Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

ВЛИЯНИЕ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ НА КЛУБЕНЬКОВЫЕ БАКТЕРИИ В ЧИСТОЙ КУЛЬТУРЕ И УСЛОВИЯХ СИМБИОЗА

ВАК РФ 03.00.07, Микробиология

Автореферат диссертации по теме "ВЛИЯНИЕ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ НА КЛУБЕНЬКОВЫЕ БАКТЕРИИ В ЧИСТОЙ КУЛЬТУРЕ И УСЛОВИЯХ СИМБИОЗА"

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА СССР

МОСКОВСКАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА 1

И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ имени «С. А. ТИМИРЯЗЕВА

На правах рукописи НАХИД САЙЕД ХАССАН ГАЗАЛЬ

УДК 631.847: 576.851.155

ВЛИЯНИЕ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ НА КЛУБЕНЬКОВЫЕ БАКТЕРИИ В ЧИСТОЙ КУЛЬТУРЕ И УСЛОВИЯХ СИМБИОЗА

Специальность 03.00.07 — Микробиология

'Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

МОСКВА —1983

/

ч

К'

Работа выполнена на кафедре микробиологии Московской "ордена Ленина и ордена Трудового Красного знамени сельскохозяйственной академии имени К. А. Тимирязева.

Научный руководитель — доктор биологических наук, профессор В. К. Шильникова.

Официальные оппоненты — доктор сельскохозяйственных •наук, профессор Г. С. Посыланов; кандидат биологических наук И. Голод.

Ведущее учреждение — Всесоюзный научно-исследователь-. сюий институт сельского хозяйства центральных районов Нечерноземной зоны, Вемчиновка.

Защита состоится «/.// » • .1985 г. в 13. i

час. на заседании Специализированного совета К 120.35.01 в Московской сельскохозяйственной академии имени К. А, Тимирязева.

Адрес: 127550, Москва И-550, Тимирязевская ул., 49. Сектор защиты диссертаций ТСХА. .

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХА.

Автореферат разослан « » . 1985 г.

Ученый секретарь »

Специализированного совета— ргу

кандидат сельскохозяйственных наук Лих/. Н. А. Гончарова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В народном хозяйстве ЛРЕ среди традиционных сельскохозяйственных культур: зернобобовые занимают одно из ведущих мест, как культуры, имеющие .большое значение впитанни местного населения. В связи с растущей ролью б Кол огкч еского азота в земледелии Египта, его высокой экономичностью и экологической чистотой, важно задать условия, способствующие усилению процесса сймбиотической азотфиксатш. Это и определило проведение наших .исследований, связанных с выяснением характера влияния Веществ с фитогормональиым эффектом на клубеньковые бактерии для обоснования и разработки приемов регул шин бобово-ризобн-ального симбиоза.

Соединения фитогормональной природы, такие как ауксины и цитокинины (Тагиев, 1966; Phillips, Torrey, 1972; Сабель— никова, 1983); регулируют ростовые процессы у бобовых растений. Использование, регуляторов роста на практике дает новые эффективные приемы зоздействия на урожай сельскохозяйственных культур (Турецкая, 1953).

Если характер влияния ауксинов и цитсжининов на бобово-ризобиальный симбиоз и изучался довольно интенсивно в последние годы, то о влиянии гамма-аминомасляной кислоты (ГАМК)—фактора опухолевого роста растений (Peters, Lippincott, 1973) и соединений теряеноидной природы — отходов целлюлозной промышленности, которые, .как оказалось, стимулируют развитие томатов, огурцов, ячменя и других растений, на клубеньковые бактерии в чистой культуре и условиях симбиоза данных практически нет.-Вместе с тем исследование их фитогормокального эффекта может расширить способы реализации планов повышения эффективного сельского хозяйства на современном этапе, а положительное решение о возможности использования отходов целлюлозной промышленности будет способствовать не только более полной утилизации материальных ресурсов, созданию безотходных технологий, но и обеспечению охра<ны окружающей среды от загрязнения.

Цель >и задачи исследования. Цель — выявить из использо-

ванных р егул я то р о it р ос Г ^ j кит^кда* ети

НАУЧНАЯ гУвШгО'ГСНА Моек, селхгкоха¡. к. им. К. А. Тимиэяэсид

Ино. Кэс

1Ы, ГАМК и фрак-I

ции соединений — отходов целлюлозной промышленности) наиболее эффективные в отношении бобово-ризобизльного симбиоза.

Задачи — изучить влияние указанных соединений на клу; беньковые бактерии в чистой культуре, установить дозы оптимальные, ингибирующие и стимулирующие их рост и развитие, возможность синтеза данных веществ (ауксина, кинети-на) клубеньковьши бактериями и проверить их действие в условиях симбиоза с растением-хозяином.

Научная новизна. Впервые выявлено стимулирующее действие ряда фракции терпеноидной природы — отходов целлюлозной-промышленности на процесс инокуляции растений люцерны. Подтвержден стимулирующий-эффект ауксинов на бо-бово-ризобиальный симбиоз. Показана неоднозначность действия исследованных соединений на разные виды клубеньковых бактерий в условиях чистой культуры и симбиоза. .; :

Практическая г ценность. Полученные данные свидетельствуют о перспективности приема инокуляции бобовых культур в ^сочетании с обработкой семян ростовыми веществами. Результаты исследований могут быть использованы в лекционных курсах по общей и сельскохозяйственной микробиологии.

