. Г. Тараканов

Ведущее учреждение - ГНУ ВНИИ кормов им. В.Р. Вильямса

Защита диссертации состоится «/У» 2006 г. в <.</¥» часов на

заседании диссертационного совета Д 220.043.03 при Российском государственном аграрном университете - МСХА имени К.А. Тимирязева

Адрес: 127550, Москва, ул. Тимирязевская, д.49, Ученый совет

С диссертацией можно ознакомиться в Центральной Научной библиотеке РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева

Автореферат разослан

Ученый секретарь .

диссертационного совета 1/В.А. Калинин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. В настоящее время проблема засоления почв, лимитирующая рост и продуктивность растений, приобретает все большее значение, как в условиях городов, так и в сельской местности. Во всем мире 950 млн. гектаров используемых почв являются засоленными и 77 млн. гектаров орошаются соленой водой (Epstein Е. et al., 1980). Одной из крупных проблем озеленения больших городов России является техногенное засоление почвы, вследствие использования противогололедных реагентов на дорогах в зимний период (Гладков Е.А., 2003; Калашникова О.В., 2003). Это приводит к нарушению экологической обстановки, гибели зеленых насаждений, изреженности и недолговечности газонов. По данным лаборатории солеустойчивости Института физиологии растений РАН только за 1999 год в Москве погибло 40000 деревьев и кустарников.

В настоящее время для ремедиации земель используют агротехнические мероприятия, вывоз грунта или его полную замену, что требует больших [ экономических затрат и полностью не решает проблему восстановления почв. | Техногенное загрязнение окружающей среды в городах носит комплексный характер. Происходит не только засоление почв, но и их загрязнение тяжелыми металлами, нефтепродуктами. Это оказывает стрессорное действие на растения.

В последние годы для защиты растений от воздействия стрессорных факторов окружающей среды стали активно использовать микробиологические методы. С этой целью начали применять биопрепараты, основу которых составляют различные микроорганизмы, относящиеся к родам: Aeromonas, Alcaligertes, Azospirillum, Azotobacter, Bacillus, Klebsiella, Pseudomonas, Xanthobacter (Емцев ¡B.T., 1994; Голодяев ГЛ., 1997, 1998, 1999, 2000, 2002; Станкевич Д.С,, 2002; Егоров С.Ю., 2003; Белимов А,А., 2004; Архипова Т.Н. с соавтр.2004; Hirano Shin-ichi et al., 2004). Главным преимуществом метода биоремедиации является длительность действия и гармонизация биосферы. Данный метод признан дешевой

и безвредной технологией очистки почв от различных поллютантов, не наносящей дополнительного ущерба окружающей среде (Автухович И.Е., 2003).

Участие микроорганизмов в снятии стрессорного воздействия засоления на растения до настоящего времени исследовалось недостаточно. Это и определило цель и задачи настоящего исследования.

Целью исследования было изучение протекторного действия бактерий рода Klebsiella на газонные травы в условиях засоления почвы.

В соответствии с поставленной целью были определены следующие задачи:

1. Изучить влияние бактерий рода Klebsiella (Klebsiella planticola и Klebsiella pneumoniae) на рост и развитие газонных трав в условиях засоления.

2. Исследовать совместное воздействие К. planticola и биологически активных веществ (регуляторов роста) на газонные травы в условиях засоления.

3. Изучить приживаемость К. planticola при инокуляции семян газонных трав в условиях засоления почвы.

4. Определить влияние К. planticola на морфофизиологические показатели газонных трав в условиях засоления.

5. Изучить влияние К. planticola на некоторые показатели качества газонных трав, культивируемых в условиях засоления почвы.

6. Изучить роль К. planticola на содержание кадмия в различных растениях под влиянием засоления и загрязнения; почвы кадмием.

Научная новнзна. Впервые установлен протекторный эффект инокуляции

бактериями рода Klebsiella (К. planticola и К. pneumoniae) газонных трав,

культивируемых в условиях засоления. Выявлено неизвестное ранее для К

pneumoniae свойство обеспечивать нормальный рост растений в условиях высокой

концентрации хлорида натрия. Инокуляция семян ■ газонных трав бактериями

совместно с обработкой , регуляторами роста растений (6-БАП, крезацин)

способствует взаимному усилению роста растений по фону засоления. Инокуляция

растений бактериями, оптимизирует морфофизиологические показатели растений

газонных трав, увеличивает количество митозов в апикальной части корня, что

приводит к менее интенсивному падению митотического индекса в условиях

засоления. Протекторный эффект бактеризации газонных трав в условиях

засоления хлоридом натрия обусловливает также повышение содержания в

растениях пролина. Кроме того, установленная способность Klebsiella planticola проникать в растения, что по-видимому, способствует активизации защитных механизмов, повышающих иммунный статус растений, что позволяет им проявить устойчивость к засолению.

Впервые выявлено, что в условиях засоления почвы инокуляция бактериями газонных трав способствует снижению содержания кадмия в растениях.

Практическая значимость. Результаты проведенной работы позволяют сделать заключение, что бактерии рода Klebsiella, оказывают многогранное воздействие на растения газонных трав, способствуют их солеустойчивости и могут быть рекомендованы для защиты от солевого стресса как при использовании противогололедных реагентов в городской среде, так и в сельскохозяйственной практике. Кроме того, полученные данные позволяют использовать бактерии К. planticola для стимуляции роста растений в условиях загрязнения почвы кадмием.

При подборе штаммов бактерий, устойчивых к стрессорам-противогололедным реагентам, тяжелым металлам и ксенобиотикам следует учитывать наличие повышенного коэффициента насыщенности жирных кислот и снижение показателя текучести клеточных мембран бактерий, позволяющие считать, что данный штамм бактерий способен адаптироваться к экстремальным факторам среды.

По итогам исследований получен патент РФ № 2189155 от 20 сентября 2002 года, подана заявка на изобретение № 2004119090 от 24 июня 2004 года

Апробация работы. Основные результаты работы доложены на

Международной научной конференции молодых ученых «Молодые ученые -

аграрной науке», посвященной 140-летию Российского государственного аграрного

университета - МСХА им. К.А. Тимирязева (Москва, 2005), VIII Международном

симпозиуме молодых ученых, аспирантов и студентов «Техника экологически

чистых производств в XXI веке: Проблемы и перспективы» (Москва, 2004),

Всероссийской научно-практической конференции "Медицинская микробиология -

XXI век" (Саратов, 2004), 11-th International Congress on molecular plant-microbe

interactions (С-Петербург, 2003), V Международном Симпозиуме "Новые и

нетрадиционные растения и перспективы их использования" (Пущино, 2003).

Работа удостоена звания лауреата конкурса Правительства Москвы "Гранты Москвы" в области наук и технологий в сфере образования, в номинации -"Аспирант-2004".

Объем работы. Диссертация изложена на 145 страницах машинописного текста и включает в себя следующие разделы: введение, обзор литературы, описание объектов и методов исследования, результаты и обсуждение, выводы и список литературы, включающий 21? наименования, в том числе 96 зарубежных авторов, приложения. Диссертация иллюстрирована 20 таблицами и 9 рисунками.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Объекты исследования: К. planticola (штаммы ТСХА-91 и Rif200 из коллекции кафедры микробиологии РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева), К. pneumoniae (штамм 204 из коллекции ГИСК имени JI.A. Тарасевича).

Питательные среды. Для культивирования К. planticola использовали среду Luria Bertani (LB) (Миллер Дж.Х., 1976) и LB с добавлением римфампицина. Среда Федорова - Калининской (ФК) использована в качестве накопительной среды (Емцев В.Т., 1999). Для культивирования К. pneumoniae использовали среду Ворфеля-Ферпоссона (ВФ) (Мирошниченко И.В., 1980).

Культуры газонных трав. Для исследования протекторного действия К. planticola на газонные травы по фону засоления отобраны следующие растения: райграс пастбищный сортов ВИК, Дуэт; овсяница красная сортов Татьяна и Юлишка. Тест-культурой для изучения протекторного воздействия бактерий на поступление кадмия в растения служила капуста китайская сорт Ласточка.

Определение коэффициента насыщенности жирных кислот бактерий и показателя текучести клеточных мембран К. planticola ТСХА-91 и Rif00 (Loffhagen N. et al., 1995) проводили по спектру жирных кислот, используя метод газовой хроматографии, на приборе Microbial Identification System Sherlock, MIDI Inc., Newark, Del, США (Stead D.E. et al., 1992).

Для количественной оценки протекторной активности К. planticola ТСХА-91 и

К. pneumoniae 204 на растения в условиях засоления оценивали следующие

параметры: всхожесть семян (ГОСТ 12038-84), длину наибольшего листа и

среднею длину корней газонных трав. В качестве стрессора использовали NaCl,

КС1 или СаС12, Концентрация NaCl составляла 1,0-2,0-3,0%, СаС12 и KC1 применяли в эквимолярных количествах по отношению к NaCl, что соответствует 0,2-0,3-0,5 М (в опытах с К. planticola ТСХА-91). В опытах с К. pneumoniae 204 использовали NaCl в концентрации 0,1 -0,2-0,3 М, Семена газонных трав инокулировали в течение 30 минут суточной суспензией живой культуры К. planticola ТСХА-91 или К, pneumoniae 204, разведенной дистиллированной водой до концентрации 109 микробных клеток/мл. После этого семена переносили в чашки Петри и проращивали в темноте по 25 штук в четырех повторениях при температуре +20°С при указанных стрессорных факторах. Для контроля использовали дистиллированную воду. Учет результатов для райграса пастбищного проводили через 7 дней, для овсяницы красной через 14 дней.

Сравнительное изучение совместного действия К. planticola и регуляторов роста на газонные травы в условиях засоления проводили по вышеуказанной методике. В качестве синтетических регуляторов роста использовали 6-бензиламинопурин (6-БАП) - 25 мг/л, трис-(2-оксиэтил)-аммоний-орто-крезокси (крезацин) - 125 мг/л. Стрессором служил 0,3 М NaCl.

Цитофотометрический анализ газонных трав, используемых в опыте, проводили для определения длительности фаз клеточного цикла на цитоспектрофотометре SMP-20 «Opton». Семена райграса пастбищного сорт Дуэт проращивали и инокулировали К. planticola ТСХА-91 по вышеописанной методике по фону 0,1 - 0,2 - 0,3 М NaCl. Контролем была дистиллированная вода. Через 7 дней проводили приготовление препаратов из клеток меристемы корня. Препараты окрашивали по методу Фельгена (реактив Шиффа, Merck). Выборка для каждой экспериментальной точки составляла не менее 70 ядер из 10 корешков. Ядра по содержанию ДНК в телофазе митоза соответствовали G1, в метофазе - G2, а находящиеся между 2С и 4С рассматривали, как пребывающие в S—фазе. Длительность фаз клеточного цикла среди интерфазных клеток рассчитывали по частоте их появления.

