Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Влияние биологически активных веществ корневых выделений облепихи на различные таксономические группы микроорганизмов

ВАК РФ 03.00.07, Микробиология

Автореферат диссертации по теме "Влияние биологически активных веществ корневых выделений облепихи на различные таксономические группы микроорганизмов"

На правахрукописи

РАДУЧЕВА ЕЛЕНА АНАТОЛЬЕВНА

ВЛИЯНИЕ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ КОРНЕВЫХ ВЫДЕЛЕНИЙ ОБЛЕПИХИ НА РАЗЛИЧНЫЕ ТАКСОНОМИЧЕСКИЕ ГРУППЫ МИКРООРГАНИЗМОВ

03.00.07. - микробиология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Казань - 2005

Работа выполнена в Самарском государственном университете, Самарском военно-медицинском институте и Всероссийском научно-исследовательском ветеринарном институте.

Научные руководители

доктор ветеринарных наук, заслуженный ветеринарный врач РТ Садыков Нариман Султанович

доктор биологических наук Макурина Ольга Николаевна

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

доктор ветеринарных наук, профессор Низамов Рамзи Низамович

доктор биологических наук Коксин Владимир Петрович

Центр военно-технических проблем биологической защиты НИИ микробиологии МО РФ, г. Екатеринбург

Защита состоится ¿я^УГОДЭ В /0 На заседании диссертационного совета Д-220.012.01 при Всероссийском научно-исследовательском ветеринарном институте (420075, г. Казань, Научный городок-2 ВНИВИ).

С диссертацией можно ознакомится в научной библиотеке института.

Автореферат разослан В^^^/ь-^Л—2005 года

Ученый секретарь,

диссертационного совета к.в.н., с.н.с.

В.И. Степанов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Наиболее интересными и до настоящего времени малоизученными как в экологии, так и микробиологии являются проблемы, связанные с воздействием высших растений на окружающих их членов биоценоза. Поскольку растения не способны перемещаться в пространстве, то они должны обеспечить оптимальные условия для своего существования на одном месте: должны обладать способностью защищаться, привлекать необходимых для их жизнедеятельности организмы, ликвидировать конкурентов, активизировать и регулировать некоторые процессы метаболизма с помощью других организмов, обитающих в почве.

Под корневыми выделениями понимают выделения из живых и неповрежденных корней растений (Vancura V., 1972; Гродзинский A.M., 1991; Наумов Г.Ф., 1995; Minggang L., 1997; Головко Э.А. и др., 1999). В их состав входят разнообразные соединения; сахара (в основном моно-, дисахариды и олигосахариды), аминокислоты, пептиды, ферменты, витамины, органические кислоты, спирты, алкалоиды, глюкозиды, полифенолы, фитогормоны, углекислота, а также другие минеральные вещества. Микрофлора использует многие из них как источники питания, поэтому их концентрация на поверхности корней снижается, что изменяет условия корневого питания растений (Головко ЭА., 1984).

Метаболиты могут оказывать влияние на другие организмы, в том числе и на почвенную микрофлору, в виде ингибирования и токсического действия, в виде селекционирующего действия, в виде агентов, стимулирующих рост и развитие компонентов ризопланы и ризосферы (например, микоризообразующих грибов), в виде индукторов морфогенеза у грибов и прокариот и др. Метаболиты корневой системы' растений имеют основополагающее значение в формировании микробных комплексов ризосферы (Широких И.Г., 2003).

Большинство из этих функций растения выполняют с помощью корневых выделений. В настоящее время известны три основных типа азотфиксирующих симбиозов микроорганизмов с растениями: симбиоз цианобактерий с голосеменными, ризобий с бобовыми и симбиоз актино-мицетов с небобовыми покрытосеменными растениями. Однако в литературе имеется весьма ограниченная и разрозненная информация о возможных механизмах установления симбиотических отношений между древесными небобовыми актиноризными растениями и микросимбионтами.

Актиноризные азотфиксирующие растения могут быть использованы в народном хозяйстве при рекультивации и мелиорации земель, создании лесозащитных полос, в пищевой промышленности и медицине. К таким растениям относятся многолетние древесные и кустарниковые растения (облепиха, лох, ольха), образующие азотфиксирующие клубеньки в сим-

биозе с актиномицетами рода ВгапШа. При этом актиноризные растения увеличивают содержание азота и активируют его круговорот в почве. Клубеньковые микроорганизмы могут проявлять антагонистический эффект против многих патогенных бактерий и грибов. Значительную роль в описанном выше процессе играют корневые выделения растений. Следует отметить, однако, что практически ничего не известно о тех химических веществах, которые выделяются растениями в почву и способствуют установлению контактов макросимбионта с микросимбионтом. Кроме того, необходимо четко представлять, существует ли у растений видовая специфичность по отношению к различным видам и штаммам актиномицетов, а также - могут ли растения (благодаря химическому составу корневых выделений) избирательно ингибировать рост и развитие одних почвенных микроорганизмов (в том числе и патогенных), и активировать рост и развитие других (например, актиномицетов).

Вышеуказанные факты определяют безусловную актуальность настоящей работы.

Цель и задачи исследований. Цель работы - разработка технологии получения корневых выделений стерильно выращенной облепихи и изучение их воздействия на различные таксономические группы микроорганизмов. В задачи исследований входило: 1) получение и установление спектра биологически активных веществ корневых выделений облепихи, выращенной в стерильных условиях; 2) изучение динамики содержания веществ в корневых выделениях облепихи, инокулированной различными штаммами актиномицетов рода ВгапШа3) изучение биометрических показателей растений облепихи в процессе эксперимента; 4) определение влияния веществ корневых выделений облепихи на различные группы микроорганизмов с целью формирования симбиотических отношений между макро- и микросимбионтом.

Научная новизна. Автором впервые разработана и использована методика выращивания древесных растений в стерильных условиях, а также установлен химический состав корневых выделений стерильно выращенных растений облепихи, показана динамика содержания и биологическая активность некоторых из этих веществ в течение шести недель эксперимента (после инокуляции актиномицетами рода Жгапкга). Получены новые данные, позволяющие не только установить основы химического контакта макро- и микросимбионтов, но и предположить биохимические механизмы образования симбиотических клубеньков. Впервые проведено исследование по избирательному влиянию биологически активных веществ корневых выделений на характер роста и развития представителей различных групп микроорганизмов.

Теоретическое значение работы. Материалы, отраженные в диссертации, могут быть использованы для развития представлений о механизме

формирования симбиотических отношений в природе, в частности, между небобовыми древесными растениями и актиномицетами рода ВгапШа. Результаты диссертационной работы позволяют объяснить возможность высокоспецифического отбора необходимых для роста и развития растений микроорганизмов с помощью химических веществ корневых выделений.

Практическая значимость работы. Материалы диссертации, сформулированные в ней научные положения и выводы, показывают, что корневые выделения облепихи обладают бактериостатическим воздействием на ряд патогенных микроорганизмов и, следовательно, их можно использовать при разработке новых нехимических (биологических) средств в качестве фитодобавок в медикаментозные средства и применяться в ветеринарной практике для лечения животных.

Реализация результатов исследований. Результаты проведенных исследований по диссертации используются в учебном процессе в Самарском государственном университете, а также в Самарском военно-медицинском институте.

Апробация работы. Основные результаты и научные положения диссертации были представлены на научных конференциях Самарского государственного университета, Самарского военно-медицинского института и Всероссийского научно-исследовательского ветеринарного института.

Публикации результатов исследований. По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ, 1 тезисы, 1 рационализаторское предложение,! полезная модель.

Декларация личного участия автора. Автором в период 1991-2004 гг. проведен анализ полученных данных, их математическая обработка, подготовка иллюстративного материала и публикаций. Написание текста диссертации осуществлено автором самостоятельно. В диссертации использованы работы, написанные в соавторстве; доля личного участия автора в написании и подготовке этих публикаций составляет от 60 до 80%.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. В корневых выделениях облепихи выявлены органические вещества (фенольные соединения и фитогормоны), которые во многом определяют характер взаимодействия между макро- и микросимбионтом, а также способствуют образованию симбиотических клубеньков на корнях облепихи.

2. Вещества фенольной природы и фитогормоны, выделенные из корневых выделений облепихи, стимулируют рост и развитие актиномицетов рода ВгапШа и угнетают рост и развитие других изученных

рода ВгапШа и угнетают рост и развитие других изученных в эксперименте микроорганизмов.

3. Изученный сильноинфицирующий штамм актиномицетов способствует более сильной экспрессии биологически активных веществ облепихой.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 127 страницах, состоит из введения, 3 глав (обзора литературы, материалов и методов исследований, результатов собственных исследований), выводов, списка литературы (125 источников, из которых 35 на иностранных языках), 16 приложений. Работа иллюстрирована 25 рисунками, содержит 16 таблиц.

1. ОСОБЕННОСТИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ РАСТЕНИЙ С ПОЧВЕННЫМИ МИКРООРГАНИЗМАМИ (Обзор литературы)

В этой главе дается анализ данных литературы по качественному и количественному составу корневых выделений различных растений, о биологической роли органических веществ, продуцируемых растениями, о составе микрофлоры почвы и методах оценки роста и развития микроорганизмов, о роли некоторых биологически активных веществ в установлении симбиотических отношений между макро- и микросимбионтами, а также дается физиолого-биохимическая характеристика облепихи.