.• Автор приносит глубокую благодарность научному руководителю профессору Викторине Кузьминичне Шильниковой; за повседневное внимание и большую помощь при выполнении и написании.данной.работы. ;. • ■ ■.:.•

Автор благодарит также заведующего кафедрой микробиологии ТСХА профессора Всеволода Тихоновича Емцева за содействие и поддержку гари проведении данной работы.

Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на заседаниях кафедры микробиологии ТСХА, на научной конференции ТСХА в июне 1985 г.

Объем работы. Диссертационная работа изложена на 90 страницах машинописного текста, включает 16 таблиц, 2 рисунка. Состоит из б глав, выводов. Список литературы включает 187 наименований, в том числе 110 зарубежных: авторов.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИИ

Использовали эффективные (эф.) и неэффективные (неэф.) штаммы клубеньковых бактерий коллекции культур ВНИИ сельскохозяйственной микробиологии (г. Пушкин Ленинградской обл.): Ш^оЫит кеиттоэагит — штаммы 245а и 250а эф; и 2246 неэф., ИЬ. теШоН —штаммы 441 эф„ 434 неэф., РИ. рЬазеоН — штаммы 674 эф., 680 неэф., ЯЬ. }арогисит — штаммы 629а эф. и 6346 неэф., ЙЬ. 1ирш1 — штаммы 359а, 363а эф. и 400 неэф. и другие.

ч

Штаммы быстрорастущих культур выращивали и хранили на бобовом агаре, медленнорастущих —на среде Н. М. Лазаревой (1953).

Все физиологически активные вещества применяли в концентрациях от 0,1 до 0,00001 %.

Влияние физиологически активных веществ на клубеньковые бактерии в.чистой культуре определяли путем регистрации эффекта стимулирования или инги&ирования степени роста клубеньковых бактерий методом дисков« путем одновременного внесения инокулюма и физиологически активных веществ в разных дозах в питательную среду для ризобий.

Опыты с инокулирова'нными растениями ставили в 1983— 1984 гг. в стерильных лабораторных условиях на кафедре агрохимии ТСХА. Повторность опытов 6-кратная. Гетероауксин (бета-индол илуксусную кислоту, ИУК) определяли в -клетках ризобий методом Полевого (1959), в клубеньках — методом Ракитина, Поволоцкой (1966) в модификации В; И. Сабельшь ковой.

Семена растений стерилизовали по методу Натмана (Nut* man, 1949), концентрированной серной кислотой в течение 3 мин с последующим многократным отмыванием стерильной водопроводной водой, затем их расклааьгвали на специально приготовленные стерильные чашки Петри со смоченным« стерильной водопроводной водой ватой и фильтровальной бумагой, Семена проращивали в течение суток при температуре 28° С, наклюнувшиеся семена (длина проростков 2—3 мм) обрабатывали в соответствии со схемой опыта в течение 30 мин суспензиями клубеньковых бактерий из расчета 20—-30 тыс. клеток на семя (Калниншь с соавт.; 1978). Норму инокуляции определяли «методом посева. Для опыта использовали агаризо-ваздную среду С. А. Ковровцевой (1933). Среду различали в 500 мл колбы Зрленмейера (по 60 мл) « стерилизовали. В каждую колбу высевали по 10 инокулировамных семян люцерны^ (Семена получали на кафедре растениеводства ТСХА).

Растения, выращивали под лампой дневного света на кафедре агрохимии.ТСХА. За процессом инфицирования бобовых растений-и образованием клубеньков наблюдали ежедневно в первые пять дней опыта.и с интервалом в 2—3 дня в последующие сроки. Корни растений просматривали под световым микроскопом МБИ-15 по всей длине участками по 3 мм. На каждом участке подсчитывали общее количество корневых волосков и волосков искривленных и с инфекционными нитями; в каждом варианте визуально учитывали количество образовавшихся клубеньков.

Изучение цитокшшнной активности культур клубеньковых бактерий проводили методом биотеста по О. Н. Кулаевой (1973). Клубеньковые бактерии тороха, фасоли, люцерны, лю-

пина и сои выращивали в жидкой бобозой среде в течение 6— 8 дней на каталке при 28° С.Культурзльную жидкость исследуемых культур обрабатывали в делительной воронке этиловым эфиром с уксусной кислотой, а затем испытывали на цнтокинин-ную активность путем нанесения на выбитые из листьев ячменя диски в чашках Петри. После пяти суток инкубации на рассеянном свету ид дисков экстрагировали хлорофилл в 96°-ном этаноле. Определяли хлорофилл количественно на спектрометре Хитачи (Hitachi).

Концентрацию хлорофилла вычислял« по формуле Винтер-манс и Де Монте (Шлык, 1968) в смеси без разведения.

В качестве ГЛМК брали капсулы ноотропила и пирацета-ма (2-оксо-1-пнрролиди«ил-ацетоамид). В одной капсуле 0,4 г действующего вещества ГЛМК. Чашки Петри заливали ага-ризованной средой (0,1% агзра) «по градиенту концентрации» (шаг 0,02 г).

