взаимоотношение гриба glomus intraradices и штаммов

ВЗАИМООТНОШЕНИЕ ГРИБА GLOMUS INTRARADICES
И ШТАММОВ БАКТЕРИЙ РОДА PSEUDOMONAS
В РИЗОСФЕРЕ ЗЕРНОВОГО, САХАРНОГО СОРГО
И СОРГОСУДАНКОВЫХ ГИБРИДОВ
О.А. Д ди , Всероссийс ий НИИ биоло ичес ой защиты растений,
В.В. Кочет ов, Инстит т биохимии и физиоло ии ми роор анизмов РАН,
Н.М. Лаб това, Всероссийс ий НИИ сельс охозяйственной ми робиоло ии
лирующих псевдомонад Plant GrowthPromoting Rhizobacteria
Pseudomonas (PGPR). Положительное действие ВАМ грибов
проявляется в стимуляции роста сельскохозяйственных рас
тений за счет увеличения поглощения лимитированных в по
чве питательных веществ. Наиболее изученным является уси
ление поглощения растениями труднодоступных форм фос
фора из почвы при инокуляции эндомикоризными грибами.
Проблема фосфора ос
тается одной из самых ост
рых в земледелии, что
объясняется ограниченным
геологическим запасом
этого элемента и прочным
связыванием его в почве
при внесении с удобрения
ми. Именно поэтому усво
яемость сельскохозяй
ственными растениями
фосфора удобрений не
превышает 25%, а подавля
ющее его количество фик
сируется почвой, превра
щаясь в труднодоступные
для растений фосфаты.
Культурные почвы могут
содержать 10—20 и даже
до 30 т/га фосфора в па
хотном слое, но доступ
ность его растениям мо
Glomus
G.intraradices + G.intraradices + G.intraradices + жет быть весьма низкой.
P.fluorescens
intraradices
P.aureofaciens
P.fluorescens
Положительное дей
7H
BS1393
38a
ствие ВАМ особенно на
Вариант ино ляции
глядно проявляется в по
чвах с недостатком фос
Рис. 1. Интенсивность ми оризации
фора. В некоторых случа
(Пищевой 227)
ях инокуляция эндомико
ризными грибами позво
ляет сэкономить 25—50%
фосфорных удобрений.
Эндомикоризные ВАМ
грибы являются также вы
сокоэффективными био
агентами — супрессора
ми почвенных фитопато
генов.
Род Pseudomonas —
одна из наиболее изучен
ных групп бактерийанта
гонистов почвенных фито
патогенов. Все известные
к настоящему времени
Glomus
G.intraradices + G.intraradices + G.intraradices + механизмы положитель
P.fluorescens
intraradices
P.aureofaciens
P.fluorescens
ного влияния псевдомонад
7H
BS1393
38a
на растения можно услов
Вариант ино ляции
но разделить на два типа.
Это прямая, или непосред
Рис. 2. Интенсивность ми оризации
ственная, стимуляция рос
(Северное 44)
та растений за счет синте
В настоящее время наиболее перспективное направление в
биологизации производства растениеводческой продукции —
применение многокомпонентных микробиологических сти
муляторов роста растений, средств защиты и удобрений.
Наиболее перспективные биоагенты для создания эффек
тивных многокомпонентных препаратов — везикулярноар
бускулярные микоризные (ВАМ) грибы и виды ростостиму
100
90
80
Ми оризация, %
70
60
50
40
30
20
10
0
Контроль
100
90
Ми оризция, %
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Контроль
Ми оризция, %
за различных метаболи
100
тов, полезных для расте
90
ний, и опосредованная сти
80
муляция роста растений за
70
счет вытеснения и подав
60
ления развития почвенных
фитопатогенных микроор
50
ганизмов, угнетающих
40
рост растений.
30
Однако для эффектив
2
0
ного взаимодействия эн
домикоризных грибов и
10
ризосферных псевдомо
0
над в ризосфере расте
Контроль
Glomus
G.intraradices + G.intraradices + G.intraradices +
ний необходим тщатель
P.fluorescens
intraradices
P.aureofaciens
P.fluorescens
7H
38a
BS1393
ный подбор совместимых
бактериальных и грибных
Вариант ино ляции
культур, направленный на
Рис. 3. Интенсивность ми оризации
выявление штаммов этих
(Гер лес 3)
микроорганизмов с вза
имоусиливающим дей
ствием.