Митотическую активность корневых меристем изучали у райграса

пастбищного сорта Дуэт. Семена проращивали также как для

цитофотометрического анализа. На 7ой день проводили фиксацию, приготовление

давленых препаратов и подсчет митотических индексов с помощью световой микроскопии по общепринятому методу (Паушева З.П., 1970),

Вегетационный опыт проводили в почвенной культуре (Журбицкий З.И., 1968) в период 2003-2004 гг., с целью определения приживаемости К. pîanticoîa ТСХА-91 Rif200 в фитоплане по методу Е.З. Телпер (1987) и некоторых показателей качества растений при засолении почвы. В чернозем обыкновенный вносили расчетное количество NaCl (0,05-0,1-0,2% к массе почвы). Создавался общий фон минерального питания путем внесения солей (NH4PO3, КН2РО4). Все соли вносили в почву перед набивкой сосудов и перемешивали, В опыте были использованы пластиковые сосуды, содержащие по 6 кг почвы каждый. Посев семян проводили спустя 14 дней после набивки сосудов. Семена райграса пастбищного сорта Дуэт и овсяницы красной сорта Татьяна перед посевом инокулировали суточной культурой К. pîanticoîa Rif200 30 минут (титр исходной культуры 109 микробных клеток/мл). Во время зимнего периода сосуды с газонными травами закапывали в траншеи на уровне почвы. Опыт проводился в 3-кратной повторности. Колонизирующую способность К, pîanticoîa ТСХА-91 Rif200 в ризосфере, ризоплане и филлосфере определяли путем подсчета количества колоний после высева исследуемого материала на твердую питательную среду LB с 200 мкг/мл рифампицина. Численность жизнеспособных бактерий в ризосфере и ризоплане определяли по методику Е.З. Теппер (1987).

Показатели качества растений. В фазу колошения газонных трав в листьях растений: определяли содержание сухого вещества (Ганжара Н.Ф. с соавт., 2002), нитратного азота (нитрат-тестер «Морион-ОК2»), хлорофилла (Ягодин Б.А. с соавт., 1987), p-каротина (Ягодин Б.А. с соавт., 1987), пролина (Bâter L.S. et al. 1973), селена (МУК 4.1.033-95), аскорбиновой кислоты (ГОСТ 24556-89). Содержание ионов калия, натрия, бария, хлора, кадмия в тканях определяли с помощью ион-селективных электродов в водном экстракте ("Эксперт-001").

Опыт по изучению влияния К. pîanticoîa на содержание кадмия в корнях и

листьях капусты китайской сорта Ласточка по фону засоления и повышенной

концентрации кадмия в почве проводили в вегетационном опыте. Субстрат -

чернозем обыкновенный. Применяли С<1(СНзС00)2х2НгО 10 мг/кг и NaCl 500

мг/кг почвы. Семена инокулировали К. planticola ТСХА-91 перед посевом.

I Растения собирали в период вегетации. Определяли количество кадмия в корнях и в листьях. Содержание ионов кадмия определяли с помощью ион-селективных электродов в водном экстракте ("Эксперт-001"). Повторность опыта 4-кратная.

Для атомно-силовой микроскопии культуру микроорганизмов штаммов К. planticola ТСХА-91, К, pneumoniae 204 в концентрации 109 микробных клеток/мл наносили на подложку из свежесколотой слюды. Изображения получали на микроскопе Femtoscan в контактном режиме. Обработку изображений производили по программе Femtoscan Online.

Статистическую обработку полученных данных проводили по критериям Фишера-Стьюдента на ПК с использованием программы Statistica 6,0 (Боровиков В.П., 2001).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

1. Изучение действия бактерий К. planticola и К, pneumoniae, а также регуляторов роста на всхожесть, рост и развитие газонных трав в условиях засоления

Известно, что рост растений является интегральным показателем, отражающим все изменения физиологических и биохимических процессов, происходящих в растениях, в том числе под действием стрессорных факторов окружающей среды.

Влияние К. planticola на всхожесть семян и развитие проростков различных сортов газонных трав оценивали в модельной системе in vitro в присутствии различных концентраций солей натрия, калия и кальция (табл.1). Выявлено, что для всех исследованных сортов газонных трав критической концентрацией солей, при которой семена не прорастали, составляла 0,3-0,5 М. (Заметим^что у райграса пастбищного при концентрации 0,3 М СаСЬ отмечали ростовые процессы). Инокуляция растений К. planticola снижала фитотоксичность исследуемых солей. При этом всхожесть исследованных газонных трав во всех вариантах опытов при 0,3 М концентрации солей составила 60-90%. При 0,5 М концентрации в реакциях различных генотипов наблюдались отличия. Семена всех газонных трав с

инокуляцией К. р1апНсо1а по фону 0,5 М КС1 не прорастали, кроме того, всхожесть отсутствовала у овсяницы красной по фону 0,5 М ЫаС! и СаСЬ-Исключение составил вариант с 0,5 М №С1, где всхожесть у сорта Юлишка была 24%. У райграса пастбищного всхожесть семян в этих вариантах опыта была 5359%. Аналогичные данные были получены для райграса пастбищного сорта Вик.

Таблица 1

Влияние К\ р1апйсо1а ТСХА-91 на всхожесть» длину наибольшего листа и корней газонных трав по фону различных концентраций №С1, КС1 и СаСЬ

№ п/п Вариант опыта Райграс пастбищный Сорт Дуэт Овсяница красная Сорт Татьяна

Всхожесть Средняя длина корней, мм Длина наибольше го листа, мм. Всхожесть, % Средняя длина корней, мм Длина наибольше го листа, мм

1 Контроль (НзО) 94,0±1,0 66,9±3,7 5б,3±2,7 97,0±1,7 39,4±2,2 58,3±2,1

2 К. planticola 94,0±1,0 48,7±2,5 69,6±2,5 96,0± 1,2 28Д±2,1 68,2±3,2

3 0f2M NaCl 83,0±3,7 21,1±2,0 6,3±1,9 80,0±1,8 7,6±1,0 2,2±0,8

4 0,3M NaCl 0 0 0 0 0 0

5 0,5М NaCl 0 0 0 0 0 0

6 0,2MNaCl+AT.p. 87,0±3,4 44,8±2(2 50,7±2,5 91,0±1,7 42,1 ±2,3 35,7±1,7

7 0,3MNaCl+/C р. 60,0±4,9 9,8±1,1 2,3±0,б 74,0±3,1 2,79±0,4 0,1±0,01

S 0,5MNaCl+Ä>. 59,0±ЗД** 3,9±0,5** 0,3±0,3 0 0 0

9 0,2М KCl 73,0±4,2 10,9±0,7 1,7±0,3 85,0±1,0 9,9±0,6 10,6±1,2

10 0,3M KCl 0 0 0 0 0 0

11 0,5М KCl 0 0. 0 0 0 0

12 о,2м ка+л>. 81,0±1,7 24,9±1,4 10,7±0,2 92,0±1,4 21,3±1,0 32,7±1,6

13 0,ЗМ КС1+К,р. 80,0±4,0** 10,7±0,8** 1,8±0,3 79,©±4,4** 7,6±0,5** 6,8±0,8**

14 0,5М КС1+/Г.А 0 0 0 0 0 0

15 0,2М СаС12 91,0±1,7 13,3±0,7 9,б±0,8 85,0±0,9 9,8±0,9 13,5±1,5

16 0,ЗМ СаСЬ 40,0±2,1 1,4±0,2 0 0 0 0

17 0,5М СаСЬ 0 0 0 0 0 0

18 0,2МСаСЬ+Кр 94,0±1,0 36,2± 1,7 28,3*1,3 95,0±1,5 20,б±0,9 50,5±2,3

19 0,3MCaCl2+/:.i> 75,0±4,7 15,2*1,0 И,2±1,0 91,0*1,7 10,3±0,7 20,1±1>7

20 0,5МСаСЬ+Л> 53,0±2,2** 2,0fcfc0,4* 0 ' 0 0 0

Примечание. 1) К.р. - К. р1апИсо1а штамм ТСХА-91; 2) достоверность разности между 5 и 8; 10 и 13; 17 и 20, р<0,01;**- р<0,001

Повышение всхожести семян газонных трав свидетельствует о защитном

(протекторном) действии К. р1апйсо1а оказываемое на растения в условиях

абиотического стресса, вызванного засолением.

Здесь следует отметить, что возможность выживать и осуществлять

протекторное действие в условиях засоления газонных трав, по-видимому,

связана с коэффициентом насыщенности жирных кислот и показателем текучести клеточных мембран бактерий (Loffhagen N. et al., 1995), придающих им способность адаптироваться к экстремальным факторам среды. В связи с этим нами были проведены соответствующие исследования, которые показали, что, например, для штамма Rif200^. planticola характерно повышенное значения коэффициента насыщенности жирных кислот и снижение показателя текучести клеточных мембран.

Атомно-силовая микроскопия К. planticola и К. pneumoniae показала наличие капсул и фимбрий у К. planticola, что важно .для успешного взаимодействия бактерий с растениями. У К. pneumoniae 204 обнаружена зернистая морфология клеточной стенки, капсула и фимбрии отсутствовали.

Было установлено сходство К. planticola ТСХА-91 и К. pneumoniae 204 в защитном действии на растения газонных трав при засолении (0,1-0,2-0,3 М NaCl). При летальной концентрации 0,3 М NaCl для газонных трав, инокуляция их семян К. planticola ТСХА-91 и К, pneumoniae 204 обеспечивала достаточно высокую всхожесть семян, до 57-93% соответственно (табл.2).

Во всех случаях при внесении микроорганизмов выявляли увеличение длины наибольшего листа и корней по сравнению с соответствующими вариантами в контроле. Под воздействием изучаемых штаммов Klebsiella длина наибольшего листа и корней была больше, чем в контроле даже при максимальной концентрации NaCl, составляющей 0,3 М Аналогичные данные были получены для райграса пастбищного сорта Вик и овсяницы красной сорта Юлишка.

Как следует из вышеизложенных результатов исследований, К. planticola и К. pneumoniae оказывают протекторное действие на растения газонных трав в условиях солевого стресса.

Представлялось также интересным провести исследования и по оценке действия К. planticola на газонные травы с использованием регуляторов роста в условиях засоления в аналогичной модельной системе (табл,3).

В этих опытах использовали 0,3 М концентрацию NaCl, при которой, как было показано выше, ингибировались все ростовые процессы у исследуемых

газонных трав. Установлено, что внесение 6-БАП или крезацина по фону засоления повышало всхожесть семян райграса пастбищного.

Таблица 2

Влияние К, planticola ТСХА 91 и К,pneumoniae 204 на длину наибольшего листа н корней газонных трав при действии на них различных концентраций NaCI

№ п/п Вариант опыта Райграс пастбищный Сорт Дуэт Овсяница красная Сорт Татьяна

Всхожесть, % Средняя длина корней, мм Длина наибольш его листа, мм Всхожесть, % Средняя длина корней, мм Длина наибольш его листа, мм

1 Контроль (HjO) 99,0±0,9 42,7±3,5 25,8±1,5 100 31,3±1,0 49,9±2,4

2 0,IM NaCI 93,0±2,6 30,2±2,6 18,3±2,1 100 20,5±1,0 29,7±2,5

3 0ДМ NaCI 83,0±3,7 21,4±2,2 8,2±1,4 60,0±4,9 4,0±0,9 2,0±0,7

4 0,3MNaCl 0 0 0 0 0 0

5 К, planticola 93,0±2,б 34,1 ±2,5 57,б±2,1 100 33,8±1,9 54,2±2,1

6 К. planticola* ОД М NaCI 93,0±2,6 29,3±2,3 23,8±1,8 100 28,1±1,4 44,5±ЗД*

7 К. planticola* 0,2М NaCI 90,0±3,0 28,0±2,2 23,2±2,1 100 25,6±1,2 31,0±1,9*

8 К planticola+ 0,3M NaCI 57,0±4,9* 9,б±1,7* 2,3±0,5* 70,0±4,6* 2,9±0,5 о,оз±о,о

9 К. pneumoniae 87,0±3,4 34,б±3,7 26,2±2,6 100 31,1±1,0 58,4±2,4*

10 K.pneumoniae + 0,IM NaCI 90,0±3,0 29,4±2,9 23,5±2,3 93,0±2,6 29,0t 1,9 42,4±2,9*

И K.pneumoniae + 0,2M NaCI 93,0±2,6 26,6±2,7 17,2±1,6 93,0±2,6 22,4±1,7 27,6±2,б*

12 iLpneumonlae + 0,3M NaCI 77,0±4,2* 16,6±2,0* 4,8±1,0* 93,0±2,6* 7,8±0,9* 4,3±1,11*

Примечание. 1) достоверность разности между вариантами 4 и 8; 4 и 12 *-р<0,01; 0,001

Выявлены различия в действии регуляторов роста на овсяницу красную в условиях засоления. Это проявлялось в том, что прибавление 6-БАП по фону засоления не влияло на всхожесть семян овсяницы красной, тогда как крезацин стимулировал их рост.