Фракцию Б-153 и ее производные, (фракции КСД и КТС) любезно предоставил нам зав. кафедрой органической химии .ТСХЛ проф. И. И. Грандберг, за что мы ему чрезвычайно при" знательны. По'предварительным данным кафедры органической химии ТСХЛ, фракция Б-153 содержит терпемовые спирты, сееквитерпеновые углеводороды (соединения с тремя изо-преновыми группировками) спирты и дитерпены (соединения с 4-"я изопреновьгми группировками).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Способность клубеньковых бактерий • люцерны и -люпина к синтезу гетероауксина

Вопрос о способности клубеньковых бактерий, синтезировать ИУКя присутствии триптофана можно считать решенным положительно для некоторых видов (Tanner, Anderson, 1964; • Тагиев, 1966; Мишустин, Шильинкова, 1968, 1973; Сабельни-кова, 1973, 1983). Однако несмотря на консерватизм физиологических закономерностей клубеньковых бактерий было бы все же .преждевременно полностью переносить их на другие виды» так как не исключена их несколько иная биологическая организация и экологическая приспособленность к условиям среды обитания, определяющая различия ряда ростовых реакция микробных популяций почвы (Летунова, 1973). В свя--зи с, этим нам представлялось важным изучить синтез ИУК штаммами клубеньковых бактерий люпина (вода, ранее не изучаемого в.этом плане) и люцерны (штаммы иные, чем ранее изученные) в зависимости от вирулентности и активности культур и ряда других факторов, к тому же с применением новых методов исследования.

Предварительно, исходя из рекомендаций В. Д. Тагиевэ,

(1966), испытывали разные дозы.гетероауксина; (от 0,00001:до 0,1 %) на-рост и развитие чистых культур клубеньковых бактерий: (табл. 1),

. Таблица 1

Влияние дозгетероауксина на численность клубеньковых бактерий люцерны и люпина (млн. клеток/мл).

Концентра- 1иртг

ция, % : 441 434, 359а - 400

Контроль 350 270' 420 320

0,1 0 0 0,000032 0.000015

0,01 0,000009 0,000012 0,000075 0,000201

0.001 120 • 250, 200 210

0,0001 1750 >1440 1(100 632

0,00001 290 330 925 43 и

Наилучшей концентрацией гетер о ауксин а оказалась 0,0001 % (табл. I). Клубеньковые бактерии люцерны в большей степени уплетаются высокими концентрациями ИУК, чем клубеньковые бактерии люпина; Возможно, это связано с тем, что они продуцируют ИУК энергичнее, чем клубеньковые бактерии люпина (табл. 2).

Таблица 2

Синтез ИУК-(мкг/100 мл среды) клубеньковыми бактериями , люцерны и люпина (после внесения в среду 0,1% триптофана)

Время после ЙЬ. теШоЫ 1ирш1

>

внесения, час 441 434 339а 400

•12 217 130 140 92

24 420 320 192 100

48 470 270 260 ■180

96 •100 80 70 40

Синтез гетероауксина клубеньковыми бактериями люцерны и люпина подчиняется одинаковым закономерностям (табл. 2). В-процессе развития наивысшая синтетическая активность отмечена через 24—48 час., затем она, как правило, снижается. Подобная закономерность, выявлена В. И. Сабельниковой (1983) для ряда культур клубеньковых бактерий.' Необходимо, однако, учитывать, что степень синтеза ИУК ризобиями варьирует в .зависимости от источника углерода, вносимого в питательную среду.- ,

Ранее (Мишустин, Шильяикова, 1968, 1973) предполага-

лось, что ИУК усиливает вирулентность клубеньковых бактерий. В наших опытах основной акцент был сделан непосредственно на первый, этап процесса инфицирования — мы подсчитывали не только количество клубеньков в вариантах с внесением ИУК, как это делалось прежде (Шильникова, Тагиев, 1969; Сабельникова,. 1979), но и число специфически искривленных корневых ©олосков, которые могут быть показателями совершающегося процесса июфекшш.

Как оказалось, гетероауксин, взятый в концентрации 0,0001%, стимулирует рост и развитие растений люцерны, особенно при инокуляции эффективным и вирулентным штаммом 441 (табл. 3, 4).

Таблица 3

Влияние ИУК на количество искривленных корневых волосков-СКВ), инфицированных корневых волосков и клубеньков у люцерны ► (северной гибридной 69). Среднее из 4 повторностей.

