Взаимоотношения почвенного гриба Trichoderma и яровой пшеницы Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

Литература

1. Доспехов, Б.А. Методика полевого опыта / Б.А. Доспехов. - М.:Колос, 1973. - 336 с.

2. Никитина, В.И. Селекционная ценность образцов яровой пшеницы сибирского генофонда по результатам экологического сортоиспытания: дис.... канд. с.-х. наук / В.И. Никитина. - Красноярск, 1987. -

268 с.

3. Яровая пшеница в восточной Сибири / Ведров Н.Г. [и др.]. - Красноярск, 2000. - 312 с.

---------♦-----------

УДК 632.937.14 Т.И. Голованова, Е.В. Долинская, Е.А. Сичкарук

ВЗАИМООТНОШЕНИЯ ПОЧВЕННОГО ГРИБА TRICHODERMA И ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ

Определяли влияние Trichoderma на количественное содержание микроорганизмов в прикорневой зоне растений. Грибы оказывали положительное влияние на ростовые процессы растений через антагонистическое влияние на ризосферу злаков.

Ключевые слова: антагонисты, высшие растения, Trichoderma, рост и развитие, микрофлора ризосферы, патогены.

T.I. Golovanova, Ye.V. Dolinskaya, Ye.A. Sichkaruk INTERRELATIONS OF SOIL TRICHODERMA FUNGI AND THE HIGHEST PLANTS OF CEREALS FAMILY

Trichoderma influence on the quantitative availability of microorganisms in the plants radical zone was being defined. Fungi had positive influence on plants growth process through the antagonistic influence on cereals rhizosphere.

Key words: antagonists, highest plants, Trichoderma, growth and development, rhizosphere microflora, pathogenes.

Высшие растения находятся в непосредственном взаимоотношении с микрофлорой ризосферы, состав которой специфичен для различных растений. Устойчивость растений к заболеваниям, вызываемым почвенными фитопатогенами, во многом определяется результатами взаимодействия между корневой системой растений и ризосферными микроорганизмами. Активная секреция клетками корня различных веществ обеспечивает питательными субстратами микроорганизмы, образующие с ним прочные ассоциации. В связи с этим в ризосфере и ризоплане в значительных количествах концентрируются бактерии, актиномицеты, грибы, водоросли и нематоды, существенно превышая количество этих организмов в обычной почве [3].

В конкретных экологических условиях микроорганизмы вступают в различного рода взаимоотношения не только между собой, но и с простейшими, высшими растениями и другими группами организмов, составляющих почвенное население. Фитопатогенные микроорганизмы синтезируют фитотоксины, способные подавлять или задерживать рост растений, а иногда и вовсе привести к гибели. Многочисленные данные свидетельствуют о наличии большого числа родов микроорганизмов, оказывающих губительное действие на растения. Среди фитопатогенов наиболее широко распространены грибы рода Fusar^um, Phytophthora, Altemana, Botrytis, Sclerot^n^a, которые паразитируют на многих сельскохозяйственных культурах, вызываемые ими болезни являются причиной значительных потерь урожая и снижения его качества [6].

Однако помимо патогенной микрофлоры растения находятся в ассоциациях с полезными микроорганизмами, за счет которых они обеспечиваются элементами минерального питания, защитой от патогенов и растительноядных животных; в настоящее время известно о роли почвенных микроорганизмов-антагонистов в регуляции роста и развития растений.

Ведущее положение в комплексе мероприятий регулирования численности популяции фитопатогенов и получения биопрепаратов занимают грибы рода Tr^choderma, обладающие высокой антагонистической и гиперпаразитической активностью. Микромицеты рода Tr^choderma, искусственно внесенные в почву, вступают в сложные взаимоотношения с естественной микрофлорой, эти взаимоотношения имеют строго индивидуальный характер в зависимости от свойств представителей и обусловлены условиями среды [1].

Грибы рода Tr^choderma широко распространены как участники микробных сообществ здоровых растений. Продукты их жизнедеятельности способствуют накоплению органических веществ у растений, увеличению процента всхожести семян, ускорению роста и развития растений. Различные виды грибов рода П-choderma активно участвуют в разложении органических соединений, в процессах аммонификации и нитри-

фикации, в усилении мобилизации фосфора и калия, обогащают почву подвижными питательными веществами; способствуют росту бактерий рода Azotobacter и клубеньковых бактерий [2, 5, 8].