Неравноценный эффект на растения в условиях засоления оказывала инокуляция семян газонных трав К. р1апйсо1а по фону внесения регуляторов роста. Например, для овсяницы красной, бактеризация семян газонных трав К. р\апИсо1а оказывала более благоприятное действие на всхожесть семян (74%), чем крезацин (20%).

Таблица 3

Влияние К. planticola ТСХА-91 и регуляторов роста на всхожесть, длину

№ п/п Вариант опыта Райграс пастбищный Сорт Дуэт Овсяница красная Сорт Татьяна

Всхожесть, % Средняя длина корней, мм Длина наиболь шего листа, мм Всхожесть, % Средняя длина корней, мм Длина наиболь шего листа, мм

1 Контроль 94,0±1,0 6б,9±3,7 56,3±2,3 97,0±1,7 39,4±2,2 58,3±2,1

2 К. planticola 94,0±1,0 48,7±2,5 69,6±2,5 9б,0±1,2 28,2±2,1 68,2±3,2

3 6-БАП 97,0±1,7 88,2*2,8 94,5±2,0 99,0±0,9 54,4±1,1 92,5±3,0

4 Крезацин 99,0±0,9 63,6±1Д 111,0±3,2 96,0± 1,2 111,5±3,6

5 0,3M NaCl 0 0 0 0 0 0

6 0.3М NaCl+ К.planticola 60,0±4,9* 9,8±0,8* 2,3±0,1* 74,0±3,1* 2,8±0,1* 0,1 ±0,01

7 0,3M NaCl +6-БАП 62,0±2,6* 15,1*1.0* 17,0±0,7* 0 0 0

8 0,3MNaCl +Крезацин 66,0±2,9* 9,&Ь0,2* 1б,9±1,0* 20,©±1,9* ЗД±0,1* 7,6±0,4*

9 0,3M NaCl + 6-БАП+&planticola 94,»±1,0* 37,8±1,7* 44,7±1,9* 91,0±1,9 30,5±0,8* 45,8±1,6*

10 0,3M NaCl + Крезацин+ К. planticola 94,0±1,0* 23,141,3* 34,9±0,9* 60,0±1,9 10,6±0,6* 19,2±0,2*

Примечание. 1) достоверность разности между вариантами 5 и 6; 7; 8; 9 и 5; 6; 7; 10 и 5; б; 8 *-р<0,001

Для райграса пастбищного подобного эффекта не выявили. Аналогичные данные были получены для райграса пастбищного сорта Вик и овсяницы красной сорта Юлишка.

Однако, при комбинированном использовании регуляторов роста и К planticola выявлен их синергизм в защитных реакциях при стрессорном действии засоления, проявляющийся в усилении всех ростовых процессов у растений.

Следовательно, в результате проведенных модельных опытов установлено, что инокуляция газонных трав бактериями рода Klebsiella, выращиваемых в условиях засоления, способствует прорастанию семян по сравнению с солевым контролем.

Представлялось важным провести исследования приживаемости в ризосфере растений вносимых в почву бактерий в условиях засоления. Был проведен 2-х годичный вегетационный опыт (почвенная культура, по З.И. Журбцкому, 1968). В

2003 г. исследована способность К. р1апИсо1а приживаться в ризоплане газонных трав в условиях засоления в течение зимнего периода. После искусственного засоления почвы (май) в нее высевали семена газонных трав, инокулированных К. р!апНсо1а ТСХА-91 Ш^00. Учет результатов проводили в динамике, после посева исследуемого материла (по фазам развития растений) на плотную питательную среду (ЬВ). Выявлено, что численность К. р1апйсо\а ТСХА - 91 Ш^00 в ризоплане овсяницы красной (сорт Татьяна) и райграса пастбищного (сорт Дуэт) колебалась в течение вегетации в пределах от Юб-107КОЕ/г корней (фаза первого листа) до Ю2-Ю4КОЕ/г корней (конец сезона, сентябрь) во всех вариантах опыта (рис.1).

Концентрации ИаС1 - 0,05 и 0,1% к массе почвы не оказывали ингибирующего влияния на К. р1апИсо1а. Однако, внесение ИаС! в концентрации О>2% к массе почвы подавляло размножение этих бактерий в ризоплане газонных трав. При этом численность К. р1апйсо1а была в 10-100 раз ниже, чем в контроле. После прохождения зимнего периода было проведено определение численности К. р1апИсо!а в ризоплане, филлосфере и ризосфере. Впервые обнаружено, что К. р1апИсо1а сохраняет свою жизнеспособность в ризоплане в вариантах с засолением после прохождения зимнего периода хранения сосудов в полевых условиях и составляет 102-103 КОЕ/г корней. В контрольном варианте (без засоления) К.р1апйсо1а не обнаружена. Поэтому в 2004 г. проводили повторное засоление почвы и обработку вегетирующих растений К.р1апНсо1а для изучения динамики численности бактерий не только в ризоплане, но в ризосфере и филлосфере (рис.1 д3 е, в, г). В этом случае учет количества бактерий проводили через 7 дней после инокуляции.

Выявлено, что К. р1стНсо1а высевалась из -ризосферы и филлосферы газонных трав, причем ее численность была больше в ризоплане (после инокуляции 106-107 КОЕ/г корней, после созревания растений 102-104 КОЕ/г корней), чем в филлосфере и ризосфере (Ю3-ЮбКОЕ/г корней и 102-103 КОЕ/г корней, соответственно).

РисД, Динамика численности бактерий К. planticola штамм ТСХА-91 Rif200 по фону засоления почвы различными концентрациями NaCl, Вегетационный опыт (почвенная культура) 2003 - 2004 гг. Варианты опыта: овсяница красная, сорт Татьяна наблюдения в ризоплане (а); филлосфере (в), ризосфере (д); райграс пастбищный, сорт Дуэт наблюдения в ризоплане (б); филлосфере (г), ризосфере (е). Концентрация NaCl указана в процентах по отношению к массе почвы. Римскими цифрами 1-Х обозначены сроки наблюдений: первый лист (I), второй лист (II), третий лист (III), кущение (IV), окончание периода вегетации (V), после прохождения зимнего периода (VI), инокуляция растений К. planticola (VII), колошение (VIII), цветение (IX), созревание (X). Определение динамики численности бактерий в филлосфере и ризосфере проводилось в 2004 году

Следовательно, бактерии обнаруживаются в ризоплане газонных трав в течение не только вегетационного периода, но и сохраняют свою жизнеспособность в течение всего осенне-зимнего периода.

3. Изучение влияния К. р1апйсо1а на морфофизиологические показателе газонных трав б условиях засоления

Установив, что /С р1апйсо1а стимулирует рост газонных трав в условиях засоления, нам представлялось важным провести эксперименты по определению митотического индекса и распределению ДНК по фазам клеточного цикла, которые могут изменяться под действием стрессорных факторов, в частности, засоления. Исследование проводили с помощью цитофотометрического анализа давленных препаратов апикальных корневых меристем райграса пастбищного сорта Дуэт.

Выявлено, что К. р1апИсо1а по фону засоления оказывает позитивное влияние на митотическую активность меристем корней проростков райграса пастбищного (табл.4).

Таблица. 4

Митотический индекс клеток апикальной меристемы корней райграса #

пастбищного сорт Дуэт при применении К, р1апйсо1а ТСХА-91 в условиях засоления

№ п/п Вариант опыта Митотический индекс, %

1 Контроль (Н20) 8,9±0,6

2 К. р1апйсо1а 9,1±0,3

3 0,1МЫаС1 8,1 ±0,2

4 0,2МКаС1 4,8±0,2

5 0,ЗМЫаС1 2,4±0,1

6 К. р\апПсо1а + 0ДМ ЫаС1 8,5±0,2

7 К. р1апПсо1а + 0,2М №С1 7,6±0,2*

8 К. р1апНсо1а + 0,ЗМ 3,8±0Д*

Примечание.1) Митотический индекс (МИ) - это процентная доля делящихся клеток от общего числа клеток исследуемой ткани; 2) достоверность разности показателей в сопряженных вариантах 8 и 5; 7 и 4 *-р<0,01

При максимальной концентрации ЫаС1 (0,3 М), у сорта Дуэт К. р1апйсо1а стимулировала клеточные деления, приводя к увеличению МИ корневых меристем на 53,7% по сравнению с вариантом без бактерий.

Важным информационным параметром при исследовании функциональной активности клеток, апикальной меристемы корня райграса пастбищного сорта

Дуэт, является распределение ДНК по фазам клеточного цикла и вариации этого распределения. Результаты анализа клеток показали, что №С1 изменял распределение клеток корня у сорта Дуэт по периодам интерфазы (рис 2.).

а. Контроль б. К. р!апНсо1а в! 5 в;

33 16 51 15 7 78

30т

2С 4С 2С 4С , Содержание ДНК, усл.ед

в. 0,1М 1ЧаС1 г. К. р!апИсо!а+ ОДМ КаС1

Д[ 5 Ог _02

68 18 14 25 17 58

2С 4С 2С 4С Содержание ДНК, усл,ед

д. ОДМ ¡ЧаС1 е. К.р1апИсо1а¥ ОДМ N301 ж.ОДЧ N30 з. К'.р/апПсо/а+ 0,ЗМ ХаС1 С^Л—£Ь _Сц 5

17 11 6«

7 77

30т

£ 10 +

2С 4С 2С 4С, Содержание ДНК усл.ед.

2С 4С 2 4С Содержание ДНК, усл.ед.

Рис.2 (а-з). Распределение клеток апикальной меристемы корней райграса пастбищного сорта Дуэт при применении К.р1апйсо1а ТСХА-91 и 0,1-0,2-0,3 М ИаС1 во время интерфазы

Под действием 0,2 М №С1 число клеток увеличивалось до 72%, удлиняя С2 фазу, а при 0,1 М и 0,3 М концентрации происходило увеличение в] фазы. Это

может свидетельствовать об адаптации корневой меристемы райграса пастбищного сорта Дуэт к действию солевого стресса, путем перехода клеток в состояние покоя, необходимых для выживания в стрессорных условиях (Луценко ЭХ с соавт.,2005; Georgieva E.I. et al., 1994). Применение К, planticola под растение по фону засоления, приводило к перераспределению клеток в период интерфазы с преобладанием клеток в постсинтетической фазе. При этом изменения параметов носили дозозависимый характер.