ственные соотношения этих структур гриба дают инфор
Цель наших исследований — изучение взаимодействий
мацию об эффективности функционирования эндомио
Glomus intraradices (штамм 7) и PGPR бактерий рода
ризного симбиоза. Показатель интенсивности развития
Pseudomonas — штаммы Pseudomonas aureofaciens
микоризной инфекции характеризует распространение
BS1393, Pseudomonas fluorescens 38a, Pseudomonas
в корне ВАМ, представленной любой структурой — ми
fluorescens 7Н в ризосфере сорговых культур различных
целием, арбускулами, везикулами либо их сочетанием.
хозяйственных групп. В экспериментах использовали зер
Используемые в исследованиях бактерии являются про
новое (Пищевой 227) и сахарное (Северное 44) сорго, а
дуцентами антибиотиков феназинового ряда, пиолютео
также соргосуданковый гибрид Геркулес 3. Почва —
рина и 2,4диацетилфлороглюцина, обладающих супрес
чернозем выщелоченный.
сирующим действием по отношению к ряду фитопато
Количественный учет эндомикоризных грибов в кор
генных грибов. В связи с этим необходимо учитывать
нях растений проводили с помощью модифицированно
возможность негативного влияния псевдомонадпроду
го метода Травло, основанного на выявлении степени на
центов антибиотиков на развитие эндомикоризного гри
сыщенности корневой системы различными структура
ба Glomus intraradices в ризосфере сорго при совмест
ми ВАМ: мицелием, арбускулами и везикулами. Количе
ном внесении.
В условиях 2летних мелкоделяночных эксперимен
Таблица 1. Количественная оцен а ми оризации
тов при сравнении по годам наибольшую стабильность
различных сортов сор овых льт р, %
действия на микоризацию эндомикоризным грибом
Glomus intraradices штамм 7 по всем хозяйственным
Частота встречае- Интенсивность разВариант
группам показал штамм Pseudomonas aureofaciens
мости ми оризной вития ми оризной
BS1393 (рис. 1, 2, 3).
инфе ции (M)
инфе ции (F)
Использование бактерий рода Pseudomonas как спо
Пищевой 227
соб
увеличения интенсивности микоризации, выраженный
Контроль
13,1
0,4
в достоверной разнице развития микоризного заселения
G. intraradices
в вариантах с внесением бактериальных штаммов по срав
(штамм 7)
100
60,1
нению с контролем, инокулированным только Glomus
G. intraradices +
intraradices (штамм 7), оказалось эффективным.
P. aureofaciens BS1393
100
77,6
В целом, можно отметить общую закономерность
G. intraradices +
при количественной оценке эндомикоризного гриба
P. fluorescens 7H
100
59,4
по каждому испытанному сорту в зависимости от ва
G. intraradices +
рианта инокуляции, выражающуюся в изменении час
P. fluorescens 38a
100
89,6
тоты встречаемости и интенсивности микоризации
Северное 44
(табл. 1).
Контроль
14,5
0,6
В условиях мелкоделяночного полевого опыта на вы
G. intraradices
щелоченном черноземе было установлено влияние псев
(штамм 7)
100
67,8
G. intraradices +
домонад на интенсивность микоризации корней сорго
P. aureofaciens BS1393
98,9
вых культур эндомикоризным грибом Glomus
78,3
G. intraradices +
intraradices. Частота встречаемости микоризного засе
P. fluorescens 7H
99,4
58,9
ления по всем вариантам с двойной инокуляцией бакте
G. intraradices +
риальными штаммами и Glomus intraradices (штамм 7)
P. fluorescens 38a
100
96,9
отличалась незначительно от варианта с внесением толь
Гер лес 3
ко штамма эндомикоризного гриба. Частота встречае
Контроль
11,8
0,3
мости практически по всем вариантам с инокуляцией ис
G. intraradices
следуемыми микробиологическими объектами дости
(штамм 7)
100
69,4
гала 100%. В то же время интенсивность развития Glomus
G. intraradices +
intraradices значительно различалась по вариантам. Мак
P. aureofaciens BS1393
100
89,8
симального значения данный показатель достигал в вари
G. intraradices +
анте Glomus intraradices + Pseudomonas fluorescens 38a
P. fluorescens 7H
99,7
