CC BY
20псевдомонад максимальная трансформация Ca3(PO4)2 в растворимые формы была достигнута штаммом P. mandelii IB Ki-14.
Таким образом, большинство исследованных штаммов грамотрицательных бактерий показывали высокую степень солюбилизации малорастворимого ортофосфата кальция на завершающем этапе культивирования. Штаммы рода Pseudomonas характеризовались быстрой динамикой накопления растворимых фосфат-анионов в культуральной среде на начальной стадии культивирования (первые сутки) с последующим снижением их концентрации вследствие потребления доступного фосфора растущей культурой. Наи-
А. kashmirensis 1В Ю-1, полностью трансформирующий ортофосфат кальция в растворимые формы после одиннадцати суток культивирования и показывающий стабильно высокую динамику накопления свободных фосфат-анионов. Среди представителей этого вида описан штамм А. kashmirensis subsp. те^уНса РК-1 [Порошина и др., 2015], выделенный из ризосферы осоки, что показывает потенциальную возможность успешной интродукции штамма А. kashmirensis 1В Ю-1 в ризосферу сельскохозяйственных культур.
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ, грант № 14-04-97049.
более активным среди изученных культур являлся штамм
Таблица. Динамика роста и освобождения фосфат иона изучаемыми штаммами
Штамм титр, КОЕ7мл 1 сутки рн P2O5, мгЛг титр, КОЕ7мл 11 сутки рн P2O5, мгЛг Высвобождение фосфора из Ca3(PO4)2, % Итоговая концентрация растворимых фосфатов, P2O5, мгХл
A. kashmirensis IB Ki-1 2 х 108 4.8-4.9 190-218 4 х 107 4.4-4.5 438-470 100 916
P. extremaustralis IB Ki 13-2 4 х 109 5.9-6.0 261-264 5 х 109 5.6-5.7 76-77 74 696
P. extremaustralis IB Ki 13-1A 4 х 109 6.0-6.0 138-160 4 х 109 5.6-5.7 91-95 61 678
P. mandelii IB Ki-14 3 х 109 4.5-4.6 253-267 5 х 109 5.7-5.9 69-70 76 568
Pseudomonas sp. IB Ki-19 1 х 108 4.9-5.0 153-166 8 х 108 6.0-6.0 96-98 62 559
Библиографический
Булавенко Л.В., Бега З.Т., Курдиш И.К. Мобилизация фосфора некоторыми микроорганизмами из труднорастворимых неорганофосфатов // Бюллетень 1нституту сшьскогосподарьсюи мжробюлоги, 2000. N 6. с. 55-56.
Муромцев Г.С., Маршунова Г.Н., Павлова В.Ф., Зольникова Н.В. // Успехи микробиологии, 1985. Т 20. с. 174-198.
Унифицированные методы анализа вод / под ред. Ю.Ю. Лурье. М.: Химия, 1971. 207 с.
Порошина М.Н., Доронина Н.В., Капаруллина Е.Н., Троценко Ю.А. Advenella kashmirensis subspecies methylica PK 1 - факультативный метилотроф из ризосферы осоки // Микробиология, 2015. Т. 48. N 1. с. 90-97.
Ayub N.D., Pettinari M.J., Ruiz J.A., López N.I. A Polyhydroxybutyrate-Producing Pseudomonas sp. Isolated from Antarctic Environments with
Plant Protection News, 2016, 3(89), p. 90-91
список (References)
High Stress Resistance. // Current microbiology, 2004. V. 49. p. 170-174. Ghosh W., Bagchi A., Mandal S., Dam B., Roy P. Tetrathiobacter kashmirensis gen. nov., sp. nov., a novel mesophilic, neutrophilic, tetrathionate-oxidizing, facultatively chemolithotrophic betaproteobacterium isolated from soil from a temperate orchard in Jammu and Kashmir, India // International J. of Systematic and Evolutionary Microbiol, 2005. V. 55. p. 1779-1787. Whitelaw M.A., Harden T.J., Helyar K.R. Phosphate solubilization in solution culture by the soil fungus Penicillium radicum // Soil Biology and Biochemistry, 1999. V. 31. N 5. p. 655-665. Verhille S, Baida N., Dabboussi F., Izard D., Leclerc H. Taxonomic study of bacteria isolated from natural mineral waters: proposal of Pseudomonas jessenii sp. nov. and Pseudomonas mandelii sp. nov. // Syst. Appl. Microbiol, 1999. V. 22. N. 1. p. 45-58.