Таким образом, хлорид натрия снижает митотический индекс, а внесение К. planticola увеличивает количество митозов в апикальной меристеме корней райграса пастбищного. При применении бактерий по фону хлоридного засоления происходит менее интенсивное снижение митотического индекса. При этом' в период интерфазы клеточного цикла отмечается перераспределение клеток с их преобладанием в постсинтетической фазе (G2), что в целом обусловливает нормализацию ростовых процессов в растениях.

4. Исследование воздействия К. planticola иа некоторые показатели качества газонных трав» культивируемых в условиях засоления почвы

Полученные результаты выявили, что бактерии К,. planticola существенно улучшают состояние газонных трав, выращиваемых в условиях хлоридного засоления, и поэтому представлялось, необходимым выяснить, изменяются ли при этом показатели химического состава растений, культивируемых по фону засоления почвы.

При анализе газонных трав использовали листья растений. В них определяли содержание сухого вещества, нитратов, селена, аскорбиновой кислоты, пролина, хлорофилла, В-каротина, ионов калия, натрия, бария, хлора и ионов кадмия, рассчитывали отношение калия к натрию.

Было обнаружено, что в ответ на солевой стресс происходило увеличение

содержания пролина в листьях газонных трав в 2,5-14 раз по сравнению с

контролем. Известно, что увеличение содержания пролина, может защищать белки

от денатурации ионами солей, благодаря повышению растворимости последних

(Olmos Е. et al., 1996; Пронина Н.Б.,. 2000; Мутлу Ф. с соав., 2005). При

концентрации 0,2% NaCl к массе почвы на фоне использования К. planticola

1б

происходило увеличение содержание пролина в 3-19 раз по сравнению с контролем, что говорит о повышении солеустойчивости растений.

Следовательно, протекторный эффект инокуляции бактериями К. р1апИсо1а растений, в условиях засоления почвы, может быть обусловлен повышением содержания пролина в газонных травах.

Существенных изменений других анализируемых показателей газонных трав, выращиваемых в условиях засоления и инокуляции бактериями не обнаружено.

Впервые обнаружено действие бактерий К. р1апНсо1а на снижение содержания кадмия в газонных травах по фону засоления почвы, которое уменьшилось при этом в 1,5-2,3 раза.

Для подтверждения выявленной способности К. р1апйсо1а снижать содержание кадмия в других растениях был поставлен вегетационный опыт с капустой китайской сорта Ласточка, результаты которого представлены в таблице 5. '

Таблица 5

Действие К. р1апйсо1а ТСХА-91 на содержание кадмия в корнях н листьях капусты китайской в условиях засоления и загрязнения почвы кадмием

Вариант опыта Кадмий, мг/кг Кадмий, мг/кг

сырой массы корней сырой массы листьев

Контроль 0,91 0,03

са 5,64 0,25

2,36 0,19

ШС1+Сй 2,62 0,53

К.р1апНсо1а 1,93 0,06

К. р1апНсо1а+С& 1,05* 0,05*

К р1апНсо1а+ЫаС1 1,20* 0,04*

К. р1апИсо1а+^аС1+С<1 2,29* 0,13*

Примечание, 1) Сй - 10 мг/кг Са(СНзС00)2*2Н20; 2) ЫаС1 - 500мг/кг; 3) достоверность разности показателей в сопряженных группах *-р<0,01

Результаты показали, что при инокуляции семян капусты китайской К. р1апИсо1а по фону хлорида натрия также наблюдалось снижение концентрации кадмия в корнях - 1,14 раза, в листьях - в 4 раза по отношению к варианту без инокуляции семян К. р1апИсо!а. Данный эффект можно объяснить, тем что,

микроорганизмы рода Klebsiella, по-видимому, обладают способностью к ингибированию действия кадмия в результате осаждения кадмия H2S переводя его в недоступную для растений форму CdS (Sharma Р.К. et al., 2000).

Следовательно, впервые для К. planticola штаммов Rif200 и ТСХА-91 была обнаружена способность снижать содержание кадмия в растениях в условиях засоления и загрязнения почвы кадмием.

Таким образом, результаты проведенных исследований показали целесообразность применения под газонные травы бактерий рода Klebsiella, обладающих способностью адаптироваться к экстремальным условиям среды (благодаря своим физиолого-биохимическим особенностям), что обусловливает их протекторное влияние на растения в условиях солевого стресса.

ВЫВОДЫ

1. Впервые установлен протекторный эффект инокуляции бактериями рода Klebsiella газонных .трав, культивируемых в условиях засоления. Бактерии снимают фитотоксическое действие различных солей (NaCl, КС1, СаСЬ), что положительно сказывается на всхожести семян, длине растений газонных трав.

2. Сравнительное изучение способности двух видов бактерий рода Klebsiella (К. planticola и К, pneumoniae) обеспечивать нормальный рост растений в условиях засоления, показало, что даже при достаточно высокой концентрации хлорида натрия (0,3 М) как К planticola, так и К. pneumoniae способствуют прорастанию семян газонных трав, всхожесть достигает 57-93%, В данном случае проявилась неизвестное ранее для К. pneumoniae свойство нормализовать рост растений в условиях высокой концентрации NaCl,

3. Выявлено, что инокуляция семян газонных трав К. planticola совместно с регуляторами роста растений (6-БАП и крезацин) способствует взаимному усилению роста растений по фону засоления. Так, применение бактерий с крезацином по фону 0,3 М концентрации хлорида натрия усиливало рост проростков газонных трав в 1,6-2,5 раза.

4. Установлено, что инокуляция семян газонных трав бактериями в условиях засоления почвы хлоридом натрия обусловливает колонизацию всего

фитоплана растения (корни, стебли, листья). Однако, после осенне-зимнего хранения сосудов с газонными травами в полевых условиях, жизнеспособными остались только те бактерии, которые находились в ризоплане растений (Ю2-103 КОЕ/г.), выросших по фону засоления. В незасоленной почве бактерии не были обнаружены.

5. Показано, что хлорид натрия в 0,3 М концентрации приводит к существенному снижению (в 4 раза) митотического индекса растений. Внесение бактерий увеличивает количество митозов в апикальной меристеме корней, что приводит к менее интенсивному падению митотического индекса, несмотря на засоление. Происходит перераспределение клеток в интерфазе клеточного цикла с преобладанием клеток в постсинтетической фазе.

6. Установлено, что в условиях засоления почвы хлоридом натрия инокуляция семян газонных трав бактериями К, р1апНсо1а, повышала в растениях содержание пролина, способствуя повышению солеустойчивости растений.

7. Впервые показано, что инокуляция семян растений (газонных трав, китайской капусты) бактериями К. р1апНсо1а при выращивании по фону хлорида натрия и кадмия приводит к снижению концентрации кадмия в корнях и листьях растений.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Соколова АЛ., Бурматов Б.Б., Калиниченко В.В. Влияние биологически активных веществ на рост и развитие газонных трав в стрессовых условиях, В сборнике тез. докл. 6 Международной конференции «Регуляторы роста и развития растений в биотехнологиях.»-М.-2001-С. 192.

2. Соколова АЛ., Бурматов Б.Б., Селицкая О.В., Емцев В.Т. Действие бактериального препарата «Биоплант-К» на рост и развитие газонных трав в стрессовых условиях. В сборнике тез. докл. 6 Международной конференции «Регуляторы роста и развития растений в биотехнологиях.»-М.-2001-С.122-123.

3. Соколова АЛ., Бурматов Б.Б., Калашникова Е.А., Селицкая О.В., Емдев В.Т., Голубкина H.A. Влияние биологически активных веществ на рост и развитие газонных трав в стрессовых условиях. Материалы IV Международного симпозиума «Новые и нетрадиционные растения и перспективы их использования.» 20-24 июня 2001г. Москва-Пущино-2001 -Т. 1 .-С.43 8-440.

4. Голубкина НА., Соколов Я.А., Соколова АЛ., Удельнова Т.М., Торшин С.П., Машкова Т.Е., Ягодин Б.А.. Гинс В.К., Коненков П.Ф. Патент на изобретение №2189155 от 20 сентября 2002. Способ обогащения чеснока и корнеплодов селеном.

5. Соколова АЛ., Голубкина H.A., Емцев В.Т., Селицкая О.В. Влияние бактериального препарата "Биоплант-К" на прорастание, накопление аскорбиновой кислоты и развитие семян газонных трав в стрессовых условиях. Метериалы V Международного симпозиума «Новые и нетрадиционные растения и перспективы их использования» 9-14 июня 2003-Т.1.-С.338-340.

6. Sokolova A.Ya. Bacterial preparation "Bioplant-K" influence on plant salt-stress resistance. 11-th International congress on molecular plant-microbe interactions. Abstracts. St-Petersburg-18-26 july 2003-P.357.

7. Соколова А.Я., Курбатова E.A. Выявление общих иммунобиологических свойств сапрофитных и клинически значимых видов Klebsiella. Материалы Всероссийской научно-практической конференции "Медицинская микробиология- XXI век".-Саратов-2004.-С.210-211.

8. Соколова АЛ. Влияние Klebsiella planticola на антиоксиданты газонных трав в условиях засоления. Материалы VIII Международного симпозиума молодых ученых, аспирантов и студентов. "Техника экологически чистых производств в XXI веке: Проблемы и преспективы". 12-13 октября 2004. Москва ЮНЕСКО, МГУИЭ./Под ред. Беренгартена М.Г., Вайнштейна С.И.,-М.:МГУИЭ-2004-С.111-112

9. Соколова АЛ. Сравнение состава жирных кислот бактерий Klebsiella planticola штамма ТСХА-91 и штамма TCXA-9I Rif 200.-М.: Известия ТСХА.-2004-№ 4-С.69-73.

Ю.Соколова АЛ., Курбатова Е.А. Сравнительное изучение некоторых иммунобиологических свойств штаммов Klebsiella planticola и Klebsiella pneumoniae. -М.: ЖМЭИ-2005-№3-С.11-15.

П.Соколова АЛ. Динамика численности Klebsiella planticola штамм ТСХА-91 ' Rif200 и ее влияние на некоторые биохимические показатели растений газонных трав, на фоне засоления почвы. Материалы международной научной конференции молодых ученых и специалистов, посвященной 140-летию РГАУ -МСХА имени К.А. Тимирязева 1-2 июня 2005 г.-М.-2006-С.707-713

Объем 1,25 печ. л.

Тираж 100 экз.

Зак. 637.