Показатель Контроль (без ино. куляаия и ИУК) 441 434 Конт-роль-Ь 0,0001 % ИУК 441 + 0,0001%' пук 34+ 0,С001 % ИУК

5-е сутки

КВ искривлен-

ные 0 11±1,6 7±1,7 5±1,2 14±2,3

КВ инфициро-

ванные 0 0 0 0 3±0.8

7-е сутки

10-е сутки

КВ искривлён-

ные 0 19±2,0 Г1± 1,8 7 ±1.0 23*2,3

КВ инфициро-

ванные 0 7 ± 1,1 2 ±0.5 0 11±1,7

Клубеньки 0 2±0,4 0 0 4 ±0,5

14±2,3 О

16±1,9

8± 1,2 2±0,1

КВ искривлен-

ные 0 14 ±2,0 9±1,4 7±1,7 21±2,9 16±1,8

КВ инфициро-

ванные 0 11 ±1,9 1±0,8 0 9 ±1,6 11±1,0

Клубгньки 0 3,±0,9 0 0 4 ±0,8 4 ±0,9

15-е сутки ,

КВ-искривлен-

ные 0 12±1,8 12±2,1 6± 1,4 — —

КВ инфиаиро-

вэшше 'о 8±1,2 6*1,1 0 — —

Клубеньки 0 4±0,8 2±0.2 0 — —

Влияние ИУК (0,0001%) на процесс инфицирования люцерны* возраст 2 мес. (среднее из 12 повторкостей)

Показатель Длина, см Масса, мг Количество клубеньков

Без ннокуляияи . . 17,3¿1.5 56 ¿3.2

ИУК (без инокуляции) . „ 18,2±1.3 59±3,0 —

Инокуляция штаммом 441 . 25,3 ¿1.9 99 ±4,6 11*1,6

» +ИУК..... 32,4±2»0 106±4,4 17±1.5

Инокуляция штаммом 434 . 20.2 ¿1,2 64 ±3,1 7±0,9

>- +ИУК..... 23,3 ±'1,8 85±3.8 10ttl.7

Под влиянием активных штаммов в клубеньках растений-хозяев усиливается синтез ИУК (табл. 5). Наши результаты подтверждают получанные ранее иным методом дзнные об усилении синтеза гетероауксина в условиях высокоэффективного симбиоза (Мишустин с соавт., 1969).

Таблица 5

Синтез ИУК (мкг/г сырой массы) в клубеньках растений люцерны и люпина при бактеризации клубеньковыми бактериями.

Фаза бутонизация — цветение

Ризобии люцерны Ризобии люпина

Вариант -

«1 434 359а 400

Свободная ИУК . 82 ' 75 40 35

Связанная ИУК ..... 96 83 56 42

Сумма свободной и связанной ИУК 178 158 96 77

Способность клубеньковых бактерий люцерны и люпина синтезировать ИУК в условиях симбиоза былз особенно значительной при бактеризации вирулентными штаммами. О связи вирулентности штаммов Rhizobium, выделенных из клубеньков арахиса, со способностью продуцировать ИУК пишут также индийские исследователи (Vidhyasekaran et al., 1973).

Способность клубеньковых бактерий гороха, люпина, - сои к синтезу цитокининов»

Цитокинины характеризуются гормональным характером влияния на ткани высших растений (Кулаева с соавт., 1963), играют важную роль во взаимоотношениях бобового растения и клубеньковых бактерий в процессе инфицирования корня (Giannattasio, Coppola, 1969; Rodrigues et al., 1972; Нзита-бакузе с соавт., 1977), контролируют начало деления клеток в формирующейся клубеньковой ткани (Phillips, Тоггеу, 1970),

влияют на синтез аминокислот в культуре клубеньковых бактерий (Груодене с соавт., 1977).

Учитывая все это, были проведены исследования по схеме, принятой для гетероауксина.

Таблица 6

__ Влияние кинетина (%) на численность клубеньковых бактерий (в м.иг. клеток/мл)

Контроль

Показатель (без кине-тнна) 0,1 0,01 ■ 0,005 '0.001. 0.0001

250а 2246

674 Ш)

44,1 434

629а 6346 .

ЬбЗа 400

В таблице 6 представлены результаты влияния активного кинетина на рост и развитие разных видов клубеньковых бактерий.

Как видно из таблицы, кииетин тормозил развитие клубеньковых бактерий гороха, фасоли и люпина в дозе 0,1%, для клубеньковых бактерий гороха и фасоли ингибирующими были также дозы 0,01—0,005%. В среде с кинетином в дозе 0,001% клубеньковые бактерии фасоли развивались наиболее активно, для ризобий люпина наилучшей -была концентрация в 0,001%. Концентрация кинетина 0,0001% оказалась наиболее благоприятной для всех видов-клубеньковых бактерий, за исключением штаммов клубеньковых бактерий фасоли.

Цитокининная активность разных штаммов и видов резко различалась и в основном определялась индивидуальными особенностями штаммов (табл. 7)..Аналогичное явление для

Шт. ^йиттовагшп

1112 - 52 21 во 105 115

•80 10 43 60 аз

ГШ. рЬаэеоН

72 • 12 • 28 35 85 55

66 11 20 29 72 41

КЬ. теШоП

5600 €010 57510 . 5000 ■4830 6980

3800 5700 3920 3760 3000 6900

ЙЬ. ]аротсит

483 833 1100 411 700 11600

400 701 900 320 650 1200

НИ. 1ир)Ы

55 31 •215 822 320 1520

21 2-| 100 700 200 1480

клубеньковых бактерий клевера, Маша, гороха и арахиса отмечают Рам-га-Ра© с соавт, (Ranga Rao et ai., 1973).