Тем не менее, вопрос о влиянии микромицетов рода Tlichoderma на микробоценоз остается до конца неисследованным и на сегодняшний день актуальным; не изучен вопрос о способности антагонистов вписываться в экологические ниши новой среды обитания.

Объекты и методы исследования

В качестве объектов исследований использовали споры гриба штамма Тп^аёета авретИит М99/5, титр 108 и растения пшеницы сорта Тулунская 12 и селекционной линии КС-15. Контроль - растения, семена которых не были обработаны спорами гриба рода Tr^choderma. Опыт - растения, семена которых обрабатывали спорами гриба рода Tr^choderma путем опудривания до полного насыщения.

Растения выращивали на керамзите в условиях светокультуры, где температура колебалась в пределах 28-30 0С, интенсивность освещения на уровне посевов была 14 Клюкс, влажность составляла 74-77%.

Учитывали количество бактерий, актиномицетов, грибов и аэробных азотфиксирующих микроорганизмов в ризосфере растений пшеницы [7]. Пересчет на 1 г почвы проводили по следующей формуле:

КОЕ =

Т.

Мх

где

КОЕ - колониеобразующая единица;

\\ - сумма колоний в трех чашках Петри;

к - разведение;

М - влажность воздуха, отн. ед.;

V - объем капли, мл.

Энергию прорастания определяли на 4-е сутки после посева, а всхожесть на 7-е сутки. Изучали влияние Tr^choderma на физиолого-морфологические параметры пшеницы.

Результаты исследований и их обсуждение

Одним из проявлений конкурентных взаимоотношений является антагонизм, заключающийся в подавлении популяции одного вида другим. В ходе работы определили, что гриб-антагонист Tr^choderma оказывал непосредственное и неоднозначное влияние на общую численность различных групп микроорганизмов: актиномицеты, бактерии, грибы, азотфиксирующие микроорганизмы в прикорневой зоне исследуемых растений пшеницы сорта Тулунская 12 и селекционной линии КС-15 (рис. 1- 4).

Бактерии являются самой многочисленной группой и характеризуются большим видовым разнообразием. В ризосфере опытных растений пшеницы селекционной линии КС-15 определено, что содержание данных микроорганизмов в опытном варианте было меньше на 20-е сутки в 13 раз, а на 40-е - в 8 раз (см. рис. 1).

£

г

о"

ш

н

о

<и

У

5

Ц

О

60

50

40

30

20

10

0

20-е сутки

40-е сутки

1

3

Рис 1. Количество бактерий в 1 г почвы ризосферы пшеницы, выращенной в условиях светокультуры: 1 - КС-15 (контроль); 2 - КС-15 (опыт); 3 - Тулунская 12 (контроль); 4 - Тулунская 12 (опыт)

Уменьшение численности бактерий в ризосфере растений наблюдалось по мере роста и развития растений.

Снижение численности грибов и актиномицетов в прикорневой зоне растений, семена которых обработаны спорами Tr^choderma, происходило независимо от сортовой принадлежности пшеницы как на 20-е, так и на 40-е сутки (см. рис 2, 3).

2

ц

г

о'

ш

н

о

ф

т

5

Ц

О

20-е сутки

40-е сутки

Рис. 2.. 1 -

Количество грибов в 1 г почвы ризосферы пшеницы, выращенной в условиях светокультуры: КС-15 (контроль); 2 - КС-15 (опыт); 3 - Тулунская 12 (контроль); 4 - Тулунская 12 (опыт)

4

о.

ц

г

о'

ш

н

о

<и

У

5 Ц О

300

250

200

150

100

50

20-е сутки

40-е сутки

Рис. 3. Количество актиномицетов в 1 г почвы ризосферы пшеницы, выращенной в условиях светокультуры: 1 - КС-15 (контроль); 2 - КС-15 (опыт); 3 - Тулунская 12 (контроль); 4 - Тулунская 12 (опыт)

У опытных растений отмечено повышение численности грибов на 40-е сутки по сравнению с 20-ми у обоих сортов пшеницы, в контрольном варианте отмечалось повышение количества грибов у сорта Тулунская 12, однако, это повышение было менее значительно по сравнению с опытным вариантом. Данное увеличение численности грибов связано с проявлением антагонистических свойств триходермы по отношению к другим представителям грибов в условиях их роста на синтетической среде и борьбой за питательные вещества.