Центр оперативной полиграфии ФГОУ ВПО РГАУ - МСХА им. К.А. Тимирязева 127550, Москва, ул. Тимирязевская, 44

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Соколова, Анна Ярославна

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Техногенное загрязнение окружающей среды

1.2 Влияние засоления на высшие растения

1.2.1 Бактериально-растительное взаимодействие у 29 высших растений

1.3 Влияние засоления на микроорганизмы т 1.4 Представители семейства Enterobacteriaceae как возможные протекторы солевых стрессов у растений

Глава 2 ОБЪЕКТЫ, МЕТОДЫ И УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ

ЭКСПЕРЕМЕНТОВ f,- 2.1.1 Объекты исследования

2.1.2 Характеристика культур

2.2 Методы исследований

2.2.1 Методы культивирования бактерий и 49 питательные среды

2.2.2 Определение коэффициента насыщенности, 50 показателя текучести клеточных мембран и состава жирных кислот бактерий Klebsiella planticola штамма ТСХА-91 и штамма ТСХА-91 Rif

2.2.3 Микроскопические методы исследования. 51 Атомно-силовая микроскопия бактериальных клеток Klebsiella planticola и Klebsiella pneumoniae

2.2.4 Методика определения всхожести семян, длины 52 наибольшего листа и корней газонных трав по фону засоления (модельный опыт 1)

2.2.5 Методика определения аскорбиновой кислоты в 53 проростках газонных трав при инокуляции семян растений Klebsiella planticola по фону засоления (модельный опыт №2)

2.2.6 Методика определения всхожести семян, длины 54 наибольшего листа и корней газонных трав при инокуляции семян растений бактериями Klebsiella planticola и Klebsiella pneumoniae по фонуе засоления (модельный опыт №3)

2.2.7 Методика определения всхожести семян, длины 55 наибольшего листа и корней газонных трав при инокуляции семян растений Klebsiella planticola по фону внесения регуляторов роста и засоления (модельный опыт №4)

2.2.8 Методика проведения вегетационного опыта по 57 определению выживаемости бактерий Klebsiella planticola в фитоплане газонных трав при почвенном засолении

2.2.9 Методика по изучению влияния Klebsiella 59 planticola на содержание кадмия в корнях и листьях капусты китайской сорта Ласточка по фону засоления и повышенной концентрации кадмия в почве

2.2.10 Цитофотометрический анализ клеток апикальной 60 меристемы корня райграса пастбищного сорта Дуэт при инокуляции растений Klebsiella planticola по фону различных концентраций хлорида натрия (модельный опыт №5)

2.2.11 Определение митотического индекса в меристеме 62 корней райграса пастбищного сорт Дуэт при действии Klebsiella planticola штамм ТСХА-91 в условиях засоления (модельный опыт 6)

2.2.12 Изучение некоторых иммунобиологических 62 свойств Klebsiella planticola штамм ТСХА-91 и Klebsiella pneumoniae

2 2 13 Статистическая обработка экспериментальных 64 данных

Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЯ

3.1 Определение коэффициента насыщенности, 65 показателя текучести клеточных мембран и состава жирных кислот бактерий Klebsiella planticola штамма ТСХА-91 и штамма ТСХА

91 Rif

3.1.2 Атомно-силовая микроскопия бактериальных 70 клеток Klebsiella planticola и Klebsiella pneumoniae

3.2 Изучение действия бактерий рода Klebsiella 77 planticola и Klebsiella pneumoniae, а также регуляторов роста на всхожесть, рост и развитие газонных трав в условиях засоления

3.3. Изучение влияния Klebsiella planticola на 95 морфофизиологические показатели газонных трав в условиях засоления

3.4. Исследование воздействия Klebsiella planticola 100 ^ на некоторые показатели качества газонных трав, культивируемых в условиях засоления почвы

3.5. Изучение способности бактерий рода Klebsiella 110 усиливать резистентность организма к стрессорным воздействиям

ВЫВОДЫ

Введение Диссертация по биологии, на тему "Изучение протекторного действия бактерий рода Klebsiella на газонные травы в условиях засоления почвы"

Одной из крупных проблем озеленения больших городов является техногенное засоление почвы, вследствие использования противогололедных реагентов на дорогах в зимний период (Гладков Е.А., 2003; Калашникова О.В., 2003). Это приводит к нарушению экологической обстановки, гибели зеленых насаждений (деревьев и кустарников), изреженности и недолговечности газонов. По данным лаборатории солеустойчивости ИФР РАН только за 1999 год в Москве погибло 40000 деревьев и кустарников, что привело к резкому ухудшению экологической ситуации в городе: качество воздуха стало хуже, резко возрос уровень аллергических заболеваний, патологии органов дыхания, болезней крови (анемии). Поэтому, техногенное засоление почв в городской среде является важной проблемой. Разработка новых методов защиты растений от влияния солевого стресса в условиях крупных городов России стала чрезвычайно актуальна.

Среди методов ремедиации засоленных почв микробные биопрепараты пока еще не нашли широкого распространения.В настоящее время для ремедиации земель используют агротехнические мероприятия, вывоз грунта или его полную замену, что требует больших экономических затрат и полностью не решает проблему восстановления почв. Техногенное загрязнение окружающей среды в городах носит комплексный характер. Происходит не только засоление почв, но и их загрязнение тяжелыми металлами, нефтепродуктами. Это оказывает стрессорное действие на растения.

В последние годы для защиты растений от воздействия стрессорных факторов окружающей среды стали активно использовать микробиологические методы С этой целью начали применять биопрепараты, основу которых составляют различные микроорганизмы, относящиеся к родам- Aeromonas, Alcahgenes, Azospirillum, Azotobacter, Bacillus, Klebsiella, Pseudomonas, Xanlhobacter (Емцев B.T., 1994, Голодяев Г.П , 1997, 1998, 1999, 2000, 2002, Станкевич ДС, 2002, Егоров СЮ, 2003, Белимов А А, 2004; Архипова Т Н с соавтр, 2004, Hirano Shin-ichi et al, 2004) Главным преимуществом метода биоремедиации является длительность действия и гармонизация биосферы Данный метод признан дешевой и безвредной технологией очистки почв от различных поллютантов, не наносящей дополнительный ущерб окружающей среде. (Автухович И Е 2003). Биоремедиация включает в себя фиторемедиацию, фитостабилизацию, компостирование, использование различных биосмесей и микробных биопрепаратов, реакционные системы очистки, контролируемое естественное разложение

Участие микроорганизмов в снятии стрессорного воздействия засоления на растения до настоящего времени исследовалось недостаточно Это и определило цель и задачи настоящего исследования

Целью исследования было изучение протекторного действия бактерий рода Klebsiella на газонные травы в условиях засоления почвы

В соответствии с поставленной целью были определены следующие задачи:

1. Изучить влияние бактерий рода Klebsiella (Klebsiella planticola и Klebsiella pneumoniae) на рост и развитие газонных трав в условиях засоления 2 Исследовать совместное воздействие К planticola и биологически активных веществ (регуляторов роста) на газонные травы в условиях засоления

3. Изучить приживаемость К planticola при инокуляции семян газонных трав в условиях засоления почвы

4. Определить влияние К planticola на морфофизиологические показатели газонных трав в условиях засоления.

6. Изучить роль К. planticola на содержание кадмия в различных растениях под влиянием засоления и загрязнения почвы кадмием.

Научная новизна. Впервые установлен протекторный эффект инокуляции бактериями рода Klebsiella (К. planticola и К. pneumoniae) газонных трав, культивируемых в условиях засоления. Выявлено неизвестное ранее для К. pneumoniae свойство обеспечивать нормальный рост растений в условиях высокой концентрации хлорида натрия. Инокуляция семян газонных трав бактериями совместно с обработкой регуляторами роста растений (6-БАП, крезацин) способствует взаимному усилению роста растений по фону засоления. Инокуляция растений бактериями оптимизирует морфофизиологические показатели растений газонных трав, увеличивает количество митозов в апикальной части корня, что приводит к менее интенсивному падению митотического индекса в условиях засоления. Протекторный эффект бактеризации газонных трав в условиях засоления хлоридом натрия обусловливает также повышение содержания в растениях пролина. Кроме того, установленная способность Klebsiella planticola проникать в растения, что по-видимому, способствует активизации защитных механизмов, повышающих иммунный статус растений, что позволяет им проявить устойчивость к засолению.

Апробация работы. Основные результаты работы доложены на Международной научной конференции молодых ученых «Молодые ученые -аграрной науке», посвященной 140-летию Российского государственного аграрного университета - МСХА им. К.А. Тимирязева (Москва, 2005), VIII Международном симпозиуме молодых ученых, аспирантов и студентов «Техника экологически чистых производств в XXI веке: Проблемы и перспективы» (Москва, 2004), Всероссийской научно-практической конференции "Медицинская микробиология - XXI век" (Саратов, 2004), 11-th International Congress on molecular plant-microbe interactions (С-Петербург, 2003), V Международном Симпозиуме "Новые и нетрадиционные растения и перспективы их использования" (Пущино, 2003).

Заключение Диссертация по теме "Микробиология", Соколова, Анна Ярославна

ВЫВОДЫ

1. Впервые установлен протекторный эффект инокуляции бактериями рода Klebsiella газонных трав, культивируемых в условиях засоления. Бактерии снимают фитотоксическое действие различных солей (NaCl, KCl, СаСЬ), что положительно сказывается на всхожести семян, длине растений газонных трав.

2. Сравнительное изучение способности двух видов бактерий рода Klebsiella (Klebsiella planticola и Klebsiella pneumoniae) обеспечивать нормальный рост растений в условиях засоления, показало, что даже при достаточно высокой концентрации хлорида натрия (0,3 М) как Klebsiella planticola, так и Klebsiella pneumoniae способствуют прорастанию семян газонных трав, всхожесть достигает 57-93%. В данном случае проявилась неизвестное ранее для Klebsiella pneumoniae свойство нормализовать рост растений в условиях высокой концентрации NaCl.

3. Выявлено, что инокуляция семян газонных трав Klebsiella planticola совместно с регуляторами роста растений (6-БАП и крезацин) способствует взаимному усилению роста растений по фону засоления. Так, применение бактерий с крезацином по фону 0,3 М концентрации хлорида натрия усиливало рост проростков газонных трав в 1,6-2,5 раза.

4. Установлено, что инокуляция семян газонных трав бактериями в условиях засоления почвы хлоридом натрия обусловливает колонизацию всего фитоплана растения (корни, стебли, листья). Однако, после осенне-зимнего хранения сосудов с газонными травами в полевых условиях, жизнеспособными остались только те бактерии, которые находились в л л ризоплане растений (10 -10 КОЕ/г.), выросших по фону засоления. В незасоленной почве бактерии не были обнаружены.

6. Установлено, что в условиях засоления почвы хлоридом натрия инокуляция семян газонных трав бактериями Klebsiella planticola, повышала в растениях содержание пролина, способствуя повышению солеустойчивости растений.

7. Впервые показано, что инокуляция семян растений (газонных трав, китайской капусты) бактериями Klebsiella planticola при выращивании по фону хлорида натрия и кадмия приводит к снижению концентрации кадмия в корнях и листьях растений.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Соколова, Анна Ярославна, Москва

1. Алексеев Ю В. Тяжелые металлы в почвах и растениях. -Ленинград: ВО «Агропромиздат». 1987-140 С.

2. Ашмарин И.П., Воробьев A.A. //В кн.: "Статистические методы в микробиологии М.,1962-180 С.

3. Безель B.C., Большаков В.Н, Воробейчик ЕЛ., Популяционная экотоксикология. М.: Наука, 1994-83С.

4. Бекасова О Д , Бреховских А А. Влияние кадмия на поглощение иперенос энергии возбуждения в цианобактерии Nostoc muscorum. Биофизика-2004-Т.49-Вып.4-С.692-699.

5. Белимов А А, Кунакова AM, Сафронова В.И., Степанок ВВ.,

6. Юдкин Л Ю, Алексеев Ю В.,Кожемяков А П. Использование ассоциативных бактерий для инокуляции ячменя в условияхзагрязнения почвы свинцом и кадмием. Микробиология- 2004-Т.73-№1-С.118-125

7. Бирюкова О.В. Эндофитная ризобактерия Klebsiella planticola, взаимодействие с растением и ценозом микромицетов в фитоплане и ризосфере Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук. М.-2001.- 140С.