2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования проводились с 1991 по 2004 г.г. на базе Самарского государственного университета, Самарского военно-медицинского института и Всероссийского ветеринарного научно-исследовательского института.

Объектом исследований служили корневые выделения растений облепихи (ШррорИе rhamnoides), выращенных из семян в стерильных условиях по разработанной нами методике. На определенном этапе эксперимента все растения были разделены на 3 группы: 1-ая опытная группа растений облепихи, инокулированных слабоинфицирующей культурой актиномице-тов рода ЕгапЫа\ 2-ая опытная группа растений облепихи, инокулирован-ной сильноинфицирующей культурой актиномицетов рода ВгапШа; контрольная группа растений, неинфицированная актиномицетами рода ¥гапШа.

Перед посевом в стерильные сосуды семена облепихи одной географической расы и урожая одного года обрабатывали последовательной обработкой 30% Н2О2 и 0,5н КМпО4, стратифицировали и осуществляли микробиологический контроль стерильности семян. Нестерильные семена выбраковывались из опыта. Посев стерильных семян осуществляли в сосу-

ды емкостью 3 дм3, снабженные системой трубок и заполненные примерно на четверть кварцевым песком.

В качестве питательной среды использовали среду Хогланда-Арнона с микроэлементами. После посева семян проводили аэрацию, полив и еженедельный микробиологический контроль стерильности культивационной системы. В случае обнаружения контаминантной микрофлоры растения исключали из эксперимента.

К моменту внесения культуры микроорганизмов (актиномицетов рода Frankia) возраст растений составлял 5 недель. Перед инфицированием питательный раствор Хогланда-Арнона во всех группах опыта заменяли стерильной дистиллированной водой, после чего вносили суспензию актино-мицетов. В контрольные сосуды заливали стерильную дистиллированную воду. После внесения культур еженедельно (в течение 6 недель) отбирались корневые выделения растений.

Еженедельно производили отбор растений и их корневых выделений для биометрических, биохимических и микробиологических исследований.

Производили анализ таких биометрических показателей, как длина корней и стеблей, а также их масса. Подсчитывали общие длину и массу каждого растения, отношения его длины к его массе. Рассчитывали средние значения этих показателей.

В корневых выделениях по общепринятым методам определяли: количественное содержание белков, Сахаров, органических кислот, качественный и количественный состав флавоноидов, качественный состав и биологическую активность фитогормонов.

Для выяснения роли биологически активных веществ корневых выделений облепихи на различные виды микроорганизмов проведены исследования по влиянию выделенных веществ фенольной природы и фитогормо-нов на такие показатели роста и развития микроорганизмов, как урожай клеток, длительность лаг-фазы, константа скорости деления клеток, время генерации.

В эксперименте были использованы типовые культуры микроорганизмов, полученные ИБФМ РАН, г. Пущино: Escherichia coli BKM CR-170, актиномицеты рода Frankia штамм №96 и №97, Mycobacteriumfortuitum BKM Ac-1238, Sacharomyces cerevisae BKM 2549, Staphylococcus aureus (cowan I).

Для статистической обработки полученных результатов использовался стандартный метод расчета средних значений с использованием среднего арифметического и стандартного отклонения. Достоверность различий показателей роста растений и содержания различных веществ в экссудатах и корнях устанавливалась при помощи r-критерия Стьюдента.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

3.1. Биометрический анализ растений.

На основе полученных экспериментальных данных был проведен анализ биометрических показателей развития растений облепихи, инокулиро-ванных различными штаммами актиномицетов (№96, №97). Было отмечено, что интенсивность увеличения длины актиноризных растений облепихи в контрольной группе и в группе растений, инокулированных сильно-инфицирующей культурой (№97) в несколько раз выше, чем аналогичный показатель в другой опытной группе. Так, длина корня контрольных растений облепихи к шестой неделе эксперимента увеличилась в среднем в 8,7 раза, в группе растений, инокулированных сильноинфицирующей культурой - в 9,6 раза, а в слабоинфицированной группе в 3,3 раза (Р<0,001).

Длина стебля растений, инокулированных сильноинфицирующей культурой, к шестой неделе эксперимента увеличилась в среднем в 3,7 раза, а во всех остальных группах - лишь в 2 раза. Общая длина растений в контрольной группе в среднем увеличилась в 6,1 раза, в группе растений, инокулированных сильноинфицирующей культурой - в 7 раз, а в слабоин-фицированной группе растений примерно на 50%.

Динамика массы растений имела аналогичную картину. Так, масса стебля контрольной группы растений к шестой неделе эксперимента увеличилась в среднем в 1,8 раза, в группе растений, инокулированных силь-ноинфицирующей культурой - в 2,4 раза, а во второй опытной группе - в среднем в 1,5 раза. Общая масса растений контрольной группы к концу эксперимента увеличилась в среднем в 3,1 раза, в группе растений, иноку-лированных сильноинфицирующей культурой - в 3,1 раза, а во второй опытной группе - в среднем в 2,3 раза (Р<0,001).

Таким образом, установлено, что наиболее интенсивно надземная и подземная части растений развивались в опытной группе, инокулирован-ной сильноинфицирующим штаммом актиномицетов.

Рассчитанные соотношения длины растений к их массе показали, что к концу эксперимента наиболее существенно это соотношение увеличивается в группе растений, инокулированных сильноинфицирующим штаммом актиномицетов (в 2,0 раза). В другой опытной группе растений это соотношение увеличивалось в среднем лишь на 23% (Р<0,05)

Анализируя биометрические характеристики растений, свидетельствующие о морфо-физиологическом состоянии растений, установлено, что растения второй опытной группы (инокулированные сильноинфици-рующей культурой актиномицетов рода ВгапШа) имеют более благоприятные для их роста и развития условия. Данный факт можно объяснить более

интенсивными процессами фиксации азота благодаря установлению эффективных симбиотических отношений. Об этом свидетельствует большее количество симбиотических клубеньков, образованных на корнях растений облепихи второй опытной группы (в среднем 22 клубенька на одно растение). Возможность формирования большого количества клубеньков определялась увеличением (по сравнению с первой опытной группой) длины корней (в 2,2 раза) - в основном за счет появления значительного количества придаточных корней, на которых и обнаружены симбиотические клубеньки.

Таким образом, можно отметить закономерность развития растений, инокулированных сильноинфицирующей культурой актиномицетов рода ВгапШа, проявляющуюся в более интенсивном развитии как надземной, так и подземной частей этих растений, начиная с третьей недели, т.е. с момента начала контакта макро- и микросимбионтов. Сравнивая такие биометрические показатели, как массу и длину корней контрольных и опытных групп растений, можно сделать вывод о том, что общее морфо-функциональное состояние растений второй опытной группы лучше такового двух других групп растений. Так, на шестой неделе эксперимента длина корня растений второй опытной группы больше длины корней растений первой опытной группы в 2,2 раза, а масса корней второй опытной группы превышает аналогичный показатель у растений первой опытной группы примерно на 50%. Значительно большая масса корня растений второй опытной группы на шестой неделе эксперимента во многом определяется разрастанием отдельных участков корня, на которых обнаруживаются симбиотические клубеньки.

Таким образом, сильноинфицирующая культура актиномицетов на более поздних этапах развития растений облепихи способствовала более интенсивному их росту и развитию. Лучшие, по сравнению с контрольной и первой опытной группой растений, морфо-физиологические характеристики растений второй опытной группы определяются возможностью более активно использовать азот почвы за счет эффективного симбиоза акти-номицетов рода ВгапШа и облепихи.

3.2. Качественный и количественный состав корневых выделений облепихи

Изучение содержания органических кислот показало, что, начиная со 2 недели до окончания эксперимента, значения данного показателя по сравнению с нулевой точкой достоверно увеличиваются до 70% для неин-фицированных групп (рис.1).

Рис 1 Содержание органических кислот в корневых выделениях облепихи, инокулированных различными штаммами культур актиномицетов

При увеличении концентрации органических кислот в контроле, в

экспериментальных группах растений этот показатель снижается на 1015% Причем, для сильно- и слабоинфицирующих культур штаммов акти-номицетов статистически значимых различий не было

Характер отличий содержания органических кислот в корневых выделениях контрольных и опытных групп растений объяснятся тем фактом, что актиномицеты используют органические кислоты в качестве питательных веществ Поэтому в контрольной группе наблюдается постоянное увеличение содержания этих веществ в корневых выделениях, а в опытных группах растений - небольшие колебания их количеств, начиная с первой недели и до конца эксперимента (до 6 недели) Однако если для растений первой опытной группы колебания содержания органических кислот составляет не более 18%, то для растений второй опытной группы эти отличия находились в пределах 21-31% Выявленные отличия между опытными группами свидетельствуют о различных уровнях и скорости утилизации актиномицетами органических кислот корневых выделений

Кроме того, значительно меньшее количество органических кислот корневых выделений растений, инокулированных актиномицетами различных штаммов, свидетельствует об уменьшении их количества за счет снижения эффективности их синтеза растением-хозяином Это может быть необходимым для поддержания определенного рН среды (почвы), в которой функционируют микроорганизмы

Изучение содержания трех групп Сахаров (моно-, ди-, трисахаридов) показало, что наиболее значительна динамика моносахаридов как в контрольных, так и в опытных группах (рис.2).