Таблица 7

Влияние.экстрактов культуральных жидкостей клубеньковых бактерий гороха, люпина и сои на содержание хлорофилла в листьях ячменя (мг/дм2)

Варианты опыта ' Общий хлорофилл

Вода........ 0,39

Кииетин, ОД мг/л..... 0.77

Кинетян, 0,4 мг/л ..... а,22

Клубеньковые бактерии гороха:

штамм 245 эф...... 1,02

штамм 224 неэф..... 1.94

штамм %....... 1,17

Клубеньковые бактерии люаина:

Штамм 359а..... 0.63-

штамм 400 . . . . . ,, 0,49

Клубеньковые бактерии сои:

штамм 670 ...... 0,27

Как. видно из таблицы 7, более высокой цитокининной активностью обладали штаммы клубеньковых бактерий гороха -— у них она колебалась в пределах 0,2—0,3 мг/л; способность к синтезу цитокининов у штаммов клубеньковых бактерий люпина была иная—■ в пределах 0,1 .мг/л. Клубеньковые бактерия сои цитокинин не продуцировали. Это подтверждает данные Ж. Б. Нзитабакузе с соа>вт. (1977). В их опытах из 10 штаммов ¡клубеньковых бактерий сои только у двух выявлена цито-кининная активность. Корреляции со степенью вирулентности и активности не выявлено, В принципе, это понятно: в чистых культурах отсутствует индуцирование гормонального синтеза бактерий растением-хозяином, что может проявиться в условиях симбиоза, где происходит тесное взаимодействие „метаболической активности микросимбионта -и растения-хозяина.

Поскольку наилучшей для развития почти всех исследованных нами видов 'клубеньковых бактерий оказалась доза кинетина 0,0001%, в условиях симбиоза была использована именно эта концентрация кинетина (табл. 8).

Влияние кинетина проявилось лишь в характере искривления корневых волосков: все они были своеобразно искривлены, несколько напоминая завитки спирали. Однако и это не всегда проявлялось. Например, в варианте штамм 2246 + -т-0,0001.% кинетина характер искривления «ор«евы<х волосков был самым обычным.

.Таким образом, рассматривая характер влияния кинетина на клубеньковые бактерии в чистой культуре, следует отме-

Влияние кинетина, (%) на количество искривленных:корневых, волосков (К/В), инфицированных корневых волосков н клубеньков у гороха. Среднее из 8 ловторностей •

Контроль (без инокуляции и кинетина) Штамм 245а Штамм 2216 Кинетин 0.0001%

Показатель контроль 245а 2216

5-е сутки

КВ исхри-влен-

ные 0 10±!,8 9±1,9 8±1Л 7 ±1.3

КВ инфициро- *

ванные 0 0 0 0 0

14;Ь2.3 О

7-е сутки

КВ искривлен-

ные 0 16±2,2 8^:1.3 . 7±1,6.' И±2Л 16±2,4

КВ инфициро-

ванные 0 6 ±1,2 1±0.0 0 ,9±1,5 2±0.5

Клубеньки 0 3,2:0,8 3—0,9 ' 0 7±>1Л 4 ±0.8

10-е сутки

КВ искривлен- 13±1,9

ные 0 12±2,0 10±1,8 И ±1,7

КВ инфициро-

ванные 0 4±0.9 О 7 ±1.2

Клубеньки 0 <>±0,7 , 4±А5 0 9±1.0

17-е сутки.

КВ искривлен- >14 ±1.9 12 ±1.3 14 ±1,3

ные 0 Т7±2,1

КВ инфициро- 8±0,9

ванные 0 £±-•1.0 6±1,1 1±0,0

Клубеньки 0 3±0,9 6 ±0,9 0 5 ±0.8'

23±2,9

2,±0.3 4±0,7

10±1Л

5±0.8 6±0.9

тить, что на его присутствие лучше реагировали-медленнорастущие культуры (клубеньковые бактерии сои и люпина); из быстрорастущих культур только рост ризобий люцерны стимулировался в присутствии.кинетина. На клубеньковые бактерии гброха и фасоли кинетии практически не ¡влиял. В то же время следует подчеркнуть, что это, очевидно, связано с цитокинин-ной активностью штаммов, -поскольку клубеньковые бактерии гороха в чистой культуре характеризовались высокой способностью к синтезу цмтокнндоктец а 'клубеньковые бактерии сои цитокинин не продуцировали.' Внесение кинетина совместно с приемом инокуляции не привело к усилению процесса инфицирования.

Влияние гамма-аминомасляной кислоты (ГАМК) на разные виды клубеньковых бактерий в условиях чистой культуры и

симбиоза-

ГАМК считается фактором, необходимым для образования опухолей агробактериямя (Peters et al., 1974). Полагая, что ГАМК может способствовать процессу инокуляции бобового растения клубеньковыми бактериями, мы провели опыты по выяснению характера влияния ГАМК на клубеньковые бактерии в чистой культуре и условиях симбиоза. Клубеньковые бактерии люцерны наиболее реагировали на присутствие ГМК, газоны были более плотными («жирными»), чем у тех же штаммов в контрольных вариантах (без ГАМК). '

Клубеньковые бактерии фасоли (штамм 673) развивались интенсивнее в зоне 0,2—0,3 ГАМК, рост штамма 680 был лучше в зоне повышенных концентраций. Клубеньковые бактерии сон развивались в присутствии ГАМК хуже, чем в 'Контроле.