8. Блинохватов АФ., Иванов А.И., Вихрева В А, Денисова Г.В , Ильин Д Ю, Хрянин В Н. Значение селена для объектов биосферы//Эколого-экономическое развитие России (анализ и перспективы): Альманах, поев. 10-летию РАЕН-М., 2000 -С 145-152

9. Богданов В.В., Смирнов Л.П., Сидоров В.С Липиды микроорганизмов сем. Vibrionaceae возбудителей заболеваний рыб. Прикладная биохимия и микробиология. 2001.-Т.37- №3-С.-359-363.

10. Бондаренко В.М., Петровская В.Г., Потатуркина-Нестерова Н.И. Проблема патогенности клебсиелл. Ульяновск: УлГУ, 1996. -131С.

11. Боровиков В.П. Программа "Статистика" для студентов и инженеров.//М.:-2-е изд.Компьютер Пресс-2001-301С.

12. Ваккеров-Коузова Н.Д. Характеристика почвенных бактерий трансформирующих азобензол. Прикладная биохимия и микробиология-2005-Т.41 -№2-С. 185-188.

13. Васюренко З.П., Фролов А.Ф., Смирнов В.В., Рубан Н.М. Жирнокислотные профили бактерий, патогенных для человека и животных. Киев: Наукова думка. 1992.С.7-235

14. Вихрева В.А., Хрянин В.Н., Стещенко А.П., Блинохватов А.Ф. О причинах антистрессовой активности селена.//1У Междунар. Симп. Новые и нетрадиц. Растения и перспективы их использования: Тр. М-2001-Т. 1

15. Головатый С.Е., Жигарев П.Ф., Панкрутская Л.И. Поступление кадмия в сельскохозяйственные растения. Агрохимия- 2000-№1-С.81-85.

16. Головач А. Г. Газоны, их устройство и содержание. Ленинград-1955-338С.

17. Голодяев Г.П. Консорциум штаммов микроорганизмов -деструкторов: Alcaligenes denitrificans, Alcaligenes eutrophus, Pseudomonas maltophila, используемый для очистки почв, почвогрунтов и вод от нефтяных загрязнении: Патент 99116856/13/017605 Россия, 2000

18. Голодяев Г.П. Консорциум штаммов микроорганизмов -деструкторов: Bacillus species, Aeromonas speciens, Alcaligenes eutrophus, Alcaligenes denitrificans, используемые для очистки почв, почвогрунтов и вод от нефтяных загрязнений: Патент 2182529 Россия,

19. МПК7В09С1/10б C02F3/34// Гос. Уч-ие Биол.-почв ин-т ДВОРАН-№ 2000121810/13; Заявл. 15.08.00. Опуб. 20.05.02. Бюл.№4.

20. Голубкина H.A., Скальный A.B., Соколов Я.А., Щелкунов Л.Ф. Селен в медицине и экологии.//М. КМК-2002-134С.

21. Голышин П.Н. Экологическая роль растительных экссудатов во взаимодействии растений и микроорганизмов: Автореф. дис. канд. биол. наук//М.МГУ им. Ломоносова M.B. -1991-24С.

22. Гончарук Е.А., Калашникова Е.А., Шевелуха B.C. Воздействие кадмия на морфофизиологические реакции различных генотипов льна-долгунца в условиях in vivo и in vitro// M.: Изв. ТСХА-2000-№5-С. 108118

23. Горохов В.А. Зеленая природа города. -М.:Стройиздат, 2003.-525С.

24. Гузев B.C., Левин C.B. Перспективы эколого-микробиологической экспертизы состояния почв при антропогенных воздействиях// Почвоведение, 1991, №9-С.50-62

25. Гузев B.C., Левин C.B. Техногенные изменения сообщества почвенных микроорганизмов. Перспективы развития почвенной биологии: Труды Всерос. Конф.: Москва, 22 февраля 2001 //М. :М АКСПресс-2001-С. 178-219.

26. Гусев М.В., Минеева Л.А. Микробиология.-4-e изд., стер.-М.: Издательский центр "Академия", 2003.-464С.

27. Добровольская Т.Г. Структура бактериальных сообществ почв.-М.: ИКЦ «Академ-книга», -2002-С.282.

28. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). Учебник для студентов высших сельскохозяйственных учебных заведений по агрономическим специальностям.//М.; Агропромиздат.-1985-351С.

29. Духовский П., Юкнис Р., Бразайтите А. Реакция растений на комплексное воздействие природных и антропогенных стрессов.// Физиология растений.-2003-Т.50-№2-С. 165-173.

30. Дьяков Ю.Т., Багирова С.Ф. Что общего в иммунитете растений и животных.// Природа.-2001 -№ 11-С.52-58.

31. Евдокимова Г.А. Фитотоксичность загрязненных металлами почв и некоторые способы ее снижения.// Почвоведение-1994-№1-С.75-80.

32. Егоренкова И.В. Изучение роли полисахаридных компонентов поверхности бактерий рода Azospirillum на начальных этапах взаимодействия с корнями проростков пшеницы: Автореф. дис. канд. биол. наук//Саратов-2002-24С.

33. Егоров С.Ю. Регуляция жизнедеятельности микроорганизмов-стимулятиров роста растений. Казань: Казанск. ун-та-2003-СЛ00.

34. Егорова Н.Б., Курбатова Е.А., Микрошниченко И.В. и др. Получение антигенных комплексов Klebsiella pneumoniae щадящими методами и изучение их протективной активности. Журн. микробиол. 1983-№2-С.96-100

35. Емцев В.Т. Ассоциативный симбиоз почвенных диазотрофных бактерий и овощных культур. Почвоведение. 1994-№4-С.74-84.

36. Емцев В.Т. Почвенные микробы и деградация ксенобиотиков. Перспективы развития почвенной биологии: Труды Всерос. Конф.: Москва, 22 февраля 2001//М.:МАКСПресс-2001-С.77-78.

37. Журбицкий З.И. Теория и практика вегетационного метода. М.: Наука. 1968-С.5-244

38. Захарин А.А. Быстрая кинетика роста растений при солевом стрессе. //Физиология растений.-М.-1994-Т41-№1-С.101-106.

39. Звягинцев Д.Г. Почвенные микроорганизмы и здоровье человека. Преспективы развития почвенной биологии: Труды Все рос. Конф.: Москва, 22 февраля 2001//М.:МАКСПресс-2001-С.163-170.

40. Злотников А.К. Ризосферная азотофиксирующая ассоциация Bacillus firmus Klebsiella terrigena и её влияние на яровой ячмень при инокуляции. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук. М.1998.С. -27

41. Казарова Т.М., Волобуева В.Ф. Роль интродуцируемых бактериальных ассоциаций в ризоцинозе пшеницы на почве с повышенным содержанием Zn. Известия ТСХА, 2004-№4-С.74-80.

42. Каменев C.B., Муромец Е.М. Генетический контроль процессов взаимодействия бактерий с растениями в ассоциациях.//Генетика. 1999-Т.35-№ 11.-С.1480-1494.

43. Кацы Е. И. Генетико-биохимические и экологические аспекты подвижности и хемотаксиса у фитопатогенных, симбиотических и ассоциированных с растениями бактерий// Успехи соврем, биологии.-1996-T.116-вып.5-С.22-32

44. Кацы Е.И. Молекулярно-генетические процессы, влияющие на ассоциативное взаимодействие почвенных бактерий с растениями./ Под ред. В.В. Игнатова.-Саратов: Сарат.ун-та-2003-С.172

45. Кобзев В.А. Взаимодействие загрязняющих почву тяжелых металлов и почвенных микроорганизмов.//Тр. Ин-та эксп. Метеорологии-1980-Вып.10(86)-С.11-14.

46. Ковальчук Л.П., Донец А.Т., Бурцева С.А. Ред. Разумовский П. Н. Липиды актиномицетов.//А.Н.МССР.Отд.микробиологии.-Кишенев:Штиинца.-1979.- 103С.

47. Кононенко Н.В., Кадыков В.А. Методические рекомендации "Современные методы биотехнологии в растениеводстве, животноводстве и ветеринарии". Москва. МСХА.-1998-С.57-58.

48. Кононенко Н.В., Кадыков В.А.Определение морозоустойчивости пшеницы по распределению ДНК-фуксина в фазах клеточного цикла. Физиология и биохимия культурных растений. 1993.-Т.25-№47-С.403-407.

49. Косулина Л.Г., Луценко Э.К., Аксенова В.А. Физиология устойчивости растений к неблагоприятным факторам среды. Ростов-на-Дону: Ростовский университет, 1993-С. 167-202.

50. Кочетков В.В., Балакина В.В., Мордухова Е.А. Воронин A.M. Плазмиды биодеградации нафталина в ризосферных бактериях рода Pseudomonas JГШшроЪшпоткяА 997-Т.66-№2-С.2 П -216

51. Красноголовец В.Н., Киселева Б.С. Клебсиеллезные инфекции. М. Медицина. 1996-256 С.

52. Курбатова Е.А. Разработка поликомпонентной вакцины из антигенов условно-патогенных микроорганизмов (Экспериментальное и клинико-иммунологическое исследование. Дис. док. мед наук. М. 1997-280 С.

53. Курсанова Т.А. Развитие представлений о природе иммунитета растений// М.:Наука-1988-100С.

54. Лапыгина Е.В., Лысак Л.В. Изменение структуры бактериального комплекса почвы под влиянием насыщенных растворов минеральных солей. Перспективы развития почвенной биологии: Труды Всерос. Конф.:Москва, 22 февраля 2001//М.:МАКСПресс-2001-С.273~278

55. Лапыгина Е.В., Лысак Л.В., Звягинцев Д.Г. Устойчивость комплекса почвенных бактерий к солевому шоку. Микробиология, 2002-Т.71 -№2-С. 171 -175.

56. Леонова Т.Г., Барчукова А.Я., Кудрявцев Н.А. Природа роста -фузикоцин. Достижения науки и техники АПК. Москва. Колос. 2003, №2. С.12-13

57. Лиманский А.П. Атомно-силовая микроскопия: от визуализации молекул ДНК и белков до измерения силы межмолекулярных взаимодействий. Успехи современной биологии-2003-Т.123-№6-С.531-542

58. Литвинов В.Ю., Гинцбург А.Л., Пушкарева В.И. и др. Эпидемиологические аспекты экологии бактерий. Под редакцией С.В.Прозоровского 1997. М. Фармрус-принт. 256 с.

59. Лобова Т.И., Загребельный С.Н., Попова Л.Ю. Влияние концентраций соли при культивировании на копийность природной пллазмиды pSHl в клетках Micrococcus sp. 9.-Микробиология -2005-Т.71-№3-С.349-356.

60. Лукин С.В., Явтушенко В.Е., Солдат И.Е. Накопление кадмия в сельскохозяйственных культурах в зависимости от уровня загрязнения почвы. Агрохимия, 2000-№ 2-С.73-77.

61. Луценко Э.К., Марушко Е.А., Кононенко Н.В., Леонова Т.Г. Влияние фузикокцина на ранние этапы роста сорго при высоких концентрациях NaCl. Физиология растений-2005-Т.52-№3-С.Э 78-383.

62. Мартынов О.Л. Измения физиологических параметров растений при воздействии ионов кадмия.//Вест.РАСХН. 2002-№3-С.79-81

63. Марфенина O.E. Микологический мониторинг почв: возможности и перспективы.// Почвоведение и агрохимия в Мурманской области-Апатиты -1983-С.45-52.

64. Марфенина O.E. Микробиологические аспекты охраны почв.//М.:МГУ-1991-118С.