Время эксперимента, недели , ■ контроль Ослабоинфицируюшая Исилъноинфинирующая

Рис.2. Содержание моносахаридов в корневых выделениях облепихи, инокулированныхразличными штаммами актиномщегпов

Так установлено, что в корневых выделениях контрольной группы растений по сравнению с 1 неделей отличия составили: 1,6 раза (для моносахаридов) и 42% (для дисахаридов). В то же время для опытной группы эти отличия находились в пределах, соответственно, 19-24% и 16-19%. Столь существенные различия объясняются использованием актиномице-тами Сахаров (особенно моносахаридов) в качестве одного из компонентов пищи и как необходимого источника энергии.

Анализ динамики содержания водорастворимых белков в течение всего эксперимента показал постоянное увеличение их количеств (в течение шести недель). Но, если в контроле по сравнению с нулевой точкой к шестой неделе содержание белков увеличилось в 3,2 раза, то в первой опытной группе это отличие составило 4,3 раза, а второй опытной группы - 4,6 раза.

Отсутствие статистически значимых различий в содержании белков на протяжении всего эксперимента свидетельствуют о том, что как растения, так и актиномицеты продуцируют в окружающую среду вещества белковой природы.

Таким образом, выявленные различия в содержании органических кислот, Сахаров и белков указывают на то, что обнаруженные в корневых выделениях облепихи эти биологически активные вещества не являются определяющими в установлении симбиотических отношений между стерильно выращенной облепихой и актиномицетами рода Fгankia, о чем свидетельствует отсутствие статистически значимых отличий в содержании этих

веществ между растениями, инокулированными различными штаммами актиномицетов.

Как показали эксперименты, наибольшее влияние для установления симбиотических отношений между актиномицетами и облепихой оказывают вещества фенольной природы, а также фитогормоны, содержащиеся в корневых выделениях облепихи.

При изучении динамики содержания веществ фенольной природы (водорастворимых фенолов (ВФ), олигокатехинов (ОК), свободных кате-хинов (СК), общего количества фенолов) в корневых выделениях облепихи обеих опытных групп растений была выявлена общая закономерность.

Так, на третьей и шестой неделях выращивания инокулированных актиномицетами растений были отмечены более высокие значения количества веществ по сравнению с контрольными растениями (рис.3).

При изучении биохимического состава корневых выделений облепихи были получены также лейкоантоцианы (ЛА), обладающие бактерицидной активностью в отношении контаминантной микрофлоры, препятствующей установлению симбиотических отношений.

Как установлено в эксперименте количество лейкоантоцианов в опытных группах растений по сравнению с контролем существенно уменьшает-

0 1 2 3 4 5 6 Время эксперимента, недели ■ контроль О слабошфицируюшая ■ сильдаинфицируюшая

ся (рис.4)

Рис 3 Содержание свободных катехииов в корневых выделениях облепихи, инокулированныхразличньши штаммами культурктиномицетов

1 —

0,8 0,6 0,4 0,2

0

0

2 3 4 5 6 Время эксперимента, недели

■ контроль Ислабоинфицируюшая Ясильноинфицирующая

Рис. 4. Содержаниелейкоантоцианов в корневых выделениях облепихи, инокулированныхразличными штаммами культур актиномице-тов

Так, в первые три недели эксперимента количество лейкоантоциа-нов в опытных группах растений в 2-2,5 раза было ниже, чем в контроле. При этом сила подавления выработки лейкоантоцианов зависела от штамма актиномицетов. Для слабоинфицирующих культур актиномицетов она понижалась в 1,5-2 раза, для сильноинфицирующих - в 2-2,5 раза.

После установления симбиотических отношений (6 неделя эксперимента) количество лейкоантоцианов увеличилось и уже незначительно отличилось от контроля. Это связано с тем, что в этот период значительные количества лейкоантоцианов могут быть необходимы и макро- и микросимбионту для защиты от потенциальной контаминантной микрофлоры.

Исследование биологической активности фитогормонов показало сходный характер динамики гиббереллинов (ГБ) и абсцизовой кислоты (АБК) в первые 3 недели эксперимента с незначительным увеличением их активности в группах со слабоинфицирующими штаммами актиномицетов

В последующие 3 недели активность АБК увеличилась в группах растений, инокулированных слабоинфицирующими штаммами. Этот факт свидетельствует о роли этих фитогормонов на более поздних этапах формирования симбиоза и их избирательности для слабоинфицирующих штаммов.

Наиболее выраженным влиянием обладает р-индолилуксусная кислота (ИУК) (рис.5). В ходе экспериментов оказалось, что активность ИУК возрастает для растений, инокулированных слабоинфицирующими штаммами на 1 неделе в 2 раза и 5,6 неделях эксперимента в 1,5-1,8 раз. Это, очевидно, связано с необходимостью более активного привлечения слабоинфицирующих штаммов актиномицетов к формированию симбиотических отношений.

^ и I i 3 ч

! Врем| эксперимента, недели

[■контроль Ислабоинфииирукивя ■ сатьноинфицируюивя

Рис. 5. Биологическая активность ИУК в корневых выделениях облепихи, инокулированных различными штаммами культур актиномще-тов

В группах, зараженных сильноинфицирующими штаммами акти-номицетов, активность ИУК изменялась лишь с 4 по 6 неделю эксперимента со снижением до 37%, что объясняется более высокой специфичностью сильноинфицирующих штаммов актиномицетов рода Frankia.

Таким образом, на каждом этапе установления симбиотических отношений действуют различные вещества: одни выступают в роли хемотаксиса для «нужных» и «вредных» микроорганизмов; другие функционируют как стимуляторы необходимых генов; третьи обеспечивают морфологические изменения тканей корня, обеспечивая тем самым процесс проникновения микросимбионта в корень; четвертые обеспечивают защиту симбиотического клубенька от действия чужеродных бактерий и грибов и т.д.

Именно вещества и выполняют ряд биологически важных для установления симбиотических отношений функций. Такими соединениями являются вещества фенольной природы и фитогормоны.

З.З.Влияние веществ фенольной природы и фитогормонов на основные показатели роста и развития микроорганизмов.

При изучении действия биологически активных веществ на основные группы микроорганизмов было установлено, что это влияние носит специфический характер. '

В ходе проведенных экспериментов было установлено, что фито-гормоны меняют продолжительность лаг-фазы Е. coli, M.fortuitum, S. aureus, S. cerevisae, A. frankia, увеличивая ее для нежелательных (посторонних) микроорганизмов и снижая для микроорганизмов, участвующих в симбиозе (рис.6). Так, все экстрагированные из корневых выделений обле-

пихи фитогормоны увеличивают длительность лаг-фазы М fortuitum и Е coh Причем, наиболее значительный эффект оказывает абсцизовая кислота. При добавлении в питательную среду АБК увеличивается лаг-фаза М fortuitum в 3,1 раза, а Е. coli в 4,6 раза. Гиббереллины увеличивают этот показатель несколько меньше: в случае Мfortuitum - на 55%, а в случае Е. coli - в 4,1 раз. Индолилуксусная кислота на 18% увеличивает лаг-фазу роста М fortuitum и в 1,6 раза - Е coh

IgT 50-------- . ---- _ _ '

40

М fortuitum S cerevisae Е coli St aureus A fiaiikia

■ контроль ОГБ ИИУК ПАБК

Рис. б Дпительность лаг-фазы микроорганизмов, выращенных на питательных средах, содержащих фитогормоны, экстрагированных из корневых выделений растений облепихи

При исследовании влияния фитогормонов на лаг-фазу S aureus нами не было выявлено достоверных отличий от данного показателя в контроле А в случае S cerevisae нами выявлен лишь единственный случай увеличения длительности лаг-фазы (на 44%) при добавлении в питательную среду АБК.

Все экстрагированные из корневых выделений фитогормоны приводили к статистически достоверному уменьшению длительности лаг-фазы в случае их добавления в питательную среду при культивировании А frankia Так, гиббереллины уменьшают длительность лаг-фазы на 40%, ИУК - на 25% и АБК - на 15% (Р<0,05).

Таким образом, фитогормоны корневых выделений облепихи для большинства микроорганизмов являются фактором ингибирования их роста, а в случае актином ицетов рода Frankia, наоборот, активирующими агентами.