Опыты по выращиванию люцерны Марусинской, проведенные в 1984—1985 гг. при инокуляции штаммами 425а и 434а в присутствии ноотро'пила (или пирацетама) в концентрации 0,001%, не выявили к моменту окончания опыта (растениям было лочти 2 мес.) преимуществ внесения ГАМК. в среду, не наблюдалось также практически и активизации процесса инокуляции, хотя клубеньки в вариантах с ГАМК образовались несколько ранее. Следует отметить также, что ГАМК существенно угнетал развитие корневых волосков на 7—9 сутки развития и в последние сроки наблюдений. При подсчете корне-.вых'волосков приходилось варьировать участки длины корня, так как характер их развития в разные сроки анализов был очень различным.

Влияние отходов целлюлозной промышленности.

(фракции Б-153, фракций КСД и КТС) на клубеньковые, бактерии в условиях чистой культуры и симбиоза

В табл. 9 представлены результаты оценки влияния фракции Б-153 на развитие клеток разных видов и штаммов клубеньковых бактерий.

Как оказалось, фракция Б-153 сильно ингибировала рост клубеньковых бактерий всех видов в концентрациях 0,1: и 0,01%. Начиная с концентрации 0,001%, ингибирование роста клубеньковых бактерий снижается, а при концентрации 0,0001% отмечена некоторая стимуляция роста, преимущественно медленнорастущих культур, в частности, 'клубеньковых бактерий сои — для них концентрации 0,0001 и 0,001 % оказались стимулирующими.

Результаты опытов с растениями люцерны и люпина, при

'.И

• • • • Таблица- 9 Влияние фракции Б-153 на численность клубеньковых бактерий, (в.млн. клеток/мл)

Штамм. Контроль (без кине-тина) • 0,1 0.01 0.001 0,0001

Rh. leguminosarum-

250а 66 1 27 35 49 • 75

2246 52 1 tl;l 20 . 33 61

Rh. phaseoli

674 " ] . 6®0, 1 • '130 350 560 885

680 J 541 •100 206 •303 - ■ 800

Rh. meliloti

441 I 720 ' 150 580 * 900 1320

434 1 240 . lOO 210 •359 ' 510

Rh. japonicum

629а 55, 35 150 1200 2120

5346 85 ■ 33 136 310 ■ 908

Rh lupini

363. 299 . 10 193 SfiO 1018

400 260 6 172' 320 953

одновременной нх бактеризации и- обработке фракцией Б-153

представлены в.таблицах 10— -11.

Таблица 10

Влияние клубеньковых бактерий н - фракции Б-153 з на растения люпина. Среднее из ]5 повторностей

Варианты 1 3-й «утки . 5-е сутки : 7-е сутки ■ 10-е сутки

кол-во искрив^ корнев. волоск. кол-во: клубеньков (на 10 раст.) кол-во, искрив, корнев. волоск. кол-во клубеньков (на 10 раст.)

кол-во- искривленных корневых волосков -

Контроль ■ (без

инокуляции и

Б-153 К 0 0 0 0 0 0

363а 0 9± 1,3 17±2,1 2И ±2.0 19±2,2 27,±3.4

400-, 0 5 ±0,9 9±1,0 0±0 11±1,5 0±0

Контроль+

0.0001 ■ 0- 4 ±0,7 5 ±0.6 0±0 6±0,9 0±0

363а+ 0,0001 0 llül.6" 21 ±1,9 32±2,8 19±1,8 35±2,9

400-г0,0001 0 1'0±1,1 13±1,4 6±0.8 14±2,1 9 ±1,0

:J2

Как видно из полученных данных, наилучший эффект, выражавшийся в повышении числа клубеньковых на растение на 7—'10-е сутки выявлен при заражении семян более вирулентными и активными штаммами.

Таблица И

Влияние клубеньковых бактерий и фракции Б-153 на.растения люцерны (Марусккская 425). Среднее из 15 ловторностей- '» "

Варианты 3-й сутки 3-е сутки 7-е сутки 10-е сутки

кол-во искривленных корневых волосков кол-во клубеньков (на 10 растений) кол-во искривленных корневых волосков кол-во клубеньков -(на 10 растений)

кол-во корневых искривленных волосков 1

Контроль (без

инокуляции н

Б-153) 0 0 0 0 . 0 0

441 0 16±2,1 ЗЛгЬЗ.б 25гЬ2,9 33*3.8 23+2.6

434 0 12^*1,1 1в±2,0 10*0,9 19±2,5 11±1.6

Коятроль+

0.0001 0 1 ОсЬ 1,0 '122:1,3 0±0 13±1.5 о±о

441+0.0001 0 221:2,0 39 а:'1.8 44.il,7 43±2,1 46 ±.1.9

434+0,0001 0 19 ±2,3 23 ±2,2 29±3,0 32 ±2,9 35 ±3,5

В этой же серии краткосрочных опытов была проведена оценка влияния фракций КОД и КТС (производных фракции Б-153) на процесс инокуляции растений люцерны (табл. 12, 13).