65. Марфенина O.E. Нарушение эколого-географической зональности комплексов микроскопических грибов в почвах при антропогенных воздействиях.// Перспективы развития почвенной биологии: Труды. Все рос. Конф.:Москва, 22 февраля 2001//М.:МАКСПресс-2001-С.79-93.

66. Мергель A.A., Тимченко A.B., Кудеяров В.Н. Роль корневых выделений растений в трансформации азота и углерода в почве.// Почвоведение-1996- №10-С 1234-1239

67. Миллер Дж.Х. Эксперименты в молекулярной генетике. //М.: Мир-1976-436С.

68. Мирошниченко И.В., Киселева Б.С. Разработка и стандартизация бактериологических питательных сред. М.-1980.-С. 150-154

69. Мосолов В В., Валуева Т.А. Ингибиторы протеаз и их функции у растений (обзор). Прикладная биохимия и микробиология-2005-Т.41-№3-С.261-282.

70. Муратова А Ю., Турковская О В., Антонюк Л.П., Макаров О Е., ^ Поздняков Л И., Игнатов В.В. Нефтеокисляющий потенциалассоциативных ризобактерий рода АхоБртИит. Микробиология-2005-Т.74-№2-С.248-254.

71. Мутлу Ф., Бозкук С. Влияние засоления на содержание полиаминов и некоторых соединений в различающихся по солеустойчивости растениях подсолнечника// Физиология растений-2005-Т.52, №1-С.36-42.

72. Никитина З.И., Голодяев Г.П. Экология микроорганизмов и санация почв техногенных территорий.//Владивосток:Дальнаука, 2003-179С.

73. Образование ауксинов бактериями, ассоциированными с корнями орхидей. Микробиология-2005-Т.74-№1-С.55-62

74. Осипов Г.А. Хромато-масс-спектрометрическое исследованиемикроорганизмов и их сообществ. Диссертация доктора биологических наук. М.-1995-219С.

75. Петров Р.В. Иммунология. -М.Медицина. 1987.-416С.

76. Под редакцией Берклоу Р., Флетчера Э. Руководство по медицине. Диагностика и терапия. В 2-х т. Т.1: Перс анг М' Мир,1997-С.469-470

77. Под редакцией Дж. Хоумпа, Н.Крига, П.Снита, Дж.Стейли и С.Уилльямса. Перевод с анг. под редакцией акад. РАН, Г.А. Заварзина. Определитель бактерий Берджи. 9 изд // М.: Мир, 1997.-Т.1-С 186-187

78. Подколозин А.И., Лебедева JI.A., Агеев В.В., Сметанова В.А. Влияние длительного применения удобрений на плодородие чернозема выщелоченного и накопление в нем свинца, кадмия, марганца, кобальта, цинка и меди. Агрохимия.-2002- №10-С.21-24.

79. Пронина H Б. Экологические стрессы // M.: МСХА-2000-303С.

80. Раппопорт A.B., Мясоедов A.C., Лысак Л.В. Биологическая активность некоторых урбаноземов и культороземов на территории Москвы Перспективы развития почвенной биологии: Труды Всерос Конф. Москва, 22 февраля 2001//М -МАКСПресс-2001-С.279-282.

81. Роньжина Е.С. Действие цитокининов на продуктивность бобов Vicia faba Ь.//Изв. КГТУ.-2003 №3-С. 132-141.

82. Рубан Е.Л Микробные липиды и липазы. М.: Наука 1997. С.218

83. Рябушкина H.A. Синергизм действия метаболитов в ответных реакциях растений на стрессовые факторы. Физиология растений-2005-Т.52-№4-С.614-621.

84. Серегин ИВ., Шитун Л К, Иванов В.Б Распределение и токсическое действие Cd и РЬ на корни кукурузы. Физиология растений-2004-T 51-№4-С 582-591

85. Соколова Ю.Ю. Состояние почвенных микробиоценозов в зоне аэротехногенного загрязнения. Экологические проблемы северных регионов и пути их решения: Мат. Межд. Конф., Апатиты, 31 авг.-З сент. 2004-С.31-32

86. Станкевич Д.С. Использование углеводородокисляющих бактерий рода Pseudomonas для биоремедиации нефтезагрязненных почв. Диссертация к.б. н.:-М.:МСХА, 2002.-132С.

87. Степанова J1.T. Эпифитные бактерии как аналитические индикаторы растений.//Казань. Новое знание-2000-360С.

88. Строганов Б.П., Кабанов В.В., Шевякова Н.И, Лапина Л.П., Колизерко Е.И., Попов Б.А., Достанова Р.Х., Приходько Л.С. Структура и функции клеток растений при засолении. М.: Наука-1970-318С.

89. Теппер Е.З., Шильникова В.К., Переверзева Г.И. Практикум по микробиологии . Москва .Агропромиздат.-1987- 239 С.

90. Титов А.Ф., Лайдинен Г.Ф., Казнина Н.М. Влияние высоких концентраций кадмия на рост и развитие ячменя и овса на ранних этапах онтогенеза.// Агрохимия-2002-№9-С.61-65

91. Тюльдюков В.А. Кобозев И.В., Парахин Н.В. Газоноведение и озеленение населенных территорий М.: КолосС, 2002.-264С.

92. Характеристика сортов растений, впервые включенных в 1990 году в государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию.-М.: Минсельхоз РФ, Госкомиссия РФ по испытанию и охране селекционных достижений -1990

93. Характеристика сортов растений, впервые включенных в 1995 году в государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию.-М.: Минсельхоз РФ, Госкомиссия РФ по испытанию и охране селекционных достижений -1995-С.71

94. Характеристика сортов растений, впервые включенных в 1998 году в государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию.-М.: Минсельхоз РФ, Госкомиссия РФ по испытанию и охране селекционных достижений -1998-С.54-56

95. Характеристика сортов растений, впервые включенных в 2000 году в государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию.-М.: Минсельхоз РФ, Госкомиссия РФ по испытанию и охране селекционных достижений -2000-С. 133-134

96. Холопов Ю.А. Реакция микроорганизмов почв лесных ценозов на загрязнение тяжелыми металлами. Диссертация к.с/х.н.:-М.:ТСХА, 1998.-146С.

97. Чернядьев И.И. Влияние водного стресса на фотосинтетический аппарат растений и защитная роль цитокининов (обзор). Прикладная биохимия и микробиология-2005-Т.41-№2-С.133-147

98. Чумахина Г.Н. Система аскорбиновой кислоты растений. Монография. //Калининград. КГУ,- 1997-120С.

99. Шеуджен А.Х. Биогеохимия.-Майкоп:ГУРИПП «Адыгея».-2003-1028С.

100. Allen D.A., Austin В., Colwell R.R. Numerical taxonomy of bacterial isolates associated with a freshwater fishery// J. Gen. Microbial 1983-Vol. 129-Ж7-Р.2043-2062.

101. Ames P, Parkinson J.S. Transmembrane signaling by bacterial chemoreceptor: Escherichia coli transducers with locked signal output// Cell -1988-Vol-55-P817-826

102. Arnold W.,Rump A.,Klipp W., Priefer U.B., Puhler A. Nucleotide sequence of a 24.206-base-pair DNA fragment carrying the enterire nitrogen fixation gene cluster of Klebsiella pneumoniae// J. Mol. Biol. 1988 -Vol-203-P.715-738

103. Asliraf M. Breeding for salinity tolerance in plants.// Crit. Rev. Plant Sci.-l 994-V. 131-P. 17-42.

104. Asis C.A Jr., Kubota M., Ohta H., Arima Y.,Chebotar V.K., Tsuchiya K., Akao S. Isolation and partial characterization of endophytic diazotrophs associated with Japanese sugarcane cultivar.// Soil Sci. Nutr., 2000-V.46-№3-P.759-765.

105. Bagley S Т., Seidler R.J., Brenner D.J. Klebsiella planticola sp nov • a new species of Entrerobacteriaceae found primary in nonclinical environments.// Curr.Microbiol. -1981-Vol.6-P.105-109

106. Bashan Y. Migration of the rhizosphere bacteria Azospirillum brasilense and Pseudomonas fluorescens towards wheat roots in the soil// J. Gen Microbiol.-1986-Vol 132-P 3407-3414

107. Bashan Y., Holguin G. Inter-root movement of Azospirillum brasilense and subsequent root colonization of crop and weed seedlings growing in soil//Microb. Ecol.-1995-Vol. 29-P.269-281.

108. Bashan Y., Holguin G. Root-to-root travel of the beneficial bacterium Azospirillum brasilense//App\. Environ.Microbiol.-1994-V.60-P.2120-2131

109. Bashan Y., Levanony H. factors affecting adsorption of Azospirillum brasilense Cd to root hairs as compared with root surface of wheat// Can. J. Microbiol/-1989-V.35-P 936-944

110. Bellon G., Ounis I. The preventive treatment of recurrent respiratory infections using RU 41470 in 3008 children. //Ann. Pediatr. (Paris)-1990-Vol.37-P.535-540.

111. Bernstein L. Salt tolerance of plants // Agric. Int. Bull. 1965- №.283, USDA-P. 41

112. Bosch A., Lucena F., Pares R., Jofre J. Bacterial immunostimulant (Broncho-vaxom) versus levamisole on the humoral immune response in mice. // Immunopharmacol.-1983-Vol.5-P. 107-116.

113. Chelins M.K., Triplett E.W. Immunolocalization of dinitrogenase reductase produce by Klebsiella pneumoniae in accociation with Zea mays L. //Appl.and Environ Microbiol.-2000-Vol 66. №2-783-787

114. Choudhury P., Kumar R. Multidrug and metal-resistant strains of Klebsiella pneumoniae isolated from Penaeus monodon of the coastal water of deltae Sundaban. // Can J. Microbiol. -Vol.44.-P. 186-189.

115. Cohn J., Sessa G., Martin G.B. Innate immunity in plants. Curr. Opin. Immunol. 2001. Vol.13. N1. - P.55-62

116. Croes C.,Moens S.,Van Bastelaere E., Vanderleyden J., Michiels K. The polar flagellum mediates Azospirillum brasilense adsorption to wheat roots//J. Gen. Microbiol.-l993-Vol. 139-P 2261-2269

117. Dillewijn Pieter van, Vilchez Susana, Paz Jose A.,Ramos Juan L. Plant-dependent active biological containment system for recombinant rhizobacteria.//Environ. Microbiol.-2004-Vol.6 №l-P.88-92

118. Dixon R.A., Buck M., Drummond M., Hawkes T., Khan H, Mac Farlane S., Merrick M., Postgate J. R. Regulation of the nitrogen fixation genes in Klebsiella pneumoniae: Implication for genetic manipulation//Plant Soil. 1986.-Vol.90-P.225-233

119. El-Jklil Youssef,Karrou Mohammed, Mrabet Rachd, Benichou Mohammed. EfFet du stress salin sur la variation de certains metabolites chez Lycopersicon esculentum et Lycopersicon sheesmanu //Can. J. Plant Sci.-2002.-Vol.82-№1 -P. 177-183

120. El-Khawas H., Adachi K. Identification and quantification of auxins in culture media of Azospirillum and Klebsiella and their effect on rice roots.// Biol. Fertil. Soils -1999-Vol 28-P 377-381.