Из фенольных соединений наиболее выражено увеличивали лаг-фазу свободные катехины и лейкоантоцианы для Е coh соответственно в 2 и 3 раза, а также водорастворимые фенолы для М fortuitum - в 1,4 раза

В остальных случаях изменение длительности лаг-фазы было незначительным

М foiturtum S cerevisae Е cob St aureus A fianlaa

■ контроль ИГБ ШИУК ОАБК

Рис 7 Время генерации микроорганизмов, выращенных на питательных средах, содержащих фитогормоны, экстрагированных из корневых выдеченийрастений облепихи

Таким образом установлено, что фитогормоны оказывают более выраженный эффект по сравнению с веществами фенольной природы на длительность лаг-фазы роста микроорганизмов

При изучении влияния фитогормонов на время генерации микроорганизмов были определены следующие закономерности Все фитогормоны уменьшали время генерации клеток актиномицетов в 1,3-2,2 раза Такие фитогормоны, как гиббереллины увеличивают время генерации клеток S cerevisae в 2 раза, S aitreus - на 40% и уменьшают этот показатель на 15% в случае Е coh и в 2,2 раза в случае A franha (рис 7)

Добавление ИУК корневых выделений облепихи в питательную среду для культивирования микроорганизмов оказывает незначительное действие на время генерации клеток М fortuitum и S cerevisae и достоверно уменьшает его для A fiankia в 1,6 раза Причем, время генерации клеток таких культур, как Е coh и S aureus под воздействием ИУК увеличивается на 40 и 23%, соответственно

Абсцизовая кислота, добавленная в питательную среду при выращивании М fortuitum S auieus и Е coh, приводит к увеличению времени генерации клеток этих культур в среднем в 1,6 раза При культивировании S cerevisae и A fiankia время генерации их клеток вод воздействием АБК достоверно уменьшалось для S cerevisae этот показатель снизился в 3,1 раза, а для A frankia на 27% (Р<0,05)

В ходе проведенных экспериментов было установлено, что все фе-нольные соединения оказывают однотипное действие на время генерации клеток использованных в опыте культур микроорганизмов. Так, они уменьшали время генерации клеток актиномицетов рода Frankia в среднем в 2 раза по сравнению с контрольными значениями и увеличивали или существенно не влияли на время генерации клеток других микроорганизмов.

Так, наибольшему изменению подверглось время генерации клеток Е. coli и S. cerevisae, которое под воздействием различных групп фенольных соединений увеличилось в среднем в 2,3 и 1,4 раза соответственно. На время генерации М. fortuitum и 5. aureus вещества фенольной природы, выделенные из корневых выделений стерильно выращенной облепихи существенного влияния не оказывали.

Сравнивая характер влияния фитогормонов и фенольных соединений на время генерации клеток исследуемых культур, оказалось, что наибольшее положительное влияние они оказывали на A. frankia, уменьшая величину этого показателя. На другие, включенные в эксперимент микроорганизмы, вещества, экстрагированные из корневых выделений облепихи вещества, оказывают достоверное негативное влияние, приводя к увеличению времени генерации клеток.

На основании полученных в ходе эксперимента результатов, установлено, что и фитогормоны и вещества фенольной природы оказывают аналогичное действие на константу скорости деления различных групп исследуемых микроорганизмов.

В ходе опытов по влиянию фитогормонов на такой показатель, как константа скорости деления клеток, выяснилось, что при добавлении в питательную среду всех видов фитогормонов происходило уменьшение величины константы скорости деления клеток для всех групп бактерий в среднем в 1,3 раза. Однако, на S. cerevisae и A. frankia эти фитогормоны оказывали противоположное действие, увеличивая этот показатель для S. cerevisae на 20% и A. frankia - на 23% (рис. 8).

Это свидетельствует о дифференцированном влиянии фитогормо-нов на прокариотические и эукариотические микроорганизмы.

В экспериментах по определению действия фенольных соединений на константу скорости деления клеток различных групп микроорганизмов обнаружилась аналогичная тенденция.

Анализируя влияние экстрагированных из корневых выделений облепихи фитогормонов и фенольных соединений на константу скорости деления клеток, установлено, что вещества фенольной природы и фитогор-моны действуют, в основном, как ингибиторы на изучаемые микроорганизмы - контаминанты и как активаторы на актиномицеты рода Frankia, что подтверждается данными по анализу урожая клеток исследованных нами групп микроорганизмов (рис. 9).

Рис. 8 Константа скорости деления микроорганизмов, выращенных на питательных средах, содержащих фитогормоны, экстрагированных из корневых выделений растений облепихи

Рис. 9. Урожай клеток микроорганизмов, выращенных на питательных средах, содержащих фитогормоны, экстрагированные из корневых выделений облепихи

При добавлении фитогормонов в питательную среду в процессе культивирования микроорганизмов была обнаружена следующая закономерность. Так, все используемые нами фитогормоны (гиббереллины, ин-

долилуксусная кислота и абсцизовая кислота) оказывают ингибирующее действие на урожай всех исследуемых микроорганизмов, кроме A frankia. Наиболее значительно это влияние проявляется в случае таких культур, как Е. coli, S. aureus и М. fortuitum. Гиббереллины уменьшают урожай клеток M.fortuitum в 1,3 раза, Е. coli - в 1,7 раза, a S. aureus ~ в 2,5 раза.

Добавление ИУК в питательную среду привело к снижению урожая клеток: М. fortuitum - в 1,6 раза, Е. coli - в 1,5 раза, a S. aureus - в 2 раза. АБК также уменьшало величину урожая клеток М. fortuitum в 2,4 раза, Е. coli - в 1,8 раза, a S. aureus - в 1,7 раза (Р<0,001).

Влияние всех фитогормонов' на уровень клеток культуры S. cerevisae проявилось также в снижении этого показателя по сравнению с контролем, но менее выраженно, чем в случае вышеуказанных культур. В среднем урожай клеток S. cerevisae снижается под влиянием фитогормонов в 1,6 раза.

При добавлении фитогормонов в питательную среду для культивирования A. frankia нами было обнаружено увеличение урожая клеток (на 50%) в случае использования гиббереллинов и на 25% - при использовании АБК. ИУК достоверных отличий на урожай клеток A. frankia не оказывает.

Как установлено в эксперименте все группы фенольных соединений оказывали несущественное стимулирующее влияние на урожайность акти-номицетов рода Frankia.

В то же время урожай клеток Е coli при добавлении в питательную среду всех групп фенольных соединений уменьшался в среднем в 2 раза по сравнению с контролем, а в случае культуры S. aureus - в 2, 5 раза (Р<0,001). Урожай клеток M.fortuitum снижался практически в 2 раза под влиянием веществ фенольной природы за исключением случая добавления олигокатехинов. В этом случае урожай достоверно не отличается от такового в контрольной группе. Лейкоантоцианы уменьшали урожай клеток S. cerevisae примерно в 1,3 раза, а водорастворимые фенолы увеличивали его в 1,4 раза. Свободные катехины достоверно не оказывали влияния на урожай клеток S. cerevisae. Следует отметить, все группы фенольных соединений оказывают незначительное стимулирующее действие на величину урожая клеток культуры A. frankia.

Таким образом, большинство обнаруженных и выделенных из корневых выделений растений веществ фенольной природы оказывают инги-бирующее действие на урожай клеток микроорганизмов за исключением А. frankia и в некоторых случаях (водорастворимые фенолы) - S. cerevisae.

Проведя сравнительный анализ значений урожая клеток всех исследованных культур микроорганизмов в случае добавления в их питательные среды веществ фенольной природы и фитогормонов, экстрагированных из корневых выделений облепихи, оказалось, что фитогормоны являются бо-

лее сильными ингибиторами роста и развития микроорганизмов, за исключением A.frankia.

Таким образом, выявлено высокоизбирательное действие фитогормо-нов и веществ фенольной природы, выделенных из корневых выделений облепихи на различные группы микроорганизмов. Это обусловлено их влиянием на основные параметры жизнедеятельности эу- и прокариотов для стимуляции полезных микроорганизмов и ингибиции контаминантной микрофлоры.

ВЫВОДЫ

1. В составе корневых выделений стерильно выращенных растений облепихи, инокулированных различными штаммами актиномицетов рода Frankia и в контрольной группе растений обнаружены такие биологически активные вещества, как органические кислоты, водорастворимые белки, сахара (моно-, ди- и трисахариды), вещества фенольной природы (водорастворимые фенолы, свободные катехины, олигокатехины, лейкоантоцианы) и фитогормоны (гиббереллины, абсцизовая кислота, индолилуксусная кислота).

2. Содержание органических кислот, водорастворимых белков и различных групп Сахаров в корневых выделениях облепихи на протяжении всего эксперимента изменился незначительно и определяется возрастом растений и штаммом инфицирующих культур.

3. Биометрический анализ контрольной и опытных групп растений облепихи показал, что с первой по шестую недели эксперимента наблюдается неуклонное увеличение массы и длины растений, однако, интенсивность роста и развития растений контрольной группы и группы растений, инокулированных сильноинфицирующей культурой, в среднем в 9 раз выше, чем аналогичный показатель другой опытной группы растений. К шестой неделе эксперимента на корнях облепихи, инокулиро-ванной слабоинфицирующим штаммом обнаруживалось в среднем 4 симбиотических клубенька, а на корнях растений, инокулированных сильноифицирующим штаммом - 22 клубенька. На корнях контрольных растений симбиотические клубеньки обнаружены не были.

4. Большинство фитогормонов и веществ фенольной природы корневых выделений облепихи оказывают ингибирующее действие на рост и развитие таких культур микроорганизмов, как М. fortuitum и Е. coli, о чем свидетельствуют достоверные отличия от контроля таких показателей, как длительность лаг-фазы, урожай клеток, время регенерации и константа скорости деления клеток.

5. Все выделенные из корневых выделений растений облепихи фитогор-моны и фенольные соединения оказывают негативное воздействие на такие характеристики роста и развития культур S. aureus и S. cerevisae,

как урожай клеток, время генерации, достоверно уменьшая первый из них и увеличивая второй.

6. Большинство выделенных из корневых выделений растений облепихи фитогормонов и веществ фенольной природы улучшают (по сравнению с контролем) основные характеристики роста и развития актиномицетов рода Frankia (уменьшают длительность лаг-фазы, уменьшают время генерации, увеличивают константу скорости деления клеток).

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Радучева ЕА., Макурина О.Н. Влияние симбиотических взаимоотношений актиноризных растений и актиномицетов рода Frankia на процессы самоочищения почвы от биологического загрязнения // Сб. тезисов и статей XXXVII науч-практич. конф. научно-пед. состава СамВМИ. - 2004. -С. 355.

2. Радучева ЕА, Макурина О.С. Участие фитогормонов экссудатов облепихи в установлении симбиотических отношений между этим растением и актиномицетами рода Frankia II Актуальные проблемы биологии: сб. научных работ. -Томск. - 2004. Т.3,№1.-С. 196-197.

3. Радучева Е.А. Метод выращивания растений в стерильных условиях // Актуальные проблемы биологии: сб. научных работ. -Томск. - 2004. Т.4, №1. - С. 78.

4. Радучева Е.А., Макурина О.Н. Изучение влияния биологически активных веществ, выделяемых корнями облепихи на Esherichia coli II Актуальные вопросы современной медицины. - Самара. -2004. Т. И. - С. 270-272.

5. Радучева ЕА, Макурина О.Н. Конструирование устройства для выращивания растений в стерильных условиях // Актуальные вопросы современной медицины. - Самара. -2004. Т. II. - С. 272-274.

6. Радучева Е.А., Садыков Н.С. Изучение влияния корневых выделений облепихи, выращенной в стерильных условиях, на про- и эукариотические микроорганизмы // Ветеринарный врач. -Казань. 2005.

7. Радучева Е.А. Рационализаторское предложение «Микробокс для изучения макро- и микросимбионтов» №399 от 22.10.2003.

8. Радучева ЕА, Макурина О.Н., Садыков Н.С. Патент на полезную модель «Сосуд для культивирования растений в стерильных условиях» №43119.

Подписано к печати 21.03.05 Формат 60x84/16

Заказ 40 Тираж 100 экз. Усл. печ. л. 1,0

Бумага офсетная Печать RISO

Центр информационных технологий КГАВМ 420074, Казань, Сибирский тракт, 35

?

'' tt\ \

« í Í 5! 1

l «I

I & * 1

» *• J

n *

s

933

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Радучева, Елена Анатольевна

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОСОБЕННОСТИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ РАСТЕНИЙ С

ПОЧВЕННЫМИ МИКРООРГАНИЗМАМИ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ).

1.1. Корневые выделения растений и их биологическая роль.

1.2. Симбиотические отношения между макро- и микросимбионтами.

1.3. Биологически активные вещества.

1.4. Микрофлора почвы.

1.5. Методы оценки роста и развития микроорганизмов.

1.6. Общая характеристика древесного растения облепихи.

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

2.1. Объект исследования.

2.2. Методика проведения эксперимента.

2.3. Методы исследования.

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.

3.1. Биометрический анализ растений.

3.2. Содержание водорастворимых белков в корневых выделениях облепихи.

3.3. Содержание органических кислот в корневых выделениях облепихи

3.4. Содержание моно-, ди- и трисахаридов в корневых выделениях облепихи.

3.5. Содержание веществ фенольной природы в корневых выделениях облепихи.

3.6. Биологическая активность фитогормонов корневых выделений облепихи.

3.7. Влияние веществ фенольной природы и фитогормонов, экстрагированных из корневых выделений облепихи, на длительность лаг-фазы различных культур микроорганизмов.

3.8. Влияние фитогормонов и веществ фенольной природы на урожай клеток различных культур микроорганизмов.

3.9. Влияние фитогормонов и веществ фенольной природы, экстрагированных из корневых выделений облепихи, на время генерации различных культур микроорганизмов.

3.10. Влияние фитогормонов и веществ фенольной природы, экстрагированных из корневых выделений облепихи, на константу скорости деления клеток различных культур микроорганизмов.

ГЛАВА 4. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ.

ВЫВОДЫ.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Влияние биологически активных веществ корневых выделений облепихи на различные таксономические группы микроорганизмов"

Актуальность темы. Наиболее интересными и до настоящего времени малоизученными как в экологии, так и микробиологии являются проблемы, связанные с воздействием высших растений на окружающих их членов биоценоза. Поскольку растения не способны перемещаться в пространстве, то они должны обеспечить оптимальные условия для своего существования на одном месте: должны обладать способностью защищаться, привлекать необходимых для их жизнедеятельности организмы, ликвидировать конкурентов, активизировать и регулировать некоторые процессы метаболизма с помощью других организмов, обитающих в почве.

Под корневыми выделениями понимают выделения из живых и неповрежденных корней растений (Vancura V., 1972; Гродзинский A.M., 1991; Наумов Г.Ф., 1995; Minggang L., 1997; Головко Э.А. и др., 1999). В их состав входят разнообразные соединения: сахара (в основном моно-, дисахариды и олигоса-хариды), аминокислоты, пептиды, ферменты, витамины, органические кислоты, спирты, алкалоиды, глюкозиды, полифенолы, фитогормоны, углекислота, а также другие минеральные вещества. Микрофлора использует многие из них как источники питания, поэтому их концентрация на поверхности корней снижается, что изменяет условия корневого питания растений (Головко Э.А., 1984).

Метаболиты могут оказывать влияние на другие организмы, в том числе и на почвенную микрофлору, в виде ингибирования и токсического действия, в виде селекционирующего действия, в виде агентов, стимулирующих рост и развитие компонентов ризопланы и ризосферы (например, микоризообразующих грибов), в виде индукторов морфогенеза у грибов и прокариот и др. Метаболиты корневой системы растений имеют основополагающее значение в формировании микробных комплексов ризосферы (Широких И.Г., 2003).

Большинство из этих функций растения выполняют с помощью корневых выделений. В настоящее время известны три основных типа азотфикси-рующих симбиозов микроорганизмов с растениями: симбиоз цианобактерий с ловиях; 2) изучение динамики содержания веществ в корневых выделениях облепихи, инокулированной различными штаммами актиномицетов рода Frankia; 3) изучение биометрических показателей растений облепихи в процессе эксперимента; 4) определение влияния корневых выделений облепихи на различные группы микроорганизмов с целью формирования симбиотических отношений лежду макро- и микросимбионтом.

Научная новизна. Автором впервые разработана и использована методика выращивания древесных растений в стерильных условиях и установлен химический состав корневых выделений стерильно выращенных растений облепихи, а также показана динамика содержания и биологическая активность некоторых из этих веществ в течение шести недель эксперимента (после инокуляции акти-номицетами рода Frankia). Получены новые данные, позволяющие установить основы химического контакта макро- и микросимбионтов. Проведены уникальные исследования по изучению избирательности действия различных химических компонентов корневых выделений облепихи на различные виды микроорганизмов. Впервые проведено исследование по избирательности влияния веществ корневых рыделений облепихи на различные таксономические группы микроорганизмов.

Теоретическое значение работы. Материалы, отраженные в диссертации, могут быть использованы для развития представлений о механизме формирования симбиотических отношений в природе, в частности, между небобовыми древесными растениями и актиномицетами рода Frankia. Результаты диссертационной работы позволяют объяснить возможность высокоспецифического отбора необходимых для роста и развития растений микроорганизмов с помощью химических веществ корневых выделений.

Практическая значимость работы. Материалы диссертации, сформулированные в ней научные положения и выводы, показывают, что корневые выделения облепихи обладают бактериостатическим воздействием на ряд патогенных микроорганизмов и, следовательно, их можно использовать при разработке новых нехимических (биологических) средств в качестве фитодобавок в голосеменными, ризобий с бобовыми и симбиоз актиномицетов с небобовыми покрытосеменными растениями. Однако в литературе имеется весьма ограниченная и разрозненная информация о возможных механизмах установления симбиотических отношений между древесными небобовыми актиноризными растениями и микросимбионтами.

Актиноризные азотфиксирующие растения могут быть использованы в народном хозяйстве при рекультивации и мелиорации земель, создании лесозащитных полос, в пищевой промышленности и медицине. К таким растениям относятся многолетние древесные и кустарниковые растения (облепиха, лох, ольха), образующие азотфиксирующие клубеньки в симбиозе с актиномицета-ми рода Frankia. При этом актиноризные растения увеличивают содержание азота и активируют его круговорот в почве. Клубеньковые микроорганизмы могут проявлять антагонистический эффект против многих патогенных бактерий и грибов. Значительную роль в описанном выше процессе играют)корневые выделения растений. Следует отметить, однако, что практически ничего не известно о тех химических веществах, которые выделяются растениями в почву и способствуют установлению контактов макросимбионта с микросимбионтом. Кроме того, необходимо четко представлять, существует ли у растений видовая специфичность по отношению к различным видам и штаммам актиномицетов, а также - могут ли растения (благодаря химическому составу корневых выделений) избирательно ингибировать рост и развитие одних почвенных микроорганизмов (в том числе и патогенных), и активировать рост и развитие других (например, актиномицетов).