Развитие клубеньков при действии фракции КТС и фракции КСД подчинялось одним >и тем же закономерностям. Фракция КСД в дозе 0,001% наилучшим образом стимулирозала развитие клубеньков.

Полученные данные носят предварительный характер, поскольку опыты краткосрочны и пока не ясно, с чем- связана стимуляция инфекционного процесса. Можно, однако, предположить, основываясь на стимулирующем эффекте. фракции Б-153 в отношении растений томатов, огурцов и ячменя, что действие данной фракции на бобово-ризобиальный .симбиоз в условиях производства' можег оказаться весьма полезным и перспективным приемом.

Выводы

1. Установлена неоднозначность действия физиологически активных веществ (ПУК, «шнетина, ГЛЛ1К, фракций Б-153, КСД.и КТС) на разные виды• клубеньковых бактерий в условиях чистой культуры и симбиоза. . '

X Влияние клубеньковых бактерий фракции КСД (%) на количество искривленных и инфицированных «орневых волосков (КВ) общее количество (КВ)2 и клубеньков3 у люцерны (Л1з русинская 81). Среднее из 4 повторностей

л <и .-1 Контроль (без инокуляции ) я £ 0,1% КСД 0,01 % КСД 0,001 % КСД 0,0001%. КСД 0,00001% КСД

п X О С % п НЮ ЗУ <0 ез зЗ 425 434а 425 434а 425 134а 425 434а 425 434 а

4-е сутки

1 • 0±0 5+0.9 3,±0,С 2+0,2 1 + 0,0 3±0,4 1 + 0,0 12±0,9 8 ±0,9 е±о,б 6+0.5 2±0,1 7 + 0,8

2 35±1,3 5Ф±3,Э Зб±2,0 51 ±4,0 3№± 2,2 53±4,9 21 ±2.3 50+3,3 49 + 3,0 37 + 2,6 40±2,1 17±1,6 74 ±8,9

о±о

43 ±2,7 0±0

4 ±0,2 33+2,2 2+0,1

6±0,3 63 + 5,4 0+0

3±0,1

55+4.2 0+0

3±0,3 57+3,3 0±0

7-е сутки .

4 + 0,5 43±2,9 1 + 0,0

10-е сутки

2 + 0,1 ЗЭ±2,0 0±0

п±а7 35 ±1,8 3±0,1

9±0,8 32+4,0 0±0

5 ±0,1 19±1,0 2 ±0,05

6 + 0,5 42±2,5 0±Э

6+0,8 45±3,0 1±0,0

7 + 0,8 70±5,8 0+0

1 0±0 7±1,0 4 ±0,5 4 ±0.4 2 ±0,3 7±0,5 2±0,1 20 + 1,0 12+0,9 8 ±0,9 10±1,0 15±1,4 8±1,1

2 52 + 3,4. 45±3,0 30±1,9 6»±4,1 67±5,0 60±4.1 57±3,8 65±5,0 42±3,1 35+2,7 45 + 2,6 Е5 ± 6,6 50+4,3

3 0+0 3+0,5 1±0,0 1±0,0 1 + 0,0 3±0,5 2±0,1 9 + 0,6 4 ± 0,3 5±0,2 2±0,1 3±0,1 2±0,05

14-е сутки

1 0±0 9±1,0 7±0,Э 5+0,2 3±0,3 8±1,0 5 ±0,4 ЗЭ+1,5 е±1.о 17+1,2 15±1,1 15+1,0 10 + 0,9

2 59 ±3,9 50 ±2,6 45±1,9 66 ±5,6 61 ±5,1 66 ± 4,9 58±4,0 75±6.1 19 л 1,3 55±3,8 50 + 2,6 70±3,4 55±3,0

3 0±0 6±0,9 2 ±0,2 4 ±0,3 3±0,3 5±0,4 4 ±0,5 П±1,1 6 ±0,9 5±0,2 3±0,1 6±0,2 3±0,2

17-? сутки

1 о±о £>±1,0 6±1,0 1±0.0 1,±0,0 3 + 0.4 2 ±0.3 2.5, ±1,9 10±1,4 16±1Л 15±1,5 7±0,9 7 + 1,1

2 64±4,1 йЗ+4,1 И ±2Д 40+2,0 42±2,0 62±3,1 50±1,9 75+4,9 33±1,8 53 ±2.0 66±5,0 45±2»6 50±2,8

3 0±0 7 ±0,9 4 ±0,4 5 ±0,4 3±0,3 5±0,4 4 ±0,4 13±0,5 8 ±0,6 6±0,5 5 + 0,5 7±0,7 4 + 0,5

Влияние клубеньковых бактерий фракции КТС (%) на количество искривленных и инфицированных корневых волосков (КВ)общее количество (КВ)2 и клубеньков 3 у люцерны (Марусннская 81). Среднее и! 4 повторностей

Показатель Контроль (без инокуляция) Штамм 425 • я ■ % <4 оз 33 0,1% КТС 0,01% КТС . 0,001% КТС.." . 0,0001% КТС 0,00001% КТС