67,1
по всем исследуемым сортам. Максимальное значение
G. intraradices +
интенсивности развития микоризной инфекции отмечено
P. fluorescens 38a
100
93,5
при инокуляции штаммом Pseudomonas fluorescens 38a
Таблица 2. Количественная оцен а стр т р эндоми оризно о риба
рода Glomus intraradices (штамм 7) в ми оризованных орнях различных сор овых
Вариант
Обилие арб с л Обилие арб с л Обилие вези л Обилие вези л в
по отношению о в ми оризованной по отношению о ми оризованной
всем орню (А) части орня (а) всем орню (В) части орня (в)
Пищевой 227
1,9
12,6
0,3
10,1
26,4
29,3
9,8
12,6
14,8
18,2
6,9
15,9
16,3
18,6
7,8
13,4
36,7
37,1
18,9
20,9
Северное 44
2,4
10,8
0,4
11,3
30,1
16,7
13,9
10,9
15,1
6,9
5,8
8,6
26,4
8,6
11,5
9,4
69,2
63,1
19,3
14,2
Гер лес 3
3,3
9,9
0,3
12,0
31,9
15,6
17,6
20,0
16,8
7,1
13,6
22,3
28,9
26,2
19,3
25,0
50,4
45,3
27,8
31,5
Контроль
G. intraradices (штамм 7)
G. intraradices + P. aureofaciens BS1393
G. intraradices + P. fluorescens 7H
G. intraradices + P. fluorescens 38a
Контроль
G. intraradices (штамм 7)
G. intraradices + P. aureofaciens BS1393
G. intraradices + P. fluorescens 7H
G. intraradices + P. fluorescens 38a
Контроль
G. intraradices (штамм 7)
G. intraradices + P. aureofaciens BS1393
G. intraradices + P. fluorescens 7H
G. intraradices + P. fluorescens 38a
Таблица 3. Урожайность зеленой массы сор овых
Сорт
Пищевой 227
Северное 44
Гер лес 3
льт р, %
льт р, т/ а
Контроль
G. intraradices
(штамм 7)
G. intraradices +
P. aureofaciens BS1393
G. intraradices +
P. fluorescens 7H
G. intraradices +
P. fluorescens 38a
24,35
40,40
56,30
25,40
44,30
60,97
30,90
48,90
64,75
27,30
45,20
63,44
23,63
39,0
52,80
сахарного сорго Северное 44. В зависимости от вариан
та бактериальной инокуляции изменялось количество
структур эндомикоризного гриба в корнях сорговых куль
тур. При количественной оценке структур эндомикориз
ного гриба по всем показателям максимальные их значе
ния получены в варианте Glomus intraradices +
Pseudomonas fluorescens 38a (табл. 2).
При сравнении развития структур эндомикоризного
гриба и урожайности по вариантам оптимальное соотно
шение структур эндомикоризного гриба выявлено в ва
рианте Glomus intraradices + Pseudomonas aureofaciens
BS1393, т.к. при таком уровне везикул и арбускул эф
фективность микоризации, выраженная в увеличении уро
жая, была максимальной (табл. 3).
В варианте с инокуляцией парой микроорганизмов
Glomus intraradices + Pseudomonas fluorescens 38a по всем
сортам происходило снижение урожайности зеленной
массы. Однако в данных вариантах отмечался максималь
ный уровень развития микоризной инфекции. Это позво
ляет сделать вывод, что при высоком уровне интенсивно
сти микоризации проявляется конкуренция эндомикориз
ного гриба Glomus intraradices (штамм 7) с растением за
необходимые питательные вещества. В данном случае
эндомикоризный гриб выступает как паразит и стимули
рующее действие штамма Pseudomonas fluorescens 38a,
проявляющееся в увеличении обилия арбускул по отно
шению ко всему корню, обилия арбускул в микоризован
ной части корня, обилия везикул по отношению ко всему
корню, обилия везикул в микоризованной части корня,
приводит к снижению массы растений в сравнении с этим
показателем в контроле. В других вариантах наблюдали
увеличение массы растений.
Таким образом, в полевых экспериментах (2003—2004 гг.)
выявлена наиболее эффективная пара микроорганизмов —
Glomus intraradices + Pseudomonas aureofaciens BS1393.
Она способствовала формированию оптимального уров
ня структур эндомикоризного гриба и стабильности дей
ствия при инокуляции по всем хозяйственным группам
сорговых культур. Этот вариант может быть использован
на практике при промышленном возделывании сорговых
культур на черноземе выщелоченном с недостатком ус
вояемых форм фосфора.