Все вышесказанно^ и обусловливает безусловную актуальность настоящей работы.

Цель и задачи исследований. Цель работы — разработка технологии получения корневых выделений стерильно выращенной облепихи и изучение их воздействия на различные таксономические группы микроорганизмов. В задачи исследований входило: 1) получение и установление спектра биологически активных веществ корневых выделений облепихи, выращенной в стерильных усмедикаментозные средства и применяться в ветеринарной практике для лечения животных.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. В корневых выделениях облепихи выявлены органические вещества (фенольные соединения и фитогормоны), которые во многом определяют характер взаимодействия между макро- и микросимбионтом, а также способствуют образованию симбиотических клубеньков на корнях облепихи.

2. Вещества фенольной природы и фитогормоны, выделенные из корневых выделений облепихи, стимулируют рост и развитие актиномицетов рода Frankia и угнетают рост и развитие других изученных в эксперименте микроорганизмов.

3. Изученный сильноинфицирующий штамм актиномицетов способствует более сильной экспрессии биологически активных веществ облепихой.

Заключение Диссертация по теме "Микробиология", Радучева, Елена Анатольевна

ВЫВОДЫ

1. В составе корневых выделений стерильно выращенных растений облепихи, инокулированных различными штаммами актиномицетов рода Frankia и в контрольной группе растений обнаружены такие биологически активные вещества, как органические кислоты, водорастворимые белки, сахара (моно-, ди-, трисахариды), вещества фенольной природы (водорастворимые фенолы, свободные катехины, олигокатехины, лейкоантоцианы) и фитогормоны (гиббереллины, абсцизовая кислота, индолилуксусная кислота).

2. Содержание органических кислот, водорастворимых белков и различных групп Сахаров в корневых выделениях облепихи на протяжении всего эксперимента изменился незначительно и определяется возрастом растений и штаммом инфицирующих культур.

3. Биометрический анализ контрольной и опытных групп растений облепихи показал, что с первой по шестую недели эксперимента наблюдается неуклонное увеличение массы и длины растений, однако, интенсивность роста и развития растений контрольной группы и группы растений, инокулированных сильноинфицирующей культурой, в среднем в 9 раз выше, чем аналогичный показатель другой опытной группы растений. К шестой неделе эксперимента на корнях облепихи, инокулированной слабоинфицирующим штаммом обнаруживалось в среднем 4 симбиотических клубенька, а на корнях растений, инокулированных сильноифицирующим штаммом — 22 клубенька. На корнях контрольных растений симбиотические клубеньки обнаружены не были.

4. Большинство фитогормонов и веществ фенольной природы корневых выделений облепихи оказывают ингибирующее действие на рост и развитие таких культур микроорганизмов, как М. fortuitum и Е. coli, о чем свидетельствуют достоверные отличия от контроля таких показателей, как длительность лаг-фазы, урожай клеток, время регенерации и константа скорости деления клеток.

5. Все выделенные из корневых выделений растений облепихи фитогормоны и фенольные соединения оказывают негативное воздействие на такие характеристики роста и развития культур S. aureus и S. cerevisae, как урожай клеток, время генерации, достоверно уменьшая первый из них и увеличивая второй.

6. Большинство выделенных из корневых выделений растений облепихи фито-гормонов и веществ фенольной природы улучшают (по сравнению с контролем) основные характеристики роста и развития актиномицетов рода Frankia (уменьшают длительность лаг-фазы, уменьшают время генерации, увеличивают константу скорости деления клеток).

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Радучева, Елена Анатольевна, Казань

1. Агре Н.С. Систематика термофильных актиномицетов / Н.С. Агре. -Пущино, 1986.-131 с.

2. Антипчук А.Ф. Экологические аспекты селекции ризобий и повышение эффективности симбиоза/ А.Ф. Антипчук// Физиология и биохимия культурных растений. — 1994. -26, №4. — С. 315-333.

3. Антипчук А.Ф. Пектинолитическая активность ризобий и ее роль в формировании эффективного симбиоза / А.Ф. Антипчук, Е.И. Андреюк // Микробиол. журн. 1997. - 59, №3. - С. 59-65.

4. Бабьева И.П. Биология почв. Учеб. / И.П. Бабьева, Г.М. Зенова. -М.: Изд-во Моск. ун-та, 1989. 336 с.

5. Берестецкий О.А. Модифицированный метод накопительных культур для выделения симбиотрофных азотфиксирующих микроорганизмов / О.А. Берестецкий, Н.К. Шерстобоев, Е.В. Шерстобаева, В.Ф. Патыка // Микробиологический журнал. 1986. - Т. 48, №2. - С. 85-88.

6. Варфоломеев С.А. Фитогормоны и их роль в повышении эффективности бобо-ризобиального симбиоза / С.А. Варфоломеев. Калуга, 1992. - 19 с.

7. Галактионов С.Г. Биологически активные / С.Г. Галактионов. — Киев, Наука, 1988. 79с.

8. Глаголева О.Б. Формирование эндосимбиоза между корнями рапса и азотфиксирующими ризосферными бактериями / О.Б. Глаголева, Е.С. Лоба-кова, Н.Ю. Ковальская, Т.Г. Корженевская, М.М. Умаров // Доклады Академии наук. 1998. -Т. 362, №2. - С. 283-285.

9. Головко Э.А. Аллелопатия культурных растений в аспекте проблем агрофитоценологии / Э.А. Головко, Т.М. Беляновская, И.И. Воробей // Физиология и биохимия культурных растений.— 1999. — 31, №2 — С. 103-114.

10. Головко Э.А. Микроорганизмы в аллелопатии высших растений / Э.А. Головко. — Киев: Наукова думка, 1984. 199 с.

11. Головко Э.А. Аллелопатичш i симбютичш особбливост! люпину при р1зних piBHHx азотного живления / Э.А. Головко, С.В. Пида, I.M. Бутниць-кий // Физиология и биохимия культурных растений. — 1997. — 29, №4. — С. 293299.

12. Горобец С.А. Динамика органического вещества в перлите при выращивании в монокультуре капусты Хабинской в искусственных условиях / С.А. Горобец, Л.С. Середюк // Сб. науч трудов. Киев: Наукова думка, 1982. — С. 152-164.

13. Гродзинский A.M. Аллелопатия растений и почвоутомление / A.M. Гродзинский. — Киев: Наукова думка, 1991- 429 с.

14. Гродзинский A.M. Краткий справочник по физиологии растений / A.M. Гродзинский, Д.М. Гродзинский. Киев: Наукова думка, 1973. — 576с.

15. Гудвин Т. Введение в биохимию растений / Т. Гудвин, Э. Мерсер. Т.2. М.: Мир, - 1986. - 224 с.

16. Дерфлинг К. Гормоны растений. Системный подход. / К. Дерфлинг. -М.: Мир, 1985.-304 с.

17. Добровольская Т.Г. Структура бактериальных сообществ / Т.Г. Добровольская, Д.Г. Звягинцев. — М.: Академкнига, 2002. 283 с.

18. Добровольский Г.В. Почва, микробы и азот в атмосфере / Г.В. Добровольский, М.М. Умаров // Природа. —2004. — №6. -С. 15-22.

19. Досон Р. Справочник биохимика / Р. Досон, Д. Элиот У, К. Джонс. — М.: Мир, 1991.-466 с.

20. Дурынина Е.П. Почвенные фитопатогенные грибы / Е.П. Дурынина, JI.JI. Великанов. Изд-во Моск. ун-та, 1984. - 107 с.

21. Ермаков А.И. Методы биохимического исследования растений /А.И. Ермаков, В.В. Арасимович, Н.П. Ярош и др. — JL: Колос, 1972, — 456 с.

22. Жадамбаагийн Н. Динамика популяций редких родов актиномицетов в пустынной почве Монголии / Н. Жадамбаагийн, Г.М. Зенова, Н.А. Ман-чурова, В.К. Шильникова // Почвоведение. 2003. - №10. - С. 1235-1238.

23. Запрометов М.Н. Фенольные соединения / М.Н Запрометов. — М.: Наука, 1993.-272 с.

24. Запрометов М.Н. Фенольные соединения и их роль в жизни растения. / М.Н. Запрометов. — М.: Наука, 1996. — 45с.

25. Звягинцев Д.Г. Почва и микроорганизмы / Д.Г. Звягинцев. Изд-во Моск. унив-та, 1987. - 256 с.

26. Звягинцев Д.Г. Экология актиномицетов / Д.Г. Звягинцев, Г.М. Зенова. М.: ГЕОС, 2001. - 253 с.

27. Звягинцев Д.Г. Экология актиномицетов / Д.Г. Звягинцев, Г.М. Зенова. М.: ГЕОС, 1999. - 280 с.

28. Зенова Г.М. Почвенные актиномицеты / Г.М. Зенова. — М.: Изд-во МГУ, 1992.-76 с.

29. Зенова Г.М. Разнообразие актиномицетов в наземных экосистемах / Г.М. Зенова, Д.Г. Звягинцев. М.: Изд-во МГУ, 2002. - 132 с.