121. Epstein E , Noriyn J.D , Rush D. V. , Kingsbury R W., Kelley D.B., Cunningham G.A., Wrona A. F. Saline culture of crops; a genetic apporoach. // Sdnce. 1980. V.210. P.399-40

122. Etelvina Maria de Almeida Paula Figueira, Anna Isabel Gusmao Lima, Sofia Isabel Almeida Pereira Cadmium tolerance plasticity in Rhizobium leguminosarum bv. Viciae: glutathione as a detoxifying agent.// Can. J. Microbiol.-2005-V.51 -№1 -P.7-14

123. Fliessbach A., Martens R.,Reber H.H. Soil microbial biomass and microbial activity in soils treated with heavy metal contaminated sewage sludge // Ibid 1994-Vol 26-P 1201-1205

124. Flowrs T.J. Troke P.F., Yeo A. R. The mechanisms of salt tolerance in halophytes //Ann. Rev. Plant Physiol. 1977. V. 28.P.89-121.

125. Gadd G.M. Heavy metal accumulation by bacteria and other microorganisms //Experientia. 1990-Vol.46-P.834-840.

126. Gairola C.G., Wagner G.J., Diana J.N. Tobacco. Cd and health: abreaf review // J. Smoking-Relat. Dis. 1992-143 P.

127. Garg BK, Vyas S.P, Kathju S, Lahiri A.N. Cyamopsis tetragonoloba. Effect of saline waters on drought affekcted cluster bean.// Proc. Indian Acad. Sei. Plant Sci.-1986-V.96 №6-P.531-538.

128. Georgieva E.I., Lopez-Rodas G., Hittmair A , Feichtinger H., Brosch ^ G., Loid P. Maize embryo germination: 1. Cell cycle analysis//Planta.-1994.1. V.192-P.118-124

129. Gill K.S. Dutt S.K. Physiological aspects of salt tolerance in barley and wheat grown in coastal saline condition.//Indian J.Agr.Sci.-1987-Vol 57, №6-P.409-415

130. Glenn E., J Brown, E. Blumwald. Salt tolerance and crop potential of 4- halophytes.//Crit Rev. Plant Sei -1999-Vol.18-P.227-225

131. Glenn E., W.OLeary, W. Corolyn. Salicornia bigelovu Torr: an oilseed halophyte for seawater irrigation.// Science-1991 -Vol.251 -P. 10651067

132. Guttman D.S. Plants as models for the study of human pathogenesis.// Biotechnology Advances-2004-Vol.22-№5-P.363-382.

133. Gysi C. Konflikt. Bodens chutz Verordnung und Reblau. Schweiz.L. Abst-Weinbau-1987- Vol.l23-№ 15-P.388-394. Abstrect.

134. Haahtela K., Kari K The role of root associated K.pneumoniae in nitroden nutrition of poa pratensis and triticum aestivum as estimated by the method of 15N isotope dilution // Plant soil.-1986-Vol.90-№l-3-P.245-254

135. Harari A., Kigel j., Okon Y. Involvement of 1AA in the interaction between Azospirillum brasilense and Panicum miliaceum roots// Plant Soil.-1988-Vol. 110-P 275-282

136. Hasegawa P.M., Bressan R.A., Zhu J.-K., Bohnert H.J. plant cellularand molecular responses to high salinity// Annu Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol.-2000.-V.51.-P 463-499

137. Trends in Microbiol-1998- V.4-P. 139-144

138. Jeannin P., Magistrelli G , Goetsch L , et al. Outer membrane protein A (OmpA) a new pathogen-associated presenting cells-impact on vaccine strategies. Vaccine.-2002.-Suppl.4.-P23-27.

139. Johan H.J. Leveau and Steven E. Lindow. Utilization of the plant Hormone indol-3-acetic acid for crowth by Pseudomonas putida strain 1290// Appl. and Environ Microbiol. -2005-V.71-№5-P.2365-2371

140. Kelly J.J.,Haggblom M.,Tate R.L. Ill Ghanges in soil microbiol communitiens resulting from one time application of zinc: A laboratory microcosm study// Soil Biol, and Biochem.-1999-Vol 31-P. 1455-1465

141. Klepac-Ceraj Vanja, Bahr Michele, Crump Byron C., Teske Andreas P.,Hobbie John E.,Polz Martin F. High overall diversity and dominance of microliverse relationships in salt marsh sulphateruducing bacteria.// Environ. Microbiol.-2004-Vol.6-№7-P 686-698

142. Kozyrovskaya N., Makitruk V., Rukdashel E Nitrogen fixing Klebsiella spp. produce IAA //Biopolim Kletka-1990-V.6-P.93-96

143. Kriedemann P.E.,Sands R. Salt resistance and adaptation to root-zone hypoxia in sunflower. Austral. J. Plant.Physiol.-1984- Vol.11, №4-P.287-301

144. Levitt J. Responses of plants to environmental stresses. // Academic Press, New York., 1980. V.I.-P. 497.

145. Mass E. V. Nieman R. H Physiology of plant tolerance to salinity // In. crop tolerance to suboptimal land conditions. // Ed Jung G A American Soc. Agron. Publ 32 1978 -P.277-299.

146. Michel F.B., Dussourd d'Hinterland, Bousquet J. et al. Immunostimulation by a ribosomal vaccine associated with a bacterial cell wall adjuvant. Infect. Immun 1978-Vol.20-P.760-769

147. Mikeisen R L ,Page AL,Haghnia G H. Effect of salinity and itsTcomposition on the accumulation of selenium by alfalfa. //Plant and soil.-1988- Vol 107-№l-P.63-67.

148. Müller HE,Famng GR., Brenner D.J. Isolation of Ewingella americana from mollusks// Cur. Microbiol. 1995-Vol. 31.-P.287-290

149. Muller H.E.,Faning G.R., Brenner D.J. Isolation of Serratia Fonticola * from mollusks// Syst. Appl. microbiol. 1995-Vol. 18-P.279-284

150. Muravenko O.V., Selyakh I.O.,Kononenco N.V.,Stardnichuk I.N. Chromosome numbers and nuclear DNA contents in the red microalgae Cyanidium caldarium and three Galdieria speciea. //Eur.J. Phycol. -2001-Vol.36, P.227-232

151. Podschun R., Acktun H., Okpara J et al. Isolation of Klebsiella planticola iron newborns in neonatal ward.// J.Clin. Microbiol.-1998-Vol.36. №8-P.2331-2332.

152. Podschun R., Fischer A., Ullman U. Expression of putative virulence factors by clinical isolates of Klebsiella planticola. //Med. Microbiol.-2000.-Vol.49. №2-P.115-119.

153. Podschun R, Ullman U. Incidence of Klebsiella planticola among clinical Klebsiella isolates. // Med Microbiol.Lett.-1994- Vol.3-P.90-95.

154. Podschun R., Ullman U. Klebsiella spp. as nosocomial pathogens* epidemiology, taxonomy, typing methods and pathogenicity factors. //Clinical Microbiology Reviews. -1998- Vol.ll-№4-P. 589-603

155. Rohmer L, Guttman D.S., Dangl J Diverse evolutionary mechanisms shape the III effector virulence factor repertoire in the plant pathogen Pseudomonas syrzrtgae//Genetics-2004-l 67(3)-P. 1342-1360.

156. Rose R. Wesley, Brüser Thomas, Kissinger Jessica C., Pohlschroder Mechthild. Adaptation of protein secretion to extremely high -salt conditions by extensive use of the twin-arginine translocation pathway // Mol. Microbiol.-2002.-Vol.45-№4-P.943-950

157. Roy N.K., Srivastava A.K. Effect of presoaking seed treatment on germination and amilase activity of wheat (Triticum aestivum L) under salt stress conditions. Rachis barley and wheat newsletter -1999-Vol 18-№2-P46-51

158. Serrano R. Salt tolerance in plants and microorganisms : toxicity targets and defense responses.// Int. Rev. Cytol.-1996-V.165-P.l-52

159. Smit E., Wolters A., van Elsas S.D. Self-transmissible mercury resistance plasmids with gene-mobilizing capacity in soil bacterial population: influence of wheat root

160. Somers E., Ptacek D.,Gysegon P., Srinivasan M., Vanderleyden Z/ Azospirillum brasilense produces the auxin like phenylacetic acid bu using the key enzyme for indol-3-acetic acid biosynthesis.// Appl. and Environ. Microbiol.-2005-V.71-№4-P.1803-1830

161. Spallholz J.E. Onthe nature of selenium toxicity and carcinostatic activity IIFree radical biology and medicine-1994-Vol.l7-№l-P.45-64

162. Stead DE, Sellwood J.E, Wilson J. et al. Evaluation of a commercial microbial identification system based on fatty acid profiles for rapid, accurate identification of plant pathogenic bacteria// J. Appl. Bacterid.- 1992- Vol 72-P 315-321

163. Steenhoudt O., Vanderleyden J. Azospirillum, a free-living nitrogen-fixing bacterium closely associated with grasses: genetic, biochemical and ecological aspects.// FEMS Microbiol. Rev-2000-V.24-P.487-506

164. Takeyama H, Burgess G., Hiroaki S., Sode K., Matsumaga T. Salinity-dependent copy member increase of marine cyanobacterial endogenous plasmid // FEMS Microbiol. Lett.-1991-V.90-P.95-98

165. Tibazarwa C., Wuertz S., Mergeay M., Wyns L., van der Lelie D Regulation of the cnr cobalt and nickel resistance determinant of Ralstoma entropha (Alcaligenes entrophus) CH34// J Bacterid.-2000-V 182-№5-P.1399-1409

166. Vassilev A., Vangronsveld J., Yordanov J. Cadmium phytoextraction: Present state, biological backgrouds aud research needs./ZBulg. J. Plant Physiol.-2002-Vol.28 №34-P.68-95

167. Ventosa A.,Nieto J.J., Oreu A. Biology of moderately halophilic aerobic bacteria.//Microbiol. Mol. Biol. Rev-1998-V.62-P.504-544

168. Vivian A., Murillo J.,Jackson R.W. The roles of plasmids in phytopathogenic bacteria: Mobile arsenals? //Microbiology-2001-147-P.763-780.

169. Weimberg R. Solute adjustments in leaves of two species of wheat at two different stages of crowh in response to salinity.// Physiol. Plant-1987-V.70-P.381-388.

170. Westbrook G.L., O'Hara C.M., Roman S.B., Miller J.M. Incidence and identification of Klebsiella planticola in clinical isolates with emphasis on newborns //J.Clin.Microbiol.-2000- Vol 38- №4-P.1495-1497.

171. Yeo A.R. Salt tolerance in the halophyte Suaeda maritima L. Dum.: Intracellular compartmentation of ions. // J. Exp. Bot. -1981 V.32.-P. 487-497.

172. Yeo A.R., Yeo M.E., Flowers S.A., Flowers T.J.Screening of rice (Oriza sativa L.) genotypes for physiological characters contributing to salinity resistance, and their relationship to overall performance. Theor.Appl. Genet.-1990-V.79-P.377-384.

173. Yoav Bashan, Gina Holguin, Luz E. de Bashan. Azospirillum-plant relationships: physiological, molecular, agricultuar, and enviromental advances (1997-2003) // Can. J.Microbiol.-2004-V.50-№8-P.521-577

174. Zexun I., Wei S. Effect of cultural conditions on IAA biosynthesis by Klebsiella oxytoca SG-11//Chinese J. Appl. Environ. Biol.-2000-V6-P.66-69.

Информация о работе

Соколова, Анна Ярославна
кандидата биологических наук
Москва, 2006
ВАК 03.00.07

Диссертация

Изучение протекторного действия бактерий рода Klebsiella на газонные травы в условиях засоления почвы - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы