Н.Е. Сороколетова Изучение микроорганизмов

Естественные
науки. № 2 (39). 2012 г.
3. Zaschita rasteniy ot vrediteley : ucheb. dlya vuzov / pod red. I . I . Isacheva. - M. : KolosS,
2004. - 470 s.
4. Nadyikta V. D. Perspektivyi biologicheskoy zaschityi rasteniy ot fitopato-gennyih mikroorganizmov / V. D. Nadyikta // Zaschita i karantin rasteniy. - 2004. - № 6. - S. 26-30.
5. Praktikum po mikrobiologii : ucheb. pos. dlya stud, vuzov / A. I . Netrusov, M. A. Egorova,
L. M. Zaharchuk i dr. ; pod red. A. I. Netrusova. - M. : Akademiya, 2005. - 608 s.
6. Tepper E. Z. Praktikum po mikrobiologii / E. Z. Tepper, V. K. Shilnikova, G. I . Pereverzeva ; pod red. V. K. Shilnikovoy. - 5-e izd., pererab. i dop. - M. : Drofa, 2004. - 256 s. - (Seriya
«Uchebniki i uchebnyie posobiya dlya vuzov»).
УДК 579. 64
ИЗУЧЕНИЕ МИКРООРГАНИЗМОВ АССОЦИИРОВАННЫХ С КОРНЕМ
СОЛОДКИ ЛЕКАРСТВЕННОЙ (GLYCYRRHIZA
GLABRA)
Наталья Евгеньевна Сороколетова,
аспирант
Астраханский государственный технический университет
414025, г. Астрахань,ул. Татищева, 16
тел. (8512) 61-42-71,e-mail:[email protected]
Выделение и изучение микроорганизмов, ассоциированных с растениями, является практиче­
ски значимым, так как они могут служить основой для разработки новых бактериальных удобре­
ний. В статье представлены данные по изучению микроорганизмов ассоциированных с корнем
солодки лекарственной, обильно произрастающей на территории Астраханской области.
Рассмотрены методы выделения микроорганизмов из ризопланы и ризосферы солодки
лекарственной с применением специфических сред. Проводился скрининг выделенных микро­
организмов по полезным для сельского хозяйства свойствам, в результате которого отобра­
но два изолята, представляющих собой ассоциации микроорганизмов. Изучены физиологобиохимические свойства отобранных изолятов, их фунгицидная и фитостимулирующая ак­
тивность. Наиболее активный изолят идентифицирован до вида.
Ключевые слова: ризоплана, ризосфера, фунгицидные свойства, фитопатогенные гри­
бы, ассоциативные микроорганизмы, азотфиксация, бактерии рода Bacillus.
T H E STUDY O F M I C R O O R G A N I S M S A S S O C I A T E D W I T H M E D I C I N A K
L I C O R I C E R O O T (GLYCYRRHIZA
GLABRA)
Sorokoletova Natalia Ye., post-graduate student
Astrakhan State Technical University
Tatischev St., 16, 414000, Astrakhan, Russia
phone (8512) 61-42-71, e-mail:[email protected]
The selection and study of the plants associated microorganisms are of great practical signifi­
cance as they can be used as a basis for the development of the new bacterial fertilizers. The article
contains the data on the study of microorganisms associated with Medicinal Licorice Root that is
widely spread in the Astrakhan region.
The methods of selecting microorganisms from medicinal licorice rhizoplana and rhizosphere
with the help of some specific environments were analysed. The resulting microorganism screening
was made to reveal the properties vital for agriculture. As a result two isolates, which are microor­
ganism associations, were selected. Physiological and biochemical properties of the selected isolates
as well as their fungicidal and phytostimulating activities were studied. The most active isolate was
identified up to the species.
Key words: rhizoplana, rhizosphere, fungicidal properties, phytopathogenic fungi, associative
microorganisms, nitrogenfixation,bacteria of the genus Basillus.