THE MOBILIZATION OF CALCIUM ORTHOPHOSPHATE BY BACTERIA FROM ADVENELLA AND PSEUDOMONAS GENERA L.Y. Kuzmina, Z.G. Guvatova, V.I. Ioannina, G.E. Aktuganov, N.F. Galimzyanova, A.I. Melentev
Institute of Biology Ufa Scientific Centre RAS, [email protected] The ability of bacterial strains from genera Advenella and Pseudomonas to mobilize phosphorus from insoluble calcium orthophosphate was evaluated. The strains of the genus Pseudomonas were characterized with rapid dynamics of accumulation of soluble phosphate anions in the culture medium following to decrease of its concentration due to the consumption of available phosphorus by growing culture. Maximal solubilizing activity was detected in the strain A. kashmirensis IB Ki-1, which makes its application promising for the purpose of improvement in phosphorous nutrition and growth promoting of plants.
УДК 631.46:579.64
АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ РИЗОБИАЛЬНЫХ ЭКЗОПОЛИСАХАРИДОВ НА СЕМЕНА И ПРОРОСТКИ КЛЕВЕРА КРАСНОГО (TRIFOLIUM PRATENSE) А.М. Лавина, Л.Р. Нигматуллина, З.Р. Вершинина, Ал.Х. Баймиев
Институт биохимии и генетики Уфимского научного центра РАН, Уфа, Россия, [email protected]
Полученные данные подтверждают предположение, что синтез полисахаридов, стимулирующих симбиотические взаимоотношения, могут способствовать адаптации к меняющимся условиям окружающей среды штаммов Rhizobium и эффективно взаимодействовать с бобовыми растениями, внося вклад в их рост и прорастание.
Ключевые слова: Rhizobium, ризобии, экзополисахариды (ЭПС), биоудобрения, ростостимулирующая активность. Сложные и специфичные взаимодействия между тениями-хозяевами являются частью многоэтапного клубеньковыми бактериями рода Rhizobium и их рас- процесса координированного взаимодействия бакте-
92
Вестник защиты растений 3(89) - 2016. Материалы международной конференции
рий и растений, в ходе, которого происходит обмен молекулярными сигналами между партнерами, приводящий к дифференциальной экспрессии генов у обоих симбионтов. В результате такого взаимодействия образуются азотфиксирующие клубеньки. Для правильного развития клубеньков требуется синтез и восприятие сигнальных молекул. Показано, что на ранних этапах симбиоза роль специфических сигнальных факторов у бактерий играют липохитоолигосахариды (Nod- факторы). Синтез Nod-факторов необходим, но недостаточен для морфогенеза клубеньков. Не менее важным фактором при образовании клубенька является синтез бактериями экзополисахаридов (ЭПС). Исследования штаммов с нарушенным синтезом ЭПС позволило выдвинуть предположение об их участии в узнавании макросимбионтов, а также в сигнальных процессах при дифференцировке бактериальных и растительных клеток. Кроме того накопленные данные свидетельствуют о том, что экзополисахариды вовлечены в инфицирование и образование клубеньков, в процесс бактериального освобождения от инфекционных нитей, развития бактероидов, подавления реакции защиты растений и синтеза ими противомикробных соединений. Согласно результатам, полученным при исследовании влияния штаммов ризобий на всхожесть семян различных растений, показано что инокуляция растений штаммами ризобий, синтезирующими экзополисахариды значительно увеличивает всхожесть семян и рост проростков растений. В виду этого целью данной работы являлось создание и исследование свойств симбиотической системы клевера с ризобиями, у которых были идентифицированы исследуемые гены клубеньковых бактерий, регулирующие биосинтез экзополисахаридов.
В качестве объекта исследования был выбран клевер красный (T. pratense), так как этот сорт отличается высокой степенью всхожести и устойчивостью к болезням. Для данного исследования нами были выбраны следующие гены: pssA, pssB, rosR, prsD, prsE, так как данные гены хорошо изучены, участвуют в синтезе экзополисахаридов и процессах сигналинга, а также формировании клубеньков. Для определения наличия у исследуемых штаммов ризобий генов экзополисахаридов нами был проведен скрининг 34 штаммов R. leguminosarum. В результате скрининга были выявлены 5 штаммов ризобий, у которых были идентифицированы все исследуемые нами гены, участвующие в биосинтезе экзополисахаридов.
С целью анализа влияния ризобий, на семена клевера, нами была проведена оценка ростостимулирующего эффекта 2 штаммов Pseudomonas aureofaciens, 1 штамма R. galegae и 7 штаммов R. leguminosarum, один из которых являлся природным симбионтом T. pratense. У 5 из 7 штаммов были идентифицированы все исследуемые гены, ответственные за синтез экзополисахаридов. Для того чтобы избежать негативного воздействия на исследуемые растения, были проведены опыты по инокуляции растений различными концентрациями ризобий. Таким образом, были выявлена оптимальная концентрация, при которой штаммы обладают ростостимулирующим эффектом, не оказывая негативного влияния на растения клевера - 104
КОЕ/мл. Далее семена инокулировали суспензией данных штаммов. Через неделю подсчитывали процент всхожести семян, а также длину корней и гипокотилей растений.
Выбранные нами семена клевера показали довольно высокую всхожесть 93.3 %. Было выявлено, что инокуляция семян клевера штаммами ризобий, у которых были идентифицированы исследуемые нами гены, ответственные за синтез экзополисахаридов в большинстве случаев благоприятно влияли на всхожесть растений клевера. Всхожесть при их применении достигла 100 %, что можно объяснить синтезом ризобиями экзополисахаридов и фитогормонов согласно результатам, полученным зарубежными авторами при исследовании влияния штаммов ризобий на всхожесть семян различных бобовых растений. Однако в 2х случаях мы отметили ухудшение всхожести семян клевера (на 3 % и 13 % ниже показателя контрольных растений). Это явление может быть связано с тем, что растения клевера были инокулированы высокой концентрацией ризобий, это и оказало негативное воздействие на растения.
Далее нами было показано положительное влияние исследуемых штаммов ризобий на рост проростков клевера красного. При анализе длины корней проростков мы отметили, что растения, обработанные Р. аигео/аает показали меньшую длину корней проростков (от 17 до 37 %), чем растения, инокулированные штаммом R. galegae (39 %). Инокуляция семян клевера ризобиями, у которых были идентифицированы все исследуемые нами гены, участвующие в биосинтезе экзополисахаридов приводит к увеличению длины корней проростков (от 7 до 53 % больше контрольных). Значения длин гипокотилей проростков, инокулированных ризобиями, синтезирующими экзополисахариды, также были значительно больше по сравнению с контролем, в том числе и обработанные R. galegae (на 72 %). Опытные проростки были длиннее контрольных на 38 %—103 %, в зависимости от того каким штаммом было обработано растение. Однако эти значения были меньше тех, что получены при обработке растений Р аигео/аает максимум на 16 %. Значения показателей природного симбионта красного клевера указывают на то, что обработка бобовых растений «дикими» штаммами, обладающими ростостимулирующим эффектом приводит к увеличению всхожести растений и их росту. В многочисленных работах по изучению, влияния ризобий на увеличение длины проростков различных растений, было доказано, что ризобии выделяют ростостимулирующие гормоны (индол-3-уксусную кислоту, цитокинины и гиббереллины), а синтез ими экзополисахаридов, способствует прикреплению ризобий к поверхности корней и их выживанию. Полученные данные подтверждают предположение о том, что синтез различных активизирующих симбиоз полисахаридов может позволить ризобиальным штаммам адаптироваться к изменяющимся условиям окружающей среды и эффективно взаимодействовать с бобовыми растениями, способствуя их росту и всхожести.
Исследования проводились при финансовой поддержке грантов РФФИ-Поволжье № 14-04-97005 РФФИ-мол_а № 16-34-01076, РФФИ-Инициативный № 16-04-00902 А.
Plant Protection News, 2016, 3(89), p. 91-93
THE ANALYSIS OF THE IMPACT OF RHIZOBIAL EXOPOLYSACCHARIDES ON SEEDS AND SEEDLINGS OF THE RED CLOVER (TTRIFOLIUM PRATENSE) A.M. Lavina, L.R. Nigmatullina, Z.R. Vershinina, Al.K. Baymiev
Institute of Biochemistry and Genetics Ufa Scientific Centre RAS, [email protected]
The obtained data support the assumption that the synthesis of a variety activating symbiosis polysaccharides can afford to adapt to changing environmental conditions to Rhizobium strains and to interact effectively with leguminous plants, contributing to their growth and germination.
