CC BY
117
БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
УДК 579.65
Г.К. Ахметова
магистрант, младший научный сотрудник, лаборатория микробиологии, ТОО «Научно-производственный центр зернового хозяйства» им. А. И. Бараева, п. Шортанды-1, Казахстан
БИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ БАКТЕРИЙ PSEUDOMONAS SP. И ИХ РОСТОСТИМУЛИРУЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ В УСЛОВИЯХ СЕВЕРНОГО КАЗАХСТАНА
Аннотация. В статье рассмотрено влияние штаммов Рвеидотопаз sp. на пшеницу сорта Астана при различных разведениях культурального фильтрата. В работе представлены структурные элементы продуктивности пшеницы: длина колоса, число зерен в колосе, масса зерен в колосе и масса 1000 зерен. Результаты исследования показали, что штамм В10—2014, В15—2014 и В16—2014 положительно повлияли на развитие пшеницы по сравннеию с контрольным показателем.
Ключевые слова: бактерии, Рзеиёотопаз sp., пшеница, продуктивность.
G.K. Akhmetova, Scientific Production Center for Grain Farming A.I. Barayev, n. Shortandy-1, Kazakhstan
BIOLOGICAL ACTIVITY OF BACTERIA PSEUDOMONAS SP. AND THEIR GROWTH-PROMOTING
ABILITY IN THE AGRICULTURAL CONDITIONS OF NORTHERN KAZAKHSTAN
Abstract. The article considers the influence of the Pseudomonas sp. strain on Astana wheat cultivar of at the various culture filtrate dilutions. The paper presents the structural elements of the wheat productivity such as the length of the ear strikes, number of grains per ear strikes, weight of grains per ear and weight of 1000 grains. The results showed that the B10-2014, B15-2014 and B16-2014 strains had positive impact on the wheat development comparing to the control samples.
Keywords: bacteria, Рseudomonas sp., wheat, productivity.
В настоящее время актуальной проблемой является создание систем биологической защиты и стимуляции роста злаковых растений, не влияющих на экологическое равновесие в почве и не загрязняющих окружающую среду. Особое внимание уделяется исследованию микробиологических процессов, происходящих в почве, в ризосфере растений, и использованию ризосферных бактерий как агентов биологического контроля различных заболеваний сельскохозяйственных культур [1].
Особый интерес для научного исследования представляют бактерии рода Pseudomonas, поскольку они способны продуцировать большое количество соединений микробного происхождения - более 300 соединений, такие как стимуляторы роста, фитогормоны, различные микробные пигменты и соединения, повышающие резистентность к неблагоприятным фактором экологии [2]. Более 100 из этих соединений являются антибиотиками ароматического происхождения. Наиболее эффективны антифунгальные и ростостимулирующие вещества, это - пироллнитрин, способный подавлять участки генеративной и вегетативной части растений инфицированными фитопатогенами [3]. Также соединения феназиновой природы и индол-уксусная кислота (ИУК) фунционируют как вещества, улучшающие рост растений и развитие корневой системы.
Являясь представителями PGPR-группы-ризобактерий, псевдомонады способствуют росту, развитию и улучшению фосфорного питания растений, а также угнетению почвенных фитопатоген-ных микромицетов [4]. Это особенно актуально с использованием технологий No-till, которые составляют около 1 млн 800 га площади посевов в Республике Казахстан [5]. Одним из минусов этой технологии является аккумулирование в верхних слоях патогенов и вредителей, от которых растения нуждаются в интенсивной химической защите. То есть применение огромного количества раз-
личных пестицидов способно изменять состояние почвенной среды, что оказывает отрицательное влияние, в первую очередь, на микробоценоз агротехнических почв [6]. Кроме того, пестициды могут накапливаться в сельскохозяйственной продукции в виде остаточных количеств.
Отмеченный факт свидетельствует о том, что наиболее эффективным, с точки зрения защиты растений от болезней и для экологической безопасности окружающей среды, является создание препаратов на основе ризосферных микроорганизмов. Целью данного исследования является изучение ростостимулирующей активности бактерий Pseudomonas на пшеницу сорта Астана. Задачей исследования является изучение влияния бактерий Pseudomonas на ростовые параметры пшеницы продуктивных стеблей, на массу 1000 зерен и колосков в 1 колосе.
Материалы и методы
Данное исследование проводилось на базе ТОО «Научно-производственный центр зернового хозяйства им. А.И. Бараева» в лаборатории микробиологии. Семена пшеницы инокулировали в 2 мл культуральной суспензии каждого штамма Pseudomonas на сутки. Затем в стерильных условиях суспензию разводили водой в соотношении 1 мл суспензии, 2 мл и 10 мл и 1 мл, 10 мл, 100 мл дистиллированной водой 1:1, 1:5, 1:10. Контроль обрабатывался стерильной водой, и семена замачивались также на сутки. Вегетационный опыт заложен в теплице в технологическом тепличном комплексе ТОО «НПЦЗХ» им. А.И. Бараева. Для определения влияния штаммов на ростостимули-рующую активность пшеницы был проведен структурный анализ элементов пшеницы.
Результаты исследования
Результаты исследования показали, что штаммы В10-2014, В15-2014 и В16-2014 превалируют показатель контроля при различных разведениях культурального фильтрата. Структурные элементы продуктивности пшеницы, характеризующие величину урожайности, формируются в начале развития растений. Однако некторые элементы урожайности пшеницы развиваются постепенно в онтогенезе. В начале всходит лишь определенное число растений в пересчете на единицу площади, затем каждое растение формирует куст и определенное количество боковых побегов в фазе кущения [7].