Взаимоотношения микроорганизмов и высших растений является одной из интерес­
нейших и сложнейших проблем микробиологии. Микроорганизмы защищают растение от
действия фитофагов, фитопатогенных бактерий и микромицетов, улучшают минеральное
питание растения, способствуя увеличению его биомассы. Усилия современной сельскохо102
Микробиология,
агрономия и
растениеводство
зяйственной микробиологии направлены на увеличение выхода продукции и повышения
ее питательности, увеличение устойчивости культивируемых биологических видов к не­
благоприятным условиям внешней среды, фитопатогенам и вредителям с помощью мик­
роорганизмов [1]. Особое внимание уделяется использованию микроорганизмов ризопланы и ризосферы для получения биопрепаратов, повышающих продуктивность растений,
так как среди данных микроорганизмов присутствуют азотфиксирующие бактерии, всту­
пающие в микробно-растительные взаимоотношения. Микроорганизмы, ассоциированные
с растениями, изучены значительно меньше, чем симбиотические и фитопатогенные [2].
Скрытый характер взаимодействий таких микроорганизмов в значительной мере затрудня­
ет изучение физиологических, биохимических и генетических механизмов, определяющих
их ассоциативную природу [3]. Выделение и изучение микроорганизмов, ассоциирован­
ных с растениями, является практически значимым, так как они могут служить основой
для разработки новых бактериальных удобрений.
Микроорганизмы ризо планы и ризосферы бобовых растений Астраханской области
малоизучены. Имеются исследования по изучению особенности развития вигны (Vigna
cylindrica) при обработке суспензией штамма Bacillus megaterium Q57-31 в условиях Ас­
траханской области [6]. Среди них могут быть изоляты, которые можно использовать в
экологическом земледелии.
Целью настоящей работы явилось выделение и исследование микроорганизмов, ас­
социированных с корнем солодки лекарственной (Glycyrrhiza glabra), одного из самых
распространенных бобовых растений Астраханской области. Объектами исследования
явились микроорганизмы, ассоциированные с корнем солодки лекарственной. Солодка
лекарственная - многолетнее травянистое растение семейства бобовых высотой 50-150 см.
Экстракты солодкового корня находят широкое применение в медицине и косметологии.
В корнях и корневищах солодки содержится глицирризин (8-24 %, относящийся к сапо­
нинам, представляющий собой смесь калиевых и кальциевых солей глицирризиновои
кислоты), моно- и полисахариды, 27 различных флавонидов, крахмал, витамин С, немно­
го эфирных масел и другие вещества.
Экстракт корня солодки содержит в своем составе глициризиновую кислоту. Глициризиновая кислота является уникальным природным поверхностно-активным веществом с
противовоспалительными свойствами. Ее содержание обеспечивает мягкое очищающее
действие, не раздражающее, а успокаивающее кожу. Корень солодки также обладает репаративным (восстанавливающим) и иммуноактивным действиями.
Для выделения специфических микроорганизмов ризосферы и ризопалны со­
лодки лекарственной применялись следующие методы: метод последовательных от­
мываний корней, посев отпечатков, глубинный посев с использованием разведения.
Выбраны три специфических среды: растительный, бобовый и почвенный агары.
В состав перечисленных сред входят вещества, которые используются микроорга­
низмами, обитающими в почве и непосредственно на корнях растения. Основой рас­
тительного агара является отвар корня солодки лекарственной. Почвенный агар го­
товился на вытяжке ризосферной почвы и, следовательно, содержит в незначитель­
ных количествах вещества, выделяемые корнями солодки. Для приготовления бобо­
вого агара брали отвар гороха, который, в свою очередь, богат по химическому со­
ставу. Для выделения азотфиксирующих микроорганизмов из ризосферы и ризопланы солодки лекарственной пользовались методом комочков ризосферной почвы и
методом отпечатков. Для выделения свободноживущих аэробных азотфиксаторов
использовали плотную питательную среду Эшби, что является косвенным доказа­
тельством принадлежности микроорганизмов к азотфиксаторам [4; 5].
В ходе исследования из ризопланы и ризосферы солодки лекарственной выде­
лен 21 изолят. По культуральным и морфологическим признакам среди бактерий
присутствуют преимущественно слизистые, выпуклые колонии, неправильной фор­
мы, по морфологии грамположительные и грамотрицательные полиморфные палоч­
ки. Произведен скрининг выделенных микроорганизмов по способности расти на
безазотистой среде Эшби с образованием зон растворения мела и по способности
103
Естественные
науки. № 2 (39). 2012 г.
образовывать обильное количество слизи. Бактерии, обладающие способностью вы­
делять обильное количество слизи, используются в промышленности для создания
на их базе биопрепаратов, основанных на инокуляции изолятов других бактерии в
полисахаридную слизь.