УДК 579.26
ЭНТОМОПАТОГЕННЫЕ ГРИБЫ В ПОПУЛЯЦИЯХ ЖУКОВ-КОРОЕДОВ
В ПРЕДГОРЬЯХ ЗАИЛИЙСКОГО АЛАТАУ Г.Р. Леднёв1, Р. Абдукерим2, А.М. Успанов3, М.Н. Сабитова1, А.С. Каменова3,
М.В. Левченко1, Б.А. Дуйсембеков3
'Всероссийский НИИ защиты растений, Санкт-Петербург, Пушкин, Россия, [email protected] 2Казахский национальный аграрный университет Алматы, Казахстан, rauza9'@mail.ru 3Казахский НИИ защиты и карантина растений, Алматы, Казахстан, [email protected]
В популяциях жуков-короедов в предгорьях Заилийского Алатау традиционными и молекулярно-генетическими методами выявлено четыре вида энтомопатогенных анаморфных аскомицетов - Beauveria pseudobassiana, B. bassiana, Isaria farinosa и Paecilomyces sp., при существенном доминировании первого из них. Ключевые слова: анаморфные аскомицеты, ксилофаги, Beauveria, Isaria.
Одним из перспективных приемов снижения численности жуков-короедов (Curculionidae, Scolytinae) - опаснейшей группы вредителей - ксилофагов хвойных лесов является использование биопрепаратов на основе энтомопатогенных аскомицетов из анаморфных родов (Ascomycota, Hypocreales). Представители данной группы филаментных грибов достаточно широко распространены в популяциях различных видов жуков-короедов практически во всех лесных экосистемах Евразии [Wegensteiner et al., 1989], а исследования, посвященные разработке микоинсектицидов для подавления численности этих вредителей, проводятся во многих странах [Battay, 2007; Kreutz et al., 2004]. В Казахстане работы в этом направлении до недавнего времени практически не велись.
В этой связи нами были проведены исследования по изучению энтомопатогенной микобиоты жуков-короедов в предгорной зоне Заилийского Алатау. Маршрутные обследования проводились в мае-августе 2015 года в нескольких точках урочища Медеу (государственном природном парке «Медеу») на высоте 1300-2000 м (43.1° с.ш., 76.6° в.д.). В местах складирования древесины ели тянь-шаньской были обнаружены значительные очаги целевой группы ксило-фагов (до 20 особей/дм2), в которых существенно доминировал короед Гаузера (Ips hauseri) (более 90 %). Практически на всех проанализированных стволах, под корой, в небольшом количестве встречались имаго вредителей с
явными признаками микозов. В итоге, было собрано более сорока подобных особей, из которых в чистую культуру (на модифицированную среду Сабуро) выделено тридцать пять изолятов анаморфных аскомицетов. Анализ видового состава изолированных культур по морфологическим признакам показал, что, по крайней мере, тридцать три из них относятся к энтомопатогенным видам. При этом большая часть изолятов была отнесена к Beauveria bassiana senso lato, другие культуры - к роду Isaria (=Paecilomyces). Поскольку в последнее время в связи с активным использованием молекулярно-генетических методов в систематике изучаемых грибов произошли значительные изменения, то для уточнения таксономического статуса изолированных культур был проведен ПЦР-анализ по локусу ядерной ДНК - tef (фактор элонгации трансляции Efla) (табл.). В результате была выявлена четкая дивергенция первого вида на два таксона видового ранга - B. bassiana и B. pseudobassiana при существенном доминировании второго из них. Три культуры были отнесены к I. farinosa, а для двух других изолятов видовую принадлежность в пределах рода Paecilomyces установить не удалось. Таким образом, среди выделенных культур подавляющее большинство относится к B. pseudobassiana (69.7 %), на втором месте по встречаемости - B. bassiana (15.2 %) (рис.).
Аналогичный групповой состав энтомопатогенных анаморфных аскомицетов на жуках-короедах характе-
Таблица. Каталог молекулярных гаплотипов tef, характеризующих штаммы анаморфных аскомицетов, изолированных из имаго короеда Гаузера в урочище Медеу (Заилийский Алатау) в сравнении с записями, доступными в Генбанке
Вид гриба Гаплотип Типовой штамм в Генбанке Номер доступа в Генбанке Эталонный штамм рабочей выборки, кол-во Уровень сходства с типовым штаммом из Генбанка, %
B. bassiana sensu stricto А(7518) В(10/72) ARSEF 7518 EABb 10/72 HQ880975 KJ473860 BbSc1-15 (3) BbSc2-15 (2) 100 100
B. pseudobassiana А(1564) В(6229) ARSEF 2997 ARSEF 6229 HQ881000 HQ881001 BpSc,-15 (15) BpSc16-15 (8) 100 100
I. farinosa A(1852) ARSEF 4029 HQ881019 ISCj-15 (3) 100
Paecilomyces sp. А (1849) ARSEF 1849 KC242682 Inc,-15 (2) 100