Содержание актиномицетов на 40-е сутки по сравнению с 20-ми снижалось во всех вариантах; причем, в опытных вариантах обоих сортов пшеницы это снижение более значимым, чем в контроле.

Действие данного гриба на группу азотфиксирующих микроорганизмов зависело от сорта пшеницы. В прикорневой зоне пшеницы селекционной линии КС-15 количество данных микроорганизмов увеличивалось по сравнению с контролем, а в ризосфере растений пшеницы сорта Тулунская 12 споры исследуемого гриба незначительно снижали численность азотфиксирующих микроорганизмов как на 20-е, так и на 40-е сутки (см. рис. 4).

Это может быть связано с борьбой за субстрат в условиях ограниченного количества питательных веществ, когда триходерма проявила свое антагонистическое действие на группе азотфиксирующих микроорганизмов.

3

е

3

5

4

4

3

2

4

2

2

0

0

£

г

о'

ш

н

о

<и

У

5

Ц

О

900

800

700

600

500

400

300

200

100

0

20

40

3

3

Рис. 4. Количество аэробных азотфиксирующих микроорганизмов в 1 г почвы ризосферы пшеницы, выращенной в условиях светокультуры: 1 - КС-15 (контроль); 2 - КС-15 (опыт);

3 - Тулунская 12 (контроль); 4 - Тулунская 12 (опыт)

Стоит отметить, что по мере развития растения количество аэробных азотфиксаторов под влиянием триходермы, так же, как и в контрольном варианте, не изменялось.

Растения находятся в тесных взаимосвязях с миром микроорганизмов, эффект от которых может быть различным для обеих сторон: фитопатогены используют разнообразные пути заражения растений с целью потребления их метаболитов, ассоциативные же микроорганизмы, находясь во взаимовыгодном симбиозе с растениями, снижают численность патогенной микрофлоры, тем самым благоприятствуют здоровому росту и развитию растений.

Установлено, что у пшеницы сорта Тулунская 12 и селекционной линии КС-15, семена которых были обработаны спорами гриба ТпсЬсСегта, увеличивались всхожесть и энергия прорастания (рис. 5).

90

80

70

40

30

20

10

0

□ У1 абаеу 1 б! байта! еу, %

□ Айб1 жайои, %

06ёёо1 йеау 06ёё61 йеау, £N-15, £N-15, (Пи о)

(е11 о! ёи) (11 и о) (е11 об! ёи)

Рис. 5. Влияние гриба рода ТпсЬюСегта на энергию прорастания и всхожесть семян пшеницы,

выращенной в условиях светокультуры

Данный эффект связан с антагонистическими свойствами ТпсЬюСегта к фитопатогенам, проникновением экзометаболитов данного гриба в ткани зависимого растения и включением их в биохимические процессы, протекающие в пшенице.

Обработка семян спорами данного гриба оказывала положительное действие на все изучаемые фи-зиолого-морфологические показатели (табл.).

Влияние ТпсЬобета на физиолого-морфологические параметры пшеницы, выращенной в условиях светокультуры