30. Зенова Г.М. Экология почвенных олигоспоровых актиномицетов / Г.М. Зенова, Н.В. Михайлова, Д.Г. Звягинцев // Почвоведение. 2001. — №7. — С. 959-868.

31. Зыков М.П. Потенциально-патогенные микобактерии и лабораторная диагностика микобактериозов / М.П. Зыков, Т.Б. Ильина. — М.: Медицина, 1978.-176 с.

32. Калакуцкий JI.B. /Симбиотическая азотфиксация у небобовых растений и ее практическое применение // JI.B. Калакуцкий, А.Н. Парийская //Сельскохозяйственная биология. — 1984. № 1. — С. 93-101.

33. Калакуцкий JI.B. Развитие актиномицетов /JI.B. Калакуцкий, Н.С. Агре. — АН СССР, Инс-т микробиологии. — М.: Наука, 1977. — 285 с.

34. Калакуцкий JI.B. Актиномицеты и высшие растения / JI.B. Калакуцкий, JI.C. Шарая // Успехи микробиологии. — 1990. Вып 2. — С. 26-65.

35. Карпунина JI.B. Изучение влияния агглютининов Rhizobium leguminosarum 252 на активность некоторых ферментов растительной клетки / JI.B. Карпунина, Е.Ф. Соболева // Микробиология. 2001. - Т.70, №3. - С. 348351.

36. Кириченко Е.В. Взаимоотношения бобовых растений и клубеньковых бактерий на уровне доконтактных взаимодействий при формировании азотфиксирующих систем / Е.В. Кириченко // Физиология и биохимия культурных растений. 2002. -Т.34, №2. - С. 95-99.

37. Ковальская Н.Ю. Формирование искусственного азотфиксирующе-го симбиоза у растений рапса (Brassika Napus var. Napus) в нестерильной почве

38. Н.Ю. Ковальская, Е.С. Лобакова, М.М. Умаров // Микробиология. — 2001. — Т. 70,№5,-С. 701-708.

39. Ковальская Н.Ю. Формирование искусственного азотфиксирующе-го симбиоза у растений рапса (Brassica napus var. napus) в нестерильной почве / Н.Ю. Ковальская, Е.С. Лобакова, М.М. Умаров // Микробиология. — 2001. — Т. 70,№5.-С. 701-708.

40. Коннова С.А. Полисахаридные комплексы, выделяемые Azospirillum brasilense, и их возможная роль во взаимодействии бактерий с корнями пшеницы / С.А. Коннова, И.М. Скворцов, О.Е Макаров, Р.Н. Прохорова // Микробиология. 1995. - Т. 64, №6. - С. 762- 768.

41. Коротяев А.И. Медицинская микробиология, иммунология и вирусология / А.И. Коротяев, С.А Бабичев. — СПб.: Специальная литература, 1998. — 399 с.

42. Кочемасова З.Н. Санитарная микробиология и вирусология / З.Н. Кочемасова, С.А. Ефремова, A.M. Рыбакова. — М.: Медицина, 1987. — 352 с.

43. Кретович В.А. Биохимия усвоения азота воздуха растениями / В.А. Кретович. М.: Наука, 1994. - 164 с.

44. Кулаева О.Н. Новейшие достижения в изучении механизма действия гормонов / О.Н. Кулаева, О.С. Прокопцева // Биохимия. 2004. - Т. 69, Вып.З.-С. 293-310.

45. Кураков А.В. Особенности перспективного заселения ризопланы микроскопическими грибам / А.В. Кураков, Н.В. Костина // Микробиология. — 2001. Т.70, №2. - С. 204-214.

46. Ли Ю.В. Применение сукцессионного подхода для выделения из почвы антибиотически активных культур актиномицетов / Ю.В. Ли, А.А. Лихачева, И.В Алферова // Почвоведение 2002. - №8 - С. 997-1001.

47. Литинская Т.К. Корни растений — от клеток к системам: 14-й Лонг Эштонский Междунар. симп. (13-15 сент., Бристоль, Великобритания / Т.К. Литинская // Физиология растений. — 1996. —43, №4. — С. 567-574.

48. Лущак В.И. Окислительный стресс и механизм защиты от него у бактерий / В.И. Лущак // Биохимия. 2001. -Т.66, Вып. 5. - С. 592-609.

49. Макурина О.Н. Химия белка / О.Н. Макурина, Ю.П. Фролов. — Самара, 1999. 47 с.

50. Максимов И.В. Гормональный баланс в проростках пшеницы, инфицированных Tilletis cariens / И.В. Максимов, P.M. Ганиев, P.M. Хайруллин, Ф.М. Шакирова // Микология и фитопатология. 2003. — Т. 37, Вып. 4. — С. 6469.

51. Максютова Н.Н. Сравнительное исследование действия абсцизовой кислоты и сАМР на синтез белков зерновок пшеницы в условиях засухи / Н.Н. Максютова, Л.В. Викторова // Биохимия. 2003. -Т. 68, Вып. 4. С. 523-537.

52. Махлаюк В.П. Лекарственные растения в народной медицине / В.П. Махлаюк. — М.: Медицина, 1967. — 560 с.

53. Меркис А.И. Ауксин и рост растений / А.И. Мер кис. — Вильнюс: 1982.-199с.

54. Мишустин Е.Н. Микробиология / Е.Н. Мишустин, В.Т. Емцев. — М.: Агропромиздат, 1987. — 368 с.

55. Мишустин Е.Н. Ассоциации почвенных микроорганизмов / Е.Н. Мишустин. М.: Наука, 1975. - 107 с.

56. Мишустин Е.Н. Почвенные организмы как компоненты биогеоценоза / Е.Н. Мишустин. — М.: Наука, 1984. -246 с.

57. Муромцев Г.С. Гиббереллины / Г.С.Муромцев, В.Н. Агнистова. — М.: Наука, 1984. -208 с.

58. Наумов Г.Ф. О значении биостимуляции семян зернобобовых культур в повышении эффективности бобово-ризобиального симбиоза / Г.Ф. Наумов // 9-й Баховский коллоквиум по азотфиксации. Тез. докл. — Пущино: Б. и., 1995.-С. 110.

59. Носков Н.М. Почва — важнейший резервуар сибирской язвы / Н.М. носков. Ученые записки Кабардино-Балкарского университета, 1967. — с. 105107.

60. Образова М.Х Структура микробного комплекса в прикорневой зоне ячменя / М.Х Образова., JI.M. Полянская, Д.Г. Звягинцев // Микробиология. 1999.-Т. 68, №1.-С. 127-133.

61. Печуркин Н.С. Популяционная микробиология / Н.С. Печуркин. — Новосибирск, 1978. 277 с.

62. Покровский В.И. Медицинская микробиология / В.И. Покровский, O.K. Поздеев. -М.: ГЭОТАР, Медицина, 1999. 1200 с.

63. Покровский В.И. Энтеробактерии. Руководство для врачей / В.И. Покровский — М.: Медицина, 1985. — 321с.

64. Полевой В.В. Фитогормоны / В.В. Полевой. Л.: Издательство ЛГУ, 1982.-248 с.

65. Поляков А.А. Почва как потенциальный источник инфекции при сибирской язве / А.А. Поляков, И.Н. Преснов // Сибирская язва в СССР и перспективы ее ликвидации. — М.: 1968. — С. 48-49.

66. Пшеничная Л.А. Фенольные соединения фитопатогенных грибов / Л.А. Пшеничная, Н.П. Занкевич. — Микробиология и биотехнология на рубеже 21 столетия: материалы междунар. конференции. Минск, 1-2 июня, 2000 — Минск: 2000.-С. 130-131.

67. Работнов Т.А. Ольха как азотособиратель / Т.А. Работнов., Я.А Меднис. // Природа. 1936. - № 6. - С. 94-99.

68. Рабухин А.Е. Микобактериоз, вызванный М. Fortuitum / А.Е. Рабу-хин Н.М. Макаревич, Д.Я Баканова. -"Пробл. туб.". 1973. -№10. - С. 78-80.

69. Райе Э. Аллелопатия / Э. Райе. М.: Мир, 1978. - 392 с.

70. Родынюк И.С. Азотфиксирующая способность симбиотических бактерий в ризосфере (небобовых) растений и почве. — В кн.: использование микроорганизмов в сельском хозяйстве и промышленности / И.С. Родынюк, Л.Ю. Косинова. Новосибирск, 1982. - С. 10-14.

71. Рунков Л.В. Фитогормоны — регуляторы роста бактерий / Л.В. Рун-ков. -М.: Наука, 1980. 151 с.

72. Самсонов С.К. В союзе с микробами / С.К. Самсонов // Новое в жизни, науке, технике. Серия «Биология», №6, — М.: Знание, 1990. -64с.

73. Семак Н.Н. Зависимость агглютинации Azospirillum brasilense sp.7 лектином пшеницы от фазы роста культуры / Н.Н. Семак, В.Ю. Матвеев, В.И. Панасенко, В.В. Котусов // Прикладная биохимия и микробиология. — 1986. — Т.22, №3. — С. 396-399.