425 431а 425 4,34а 425 |431а 425 434а 425 434а

1 о • 0±0 ' 52 ±2.7 6+1,0 49±3,9 3±0,2 47+2,1 2 ±0,2 46±2,2 0г0 52±2,9 4ч 3±0,3 35±1,3 сутки 0±0 31±1,6 16±1,3 9±1,1 49±1,8 46±1,7 13±1,2 36±1,1 5 ±0,9 36±1,1 8 ±0,8 52 ±3,0 4 ±0,3 55±2,6

0±0 59±1.5 0±0

0±0 6? ±5,6 0±0

О ±0,0 67±5,0 • 0±0

0±0 73±6,6 0±0

5 ±0,5 38±1.3 2±0,1

7±1,0 43±2,9 3±0,1

6±0,9 45 ±2,3 4 ±0,2

10±1,5 75±4,9 4 ±0,5

5±0,5 40±1,4 0±0

8 ±0,9 62±4,5 1±0,0

6±0,3 47±3,3 3±0,2

4 ±0.5 38±1,9 4 ±0,5

2±0,3 43±1,2 0±0

4±0,1

4о±3,0 2±0,1

2±0,1 41 ±3.0 3+0,3

2 ±0,2 49 ±2,3 0±0

1±0,0 £9±3.3 1±0,0

1x0,0 35±1,7 1±0,0

7-е сутки

3,±0,5 40±1,0 0±0

3+0.2 69±3,6 0±0

5±0,1 47±2,5 1 + 0.0

10-е сутки

3±0,3 50±2,1 1±0,0

14-е сутки

3±0,2 44±1,9 3±0,0

17-е сутки

3±0,1 48±2.1 3±0Л

19±05 43±2,1 5±0,6

20±1,1 4С±1Л С ±0,4

3>±2,5 Г5±3.3 8±0,4

13±0,9 5С±1,4 0±0

Ю±0,9 47±1,0 2+0,3

15±2,0 С6+3.0 .6 ±0,5

15±1,0 44 + 2,0 2±0,1

1£±1,5 58±2,5 .3±0,2

15+1,4 63±3,1 7±0,5

14 ±0,7 05 ±3,9 , 0±0

10±1.0 53±1,4 1 ±0,0

8±0,8 42+2,1 6±0,7

3±0,6| 2±0,3 С3±3,3 58±4,7 '3±0,11 2±0,1

4 ±0.6 49+2.2 4±0,4-

С±0,6 }12±1,3 }13±1,0 73±8,1 |37±3,0 [01 ±3,3 •3±0,2 |10±0,7 | 7±0,7

5±0,3 I 6±0,4 18±2,0 38 ±3.0 9±0,8 | 7±0,7

5±0,С 35±1,5 2±0,1

8±0,9 33+1,0 2±0,1

5+(Х5 35±2.0 4 ±0,3

I 9 + 1,0 52±4,1 I 6 ±0,5

1 6±0,7 45±1,8

I 0±0

I 9 ±0,8 и5±з.9

I 2±0,0

8 ±0,9 С0±3,5 3±0,1

I 5±0,4 42±2,9 I 4 ±0,2

2. Совместная обработка семян люцерны и люпина 0,0001 %' раствором ИУК и вирулентным, активным штаммом клубень-

• новых бактерий стимулирует процесс инфицирования растения.

3. Способность клубеньковых бактерий люцерны к люпина синтезировать ИУК в чистой культуре и "условиях симбиоза наиболее значительна,у вирулентных штаиммов.

4. Кинетин стимулирует развитие 'медленнорастущих культур клубеньковых бактерий сои и люпина в чистой культуре и не влияет на развитие быстрорастущих культур клубеньковых бактерий гороха и фасоли.

5. Клубеньковые бактерии гороха характеризуются высокой способностью синтезирозать цитокинины (0,4—0,5 мг кинетика на 1л) клубеньковые бактерии сои цитокининов не продуцируют. ,

6. Внесение кинетгаа и ГАМ К совместно с приемом инокуляции семян клубеньковыми бактериями не привело к усилению процесса инфицирования у растений гороха.

7. Фракция Б-153 в концентрации 0,0001 % стимулирует развитие штамноз клубеньковых бактерий, особенно медленнорастущих в условиях чистых культур. Рассматривается возможность использования фракции Б-153 для ускорения роста медленнорастущих культур в лабораторных условиях.

8. Отмечен эффект ускорения процесса инфицирования растении люпина и люцерны при одновременной обработке семян клубеньковыми бактериями и фракциями Б-153, КСД и КТС. •

9. На основании полученных результатов" можно сделать вывод о перспективности приема инокуляции бобовых культур в сочетании с обработкой семян веществами фитогормональ-ной природы, а также о возможности использования кинетк-на и фракции Б-153 для ускорения роста медленнорастущих культур в лабораторной и производственной практике.

Список статей, опубликованных по теме диссертации

.Л.-Нахид Сайед Хассан Газаль. Синтез гетероауксина клубеньковыми бакгериями люцерны н люпина.— В сб.: Микроорганизмы, их роль" в плодородии почвы и охран« окружающей среды. М.: ТСХЛ, 1&85, 66—71.

Заказ 1792.

Объем 1 п. л.

Тираж 100

Типография Московской с.-х. академии им. К. Л. Тимирязева 127330, Москва П-330, Тимирязевская ул., 4-1

Бесплатно