Кол-во листьев, шт. Длина, см Сырая биомасса, г Сухая биомасса, г

Сутки Вариант надземной части главного корня

Контроль: семена, не обработанные спорами їгісЬсбегта

Тулунска 12 3,0±0,0 40,7±2,52 9,4±1,98 0,47±0,16 0,28±0,07

20-е КС-15 3,0±0,0 37,9±3,16 11,7±2,4 0,41±0,11 0,29±0,02

Опыт: семена, обработанные спорами ТпсЬюСегта

Тулунская 12 3,3±0,58 41,0±0,45 6,7±1,04 0,49±0,18 0,29±0,08

КС-15 3,0±0,0 40,3±0,76 8,7±1,26 0,45±0,08 0,29±0,02

Контроль: семена, не обработанные спорами їгісЬсбегта

Тулунская 12 6,0±1,0 48,8±8,5 6,5±3,72 0,72±0,13 0,12±0,02

40-е КС-15 6,0±1,0 49,2±2,7 10,2±0,6 0,75±0,4 0,18±0,03

Опыт: семена, обработанные спорами ТпсЬюСегта

Тулунская 12 6,33±1,15 49,7±8,91 11,13±8,2 1,5±0,22 0,23±0,06

КС-15 6,0±0,0 57,4±2,04 15,3±5,28 1,56±0,2 0,25±0,03

Анализ динамики надземной части и биомассы растений пшеницы показал, что у 20-дневных растений сорта Тулунская 12 и селекционной линии КС-15 различия между опытными и контрольными вариантами по морфофизиологическим показателям были незначительными, однако, уже у 40-дневных растений разница между вариантами стала более заметной. Наибольшее влияние триходерма оказала на такие параметры, как прирост надземной части и биомасса.

Таким образом, значительная численность фитопатогенных микроорганизмов в прикорневой зоне растений создает повышенный риск заболевания, а усиленная конкуренция непатогенных популяций, напротив, снижает этот риск. Среди биологических фунгицидов доминирующее положение занимают грибы рода ТпсЬюСегта. Антагонистический характер взаимоотношений триходермы с естественной микрофлорой зависит от свойств представителей и условий окружающей среды. ТпсЬюСегта сдерживает развитие патогенной микробиоты и способствует росту микроорганизмов, необходимых для нормального роста и развития растений, однако, это зависит от свойств используемого штамма и правильного подбора титра, иначе, гриб может проявлять свои антагонистические свойства по отношению к полезной микрофлоре. Вступая в непосредственное взаимодействие с внешними тканями зависимого растения, ТпсЬюСегта выделяет физиологически активные вещества, которые влияют на биохимические процессы, протекающие в растениях. Под влиянием микроорганизмов - стимуляторов роста растений - усиливается энергия дыхания тканей, повышается активность ферментов, увеличивается интенсивность фотосинтеза и поглощение питательных элементов кор-

невой системой [4]. Было показано, что опытные растения быстрее набирают биомассу, раньше переходят к созреванию, по многим физиолого-морфологическим параметрам превосходят контрольные. Разные штаммы обладают различными биоконтрольными способностями, существует множество механизмов, посредством которых грибы рода Trichoderma осуществляют контроль фитопатогенов и благоприятно влияют на ростовые процессы растений. Эти сведения, составляющие лишь фрагменты того, что известно современной биологии, дают основание сделать вывод о важности и актуальности исследований, направленных на расшифровку тончайших механизмов взаимоотношений ассоциативных микроорганизмов и высших растений.

Литература

1. Билай, В. И. Основы структурной микологии / В.И. Билай. - Киев: Наук. думка, 1985. - 550 с.

2. Бондаренко, Н.В. Биологическая защита растений / Н.В. Бондаренко. - М.: Агропромиздат, 1986. - 276 с.

3. Боронин, А.М. Ризосферные бактерии рода Pseudomonas, способствующие росту и развитию расте-

ний / А.М. Боронин // Биология. Соросов. образов. журн. - 1998. - №10. - С 25-31.

4. Голованова, Т.И. Физиолого-морфологические параметры растений под действием спор гриба Trichoderma / Т.И. Голованова, А.А. Аксентьева // Вестн. КГУ. Естественные науки. - 2003. - №5. - С. 134-139.

5. Голованова, Т.И. Влияние грибов рода Trichoderma на ростовые процессы растений пшеницы / Т.И. Голованова, Е.В. Долинская, Ю.Н. Костицына // ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ: элект. науч. журн. -2008. - С. 173-182.

6. Биологическая эффективность новых микробиологических препаратов алиринов Б и С для защиты растений от болезней в разных природноклиматических зонах. I. Биологическая эффективность али-ринов в отношении болезней овощных культур открытого и защищенного грунта и картофеля / И.И. Новикова [и др.] // Микология и фитопатология. - 2003. - Т. 1. - № 37. - С. 92-99.

7. Практикум по микробиологии / под ред. Н.С. Егорова. - М.: Изд-во МГУ, 1976. - 307 с.

8. Шумаков, Е.М. Биологические средства защиты растений / Е.М. Шумаков. - М.: Колос, 1974. - 418 с.

'--------♦-----------