Выявлены 10 изолятов, способных расти на безазотистой среде Эшби с образо­
ванием слизи, но набольший интерес представляли два изолята, способные образо­
вывать обильное количество слизи. Отобранные при скрининге изоляты представля­
ли собой ассоциации микроорганизмов.
Изучены физиолого-биохимические свойства отобранных изолятов (их фунгицидная
и фитостимулирующая активность) и проведена идентификация самого активного изолята.
Установлено, что изолят Z, являющийся ассоциацией, способен использовать такие орга­
нические кислоты, как К- и Na-лимоннокислый, К-уксуснокислый. Обладает способно­
стью использовать азот следующих минеральных солей: NH4CI, мочевины, L-глутамина,
L-изолейцина. Таким образом, для изолята Z проявляет обильный рост и слизеобразование
на средах, содержащих раффинозу, мальтозу, галактозу, сахарозу, глюкозу, крахмал. Обла­
дает аммилолитической, протеолитической, липолитической и слабовыраженной уреазной
активностью, католазо- и оксидазоположителен.
Изолят В, являющийся также ассоциацией, способен использовать К-уксуснокислый
в качестве единственного источника углерода. Обладает способностью использовать азот
следующих минеральных солей: мочевины, L-глутамина, L-изолейцина. Изолят В активно
рос на средах, содержащих в качестве единственного источника углерода раффинозу,
мальтозу, галактозу, сахарозу, глюкозу. Обладает аммилолитической, протеолитической и
липолитической активностью, католазо- и оксидазоположителен.
Токсичность и фитостимулирующая активность исследуемых изолятов для рас­
тений определялась с помощью эксперимента на прорастание семян кресс-салата
сорта «Весенний» и семенах редиса. Исследовалась токсичность и фитостимули­
рующая активность суспензии с титром 10 -10 КОЕ/мл.
Количество проросших семян (в сравнении с контролем) у изолята В составляла
114 %, у изолята Z - 106 %. Длина проростков корня кресс-салата (к контролю) со­
ставила у изолята В 119 %, у изолята Z - 131 %. Длина проростков стебля кресссалата по отношению к контролю у изолята В составила 175 %, у изолята Z - 135 %.
Количество проросших семян редиса (в % к контролю) у изолята В составляла
117 %, у изолята Z - 109 %.
Длина проростков корня семян редиса (в сравнении с контролем) составила у
изолята В 127 %, у изолята Z - 119 %. Длина проростков стебля редиса по отноше­
нию к контролю у изолята В составила 167 %, у изолята Z - 138 %. В результате экс­
перимента показано, что изоляты исследуемых микроорганизмов нетоксичны для
растений, так как проросло больше семян, чем в контроле. В контроле на семенах
наблюдалось развитие микромицетов. На семенах, обработанных исследуемым изолятом, микромицеты не наблюдались.
Изучение фунгицидной активности изолятов Z и В проводилось по отношению
к фитопатогенным грибам Fusarium graminearum и F. culmorum из коллекции Все­
российского института сельскохозяйственной микробиологии РАСХН, методом
диффузии в агаре с использованием лунок [5]. Для исследования фунгицидной ак­
тивности пользовались суспензией изолятов с титром порядка 10 -10 КОЕ/мл [2].
Установлено, что фунгицидную активность по отношению к тест-культурам фитопатогенных грибов F. graminearumu и F. culmorum проявляют оба изолята. По отноше­
нию к F. graminearum наибольшую фунгицидную активность проявляет изолят Z, по
отношению F. culmorum - изолят В.
При идентификации изолята В, которая проводилась в ГосНИИГенетики, было
выявленно два ассоцианта (а и б). По результатам проведенного анализа секвенсов
вариабельных участков 16S рДНК тестируемый изолят В (а) можно отнести к видами
Paenibacillus nanensis, P. thailandensis и P. agaridevorans (97 % ) . По результатам про­
веденного анализа секвенсов вариабельных участков 16 S рДНК тестируемый изолят
В (б) можно отнести к виду Bacillus subtilis (98 % ) .
9
10
9
104
10
Микробиология,
агрономия и
растениеводство
Таким образом, в ходе исследования из ризопланы и ризосферы солодки лекарст­
венной получены изоляты, способные к фиксации свободного молекулярного азота, об­
ладающие фунгицидной и фитостимулирующей активностью, способные образовывать
обильное количество внеклеточной полисахаридной слизи. Выделенные микроорганиз­
мы помещены в коллекцию НИЛ Микробиологического мониторинга АГТУ.