74. Семионова Н.А. Структурно-функциональное разнообразие бактериальных комплексов различных типов почв / Н.А. Семионова, Л.В. Лысак, М.В. Горленок, Д.Г Звягинцев // Почвоведение — 2002. №4. - С. 453-464.

75. Солдатенков С.В. Методы биохимического исследования растений / С.В. Солдатенков, Т.А. Мазурова; Ред. А.И. Ермакова Колос, 1972. - С. 210215.

76. Сорокина JI.E. Сукцессионные изменения таксономического состава актиномицетов дерно-подзолистой почвы / JI.E. Сорокина, Г.М. Зенова, П.А. Кожевин // Микробиология. 1991. - Т. 60, №60. - С. 165-171.

77. Сыбанбаева М.А. Влияние выбросов теплоэнергоисточников на микробиологические показатели почвы / Сыбанбаева М.А., Сулейменова Ж.Б. // Успехи медицинской микологии. М.: Национальная Академия Микологии. — 2004.-Т.З.-С.118-119.

78. Тихонович И.А. Создание высокоэффективных микробиорасти-тельных систем / И.А. Тихонович // Сельско-хозяйственная биология. Серия биология растений. — 2001. — №1. — С. 28-33.

79. Фролов Ю.П. Математические методы в биологии / Ю.П. Фролов. — Куйбышев: КуГУ, 1978. 83 с.

80. Широких И.Г. Актиномицеты в ризосфере ячменя на сильнокислой дерно-подзолистой почве / И.Г. Широких, Г.М. Зенова, Д.Г. Звягинцев // Микробиология. 2002. - Т. 71, №4. - С. 533-537.

81. Шлегель Г. Общая микробиология / Г. Шлегель. М: Мир. 1972. -С. 175-183.

82. Armitage J.P. Schmitt Bacterial chemotaxis: Rhodobacter sphaeroides and Sinorhizobium meliloti variations on a theme? / J.P. Armitage, R. Schmitt // Microbiology. - 1997. - 143, №12. - P. 3671-3682.

83. Backer D.A. Accumulative listing of isolated Frankiae the symbiotic, nitrogen fixing Actinomycetes / D.A. Backer // Actinomycetes. 1982. -№ 17. - P. 35.

84. Becking I.H. Tranciaceae fam. nov (Actynomycetales) with one new combination and six species of the genus Frankia Brunchorst 1886 / I.H. Becking // Int. J. Syst. Bact. 1970. - № 20. P. -201.

85. Becking I.H. Bergey's manual of determinative bacteriology. / I.H. Becking// 8 th. Ed R.E. Buchanan, N.E. Gibwink Co, 1974, -p. 701.

86. Bonner H. Liberation of organic substances from higher plant and tier role in the soil sickness problem / H. Bonner // Bot. Rev. 1960. - 26, P. 393-424.

87. Brewin N.J. Development of the legume root nodule / N.J Brewin // Annu. Rev. Cell biol. 1991. - V.7. - P. 191-226.

88. Demial Arnold L. Microbial biotechnology / Demial Arnold L. // Trends Biotechnol. 2000. - 18, № 1. - P. 26-31.

89. Fan Xiao-ming. Инфекционность штамма Frankia в отношении Mucra rubra / Xiao-ming Fan /Jiangxi nongue daxue xuebao = Acta Agr. Univ. Ji-angxi. 2003. - 25, №5. - P. 738-741.

90. Foster R.S. The biology of rhisosphere / R.S. Foster // Ecology and managment of soilborne plant pathogens. St. Paul Minn, 1985. -P. 75-79.

91. Haegi A. Azospirillum plant interaction: a biochemical approach / A. Haegi, M. Del Gallo // Nitrogen Fixation / Eds Polsinelli M., Materassi R., Vin-cenzini M. Dordrecht, Boston, London: Kluwer Academic Publishers, — 1991. — P. 147-153.

92. Hani B. Potential Rhizobium and Bradirhizobium species as rhizobacter, which intensified the grouth of non leguminous plants: the influence on turnip / B. Hani, I. Chantal, G. Nadia, C. Rock, L. Roger // Plant and Soil -1998-204; №1-P. 5657.

93. Hartwig U.A. Flavonoids released naturally from alfalfa seeds enhance growth rate of Rhizobium meliloti / U.A. Hartwig, C.M. Joseph, D.A. Phillips // Plant Physiol. 1991. - 95, № 3. - P. 797-809.

94. Hirsh A. M. Developmental of the legume nodulation / A. M. Hirsh // New Phytol. 1992. - 122. - P. 211-237.

95. Hopper W. Preicubation of Rhizobium inoculats with flavonoids enhances nodulstion in chickpea end penaut / W. Hopper, R. Swaminathan, S.P. Pala-niappan, J. Thomas // 10th Intern. Congr. of Nitrogen Fixation: Abstr. -St-Petersburg, 1995.-P. 550.

96. Klein D.A. Microbial colonization of plant roots / D.A. Klein, J.L. Salzwedel, F.B. Dazzo // Biotechnology of plant-microbe interactions / Eds. Nakas J.P., Hagedorn C. New York: McGraw-Hill Publ. Сотр., 1990. - P. 189-225.

97. Kouhei T. Composition of amino acids,fnd sugars in the peribacteroid space of coybean root nodules / T. Kouhei, A. Yasuhiro, J. Tadashi Hitoschi // Soil Sci. and Plant Nutr. 2003. -49, №2, - P. 239-247.

98. Long S.R. Plant Regulation of Rhizobium symbiotic genes / S.R. Long // Plant Physiol. 1987. - 83, № 4. p. 63-66.

99. Lugtenberg B.J.j. Microbial stimulation of plant growth and protection from disease / B.J.j. Lugtenberg, L.A. de Weger, J.W. Bennet // Curr. Opin. Microbiol.- 1991. V. 2, P. 457-464.

100. Lugtenberg BJ.j. Signal involved in nodulation and nitrogen fixation / B.J.j. Lugtenberg, G.V. Bloemberg A.A.N. Van Brussel // Ibid. -1999. P. 37-48.

101. Lynn D.G. Rhenoli signasin cohalitation: Implications for plant development / D.G. Lynn, M. Chang // Annu. Rev. Rhysiol. Plant Mol. Biol. -1990. -V. 41.-P. 497.

102. Minggang L. Distribution of exudates of lupini root in the rhizophere under phosporus deficient conditions / L. Minggang, Sh Takuro, T. Toshiaki // Soil Sci. And Plant Nutr. -1997. 43, №1. - P. 237-245.

103. Penarie J. Lipo-oligosaccharide nodulatuin factors: a new class of signalling molecules mediating recognition and morphogenesis / J. Penarie, J. Cullimore // Cell. 1993. - 74. - P. 951-954.

104. Rajani V. Hypervariable spacer regions are good sites for developing specific PCR-RFLP markers and PCR primers for sckreening actinorhizal symbionts / V. Rajani, C. Vineeta S., M. Arvind К // J. Biosci. 2003. - 28, №4. - P. 437-442.

105. Rovira A.D. Biology of the soilroot interface /A.D. Rovira // The soil-root interface / Eds. Harley I.L., Russel R.S. London: Academic Press, 1979. —P. 145160.

106. Spaink H.P. The molecular basis of infection and nodulation by Rhizo-bia: The ins and outs of sympathogenesis / H.P. Spaink // Annu. Rev. Phytopathol. Pola Alfo (Calif.). 1995. - 33. - P. 345-368.

107. Tjepkema I.D. Factors affecting vesicle formation and cetylene reduction in Frankia sp. Cp 11 / I.D. Tjepkema, W. Ormerod, I.C. Torrey / I.D. Tjepkema, W. Ormerod, I.C. Torrey // Nature (London). 1980. - № 287. -P. 633-635.

108. Ulrika M. Nickel affects activity more than expression of hydrogenase protein in Frankia / M. Ulrika, A. Sellstedt // Curr. Microbiol. 2002. - 44, №2. - P. 88-93.

109. Vancura V. Root exudates of plants IV. Differences in chemical composition of seeds and seedlind exudates / V. Vancura, A. Hanzlikova // pjant and Soil. — 1972.-36.-P. 272.

110. Vande Broek A. Bacterial chemotactic motility is important for the initiation of wheart root colonization by Azospirillum brasilense / A. Vande Broek, M. Lambrecht, J. Vanderleyden // Microbiology. 1998. - 144, №9. - P. 2599-2606.

111. Verma D.P.S. Root nodule development: origin, functionsl regulation of nodulin genes / D.P.S. Verma, C.-A. Ни, M. Zhang // Physiol. Plant. 1992. - 85. -P. 253-265.

112. Weller D.M. Current challenges in introducing beneficial microorganisms into the rhizosphere / D.M. Weller, I.S. Thomashow // Molecular ecology of rhizosphere microorganisms / Ed. O'Gara F. Et al. New York: VCH Publisher Inc., — 1994.-P. 1-18.

113. Whipps I.M. The influence of the rhizosphere on crop productiyity / I.M. Whipps, I.M. Lynch // Adv. Microb. Ecol. 1986. - V.9. - P. 187-277.

114. Workshop E. Rizodeposition ant its impakt on microbial community structure and function in trees: Pap. 4 th. / E. Workshop, C. Martuljek // Phuton. 2000. 40, №4, P. 27-36.