Количество зерновок в колосе зависит от формирования колосковых бугорков, которые видоизменяются в генеративные бугорки для образования завязи, пестика и пыльников. В течение вегетации часть стеблей отмирает, поэтому не все образовавшиеся стебли продуктивны и до самой уборки урожая, при этом не образуют колосьев. Поэтому не каждый заложенный колосок и цветок в колосе образует зерновку [8].
В первом опыте при инокуляции семян пшеницы штаммом В10-2014 можно отметить тенденцию увеличения всех показателей структурного анализа: длины колоса и числа зерен, массы зерна одного колоса и 1000 зерен в колосе при различных разведениях (рис. 1а). Чем ниже концентрация штамма В15-2014, тем сильнее ростостимулирующая активность его. Небольшое количество продуктивных побегов компенсируется за счет увеличения числа колосков в колосе; а меньшее число колосков в колосе компенсируется ростом числа зерен в колоске, и малое число зерен компенсируется повышением массы 1000 зерен [7].
Масса зерновки зависит от длины цветковых чешуек, рост которых завершается во время колошения. Инокуляция семян пшеницы штаммами В15-2014 и В16-2014 способствует их увеличению. Особая роль массы зерновки, сравнительно с другими структурными элементами урожая, заключается в том, что формирование зерновки происходит в сжатые сроки, и компе-нисрование массы зерновки не происходит за счет других структурных элементов урожая. Все структурные показатели, определяющие массу зерна колоса, зависят от особенностей сорта семян пшеницы и метеорологических условий, а также показатели регулируются большинством агротехнических технологий [7].
Применение штаммов В15-2014 и В16-2014 и в большей степени разведенных способствует ростостимулирующей активности (рис. 1б, 1в).
Д л и н а кол ос а, см
3,1 8,5 9,3
ч н ело зерен в одном колосе, шт 29,5 2В,4
11111 ¿ш
Юэнтроль B10-ZCH ВНЬЗОМ ВИЬМЫ BlibZCH Напрок ВНЬМЫ ВНЬМЫ ВНЬММ ВНЬМЫ
К* 1:1 Ii Ud
Масса зерна одного колоса, г 1,9В
0,99
i I I
К-Ф Irl IS 1:10
Масса 1000 зерен, г 42,3
Контроль 310-2014 В 10*2014 В Ш-2Ш4 В10-2014 КФ 1:1 IS 1:10
1.12 1.14
И I в I
38 Д 33,2
Контроль £10-2014 £10-2014 В10-2014 В10-2014 КФ izl IS 1:10
а-контроль и штамм В10—2014
Дли на колоса, см
Число зерен в одном колосе, шт ИД
10,2
4 в7 2£,В 2ЭД
1 Vitt, о I I I
Масса зерна одного колоса, г 1,76
Масса 1000 зерен, г
V>1 1 1,62 4
НИ I ■ I
ЗВД
-I
б-штамм В15-2014
Длина колоса., см
Число зерен в одном, колосе, шт
29,3
О J _ 4.D.A.
й Ii IX I i J J
Масса зерна одного колоса, г
1,81
Масса lOOO зерен, г
43 43,5
143 j
■ill «Iii
в-штамм В15-2014
Рисунок 1 (а, б, в) - Структурные элементы пшеницы, инокулированной штаммами бактерий Pseudomonas sp.
Использование технологий No-till в Северном Казахстане способствует развитию патогенных микромицетов, угнетающих рост злаковых культур. Штаммы В10—2014, В15-2014 и В16-2014 положительно повлияли на продуктивность пшеницы и превышают показатель контроля. Структурные элементы пшеницы, инокулированные штаммами Pseudomonas sp., превалировали по длине колоса, числу зерен в колосе, массе 1000 зерен в колосе и массе зерна одного колоса. Следовательно, данные штаммы могут быть использованы для создания биопрепарата на основе микроорганизмов Pseudomonas sp. для улучшения роста и повышения урожайности пшеницы в Северном Казахстане.
Список литературы:
1. Саламатова Ю.А., Минаева О.М., Акимова Е.Е. Эффективность хранения ряда бактериальных препаратов в жидкой форме // Вестник Томского государственного университета. Биология. - 2010. - № 1 (9). - С. 20-28.
2. Максимова Н.П. Генетические подходы к созданию штаммов продуцентов биологически активных соединений на основе ризосферных бактерий Pseudomonas / Н.П. Максимова и [др.] // Молекулярная и прикладная генетика: сб. науч. тр. - 2008. - Т. 8. - С. 143-151.
3. Феклистова И.Н., Максимова Н.П. Синтез пирролнитрина бактериями Pseudomonas Aurantica // Вестн. Белорус. гос. ун-та. Сер. Генетика. Минск. Труды БГУ. 2008. Т. 3, ч. 1.
4. Храмцова, Е.А. Синтез индол-3-уксусной кислоты ризосферными бактериями Pseu-domoans mendocina. Характерситика регуляторных мутантов / Е.А. Храмцова, С.С. Жардецкий, Н.П. Максимова // Вестн. Белорус. гос. ун-та. Сер. 2: Химия. Биология. География. - 2006. -№ 2. - С. 69-73.
5. Labeda D., Liu Kang-Chien, Casida L. Colonization of soil by arthrobacter and Pseudomonas under varying conditions of water and nutrient availability as studies by plate counts and transmissions electron microscopy // Appl. And Environ. Microbiol. 1976. Vol. 31, № 4. P. 551-561.
6. Турусов В.И., Гармашов В.М., Гармашова Л.В. Структура микробного ценоза агроген-ных почв и естественных экосистем // Плодородие. - 2011. - № 1. - С. 34-35.
7. Рубан Е.Л. Физиология и биохимия представителей рода Pseudomonas. - М.: Наука,
1986.
8. Боронин А.М. Ризосферные бактерии рода Pseudomonas, способствующие росту и развитию растений. 1998.