После дополнительных исследований возможно создание комплексного био­
препарата, обогащающего почву свободным азотом, с фунгицидными и фитостимулирующими свойствами для использования на территории Астраханской области.
Список литературы
1. Волова Т. Г. Экологическая биотехнология / Т. Г. Волова. - М. : Сибирский хроно­
граф, 1997. - 144 с.
2. Дзержинская И. С Исследования фунгицидной активности представителей рода Ba­
cillus I И. С. Дзержинская, М. Ф. Коряжкина // Естественные науки. - 2009. - № 2. - С. 16-20.
3. Лобакоеа К С. Ассоциативная симбиология на примере растительных симбиозов
/ Е. С. Лобакова // Вестник Московского ун-та. Сер. 16. Биология. - 2006. - № 4. - С. 9-15.
4. Практикум по микробиологии / А. И. Нетрусов, М. А. Егорова, Л. М. Захарчук и др. ;
под ред. А. И. Нетрусова. - М. : Академия, 2005. - 608 с.
5. Теппер Е. 3. Практикум по микробиологии / Е. 3. Теппер, В. К. Шильникова, Г. И. Переверзева ; под ред. В. К. Шильниковой. - 5-е изд., перераб. и доп. - М. : Дрофа, 2004. - 256 с.
6. Чан Минь Куан. Особенности развития вигны (Vigna cylindrica) при обработке суспензией
штамма Bacillus megaterium Q57-31 в условиях Астраханской области : автореф. дис. ... канд.
биол. наук / Чан Минь Куан. - Астрахань, 2011. - 23 с.
References
1. Volova Т. G. Ekologicheskaya biotehnologiya / Т. G. Volova. - M. : Sibirskiy hrono-graf,
1997.- 144 s.
2. Dzerzhinskaya I. S. Issledovaniya mngitsidnoy aktivnosti predstaviteley roda Ba-cillus / I S . Dzerzhinskaya, M. F. Koryazhkina // Estestvennyie nauki. - 2009. - № 2. - S. 16-20.
3. Lobakova E. S. Assotsiativnaya simbiologiya na primere rastitelnyih simbiozov / E. S. Lobakova // Vestnik Moskovskogo un-ta. Ser. 16. Biologiya. - 2006. - № 4. - S. 9-15.
4. Praktikum po mikrobiologii / A. I. Netrusov, M. A. Egorova, L. M. Zaharchuk i dr. ; pod red.
A. I. Netrusova. - M . : Akademiya, 2005. - 608 s.
5. Tepper E. Z. Praktikum po mikrobiologii / E. Z. Tepper, V. K. Shilnikova, G. I . Pereverzeva ; pod red. V. K. Shilnikovoy. - 5-e izd., pererab. i dop. - M. : Drofa, 2004. - 256 s.
6. Chan Min Kuan. Osobennosti razvitiya vignyi (Vigna cylindrica) pri obrabotke suspenziey
shtamma Bacillus megaterium Q57-31 v usloviyah Astrahanskoy oblasti : avtoref. dis. ... kand. biol.
nauk / Chan Min Kuan. - Astrahan, 2011. - 23 s.
УДК 631.524:633.511
МОРФОБИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ОТДАЛЕННЫХ ГИБРИДОВ
ХЛОПЧАТНИКА С ОБРАЗЦАМИ УЗБЕКИСТАНА И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ
ПРИ СОЗДАНИИ СОРТОВ ДЛЯ ЮГА РОССИИ
1
Галина Сафяровна Шахмедова , доктор биологических наук, профессор
Юлия Иршатовна Дедова , кандидат сельскохозяйственных наук, доцент
Надежда Дмитреевна Токарева , кандидат сельскохозяйственных наук, заве­
дующая отделом
1
2
Астраханский государственный университет
414000. г. Астрахань, ул. Шаумяна, 1
тел./факс (8512) 22-82-64, e-mail: [email protected]
всероссийский научно-исследовательский институт орошаемого овощеводства
и бахчеводства
416341, Астраханская обл., г. Камызяк, ул. Любича, 16
тел. 8 (85145) 90-6-20, факс 8 (85145) 95-9-07, e-mail: [email protected]
105