Автореферат (Эндофитные сообщества сфагновых мхов как источник бактерий - эффективных ассоциантов сельскохозяйственных культур), страница 4

1, 2). Бактериальные микроколонииобнаруживались и на внешней поверхности листьев и стеблей растения сфагнума,10однако наибольшая плотность микробных популяций была локализована именновнутри гиалиновых клеток растений.Важным моментом, выявленным в ходе исследований, является формированиебактериальными эндофитами микроколоний внутри гиалоцитов сфагнума, эндофитыне просто находятся внутри гиалоцитов, либо «заплывают» в них с током воды, аименно существуют в тесной взаимосвязи с растением-хозяином, формируя микроколонии активно делящихся клеток.3.2.

Таксономический состав эндофитных бактериальных популяций сфановых мхов. Молекулярно-генетическая идентификация на основании анализа фрагментов гена 16S рРНК позволила определить таксономический состав выделенныхбактериальных популяций.Рисунок 3. Пример видового состава бактериального сообщества эндофитныхбактерий S. fallax и S. magellanicum, отобранных в Ленинградской области (оз. Волоярви, Всеволожский р-н, 2010 г.).Основу бактериальных популяций, культивируемых, и способных расти на поверхности агаризованых сред, составляют грамотрицательные бактерии (на рис. 3-5приведен пример состава бактериальных сообществ сфагновых мхов различного гео11графического происхождения).

В видовом составе бактериальных сообществ, ассоциированных со сфагновыми мхами, можно выделить следующие основные таксономические ветви. Класс Gammaproteobacteria порядок Enterobacteriales включал представителей родов Serratia, Enterobacter и ряд других. Другой, не менее заметной таксономической ветвью были представители порядка Burkholderiales, разделенной на двеосновные доминанты: семейство Oxalobacteraceae, представленное Collimonas spp., исемейство Burkholderiaceae, представленное Burkholderia spp. Фила Bacteroidetesпредставлена родами Flavobacterium, Pedobacter, Chryseobacterium.

К наиболее крупной таксономической ветви следует отнести представителей Pseudomonadaceae, численность которых достигает 50% всех выделенных изолятов бактерий. Среди характерных видов Pseudomonas следует отметить P. poae.Сравнение таксономического состава природных популяций гетеротрофныхбактерий, ассоциированных со сфагновыми мхами, показало наличие общих закономерностей численности различных группировок бактерий (рис. 4, 5).

Так одной изобщих тенденций являются вариации в численности родов Pseudomonas и Collimonasдля разных видов сфагнового мха. Представители рода Pseudomonas составлялинаиболее многочисленную группировку эндофитных бактерий S. magellenicum, в товремя как для S. fallax популяция псевдомонад была не столь многочисленна, а болеевыраженной становится численность представители родов Collimonas иFlavobacterium.Рисунок 4. Компонентный состав бактериального сообщества эндофитных бактерий S. fallax и S. magellanicum, отобранных в Ленинградской области (оз. Волоярви, Всеволожский р-н, 2010 г.).Рисунок 5.

Компонентный состав бактериального сообщества эндофитных бактерий S. fallax и S. magellanicum, отобранных у бол. Чистое (Ханты-МансийскийАО, Зап. Сибирь).123.3. Культивируемые формы бактериальных эндофитов растений сфагнума –обладатели комплекса хозяйственно-ценных свойств. Всего в ходе работы из тканей сфагновых мхов S. fallax и S. magellanicum, отобранных на территории Австрийских Альп, Ленинградской области, Западной Сибири, было выделено более 400 изолятов культивируемых форм эндофитных бактерий.

Были охарактеризованы их культуральные и морфологические свойства. Большинство выделенных бактерий - грамотрицательные (более 98%), округлые, овальные клетки или короткие палочки, оченьмелкие (<1.5 мкм), которые формировали на среде R2A быстрорастущие, либо медленнорастущие, плоские и стелящиеся, прозрачные или полупрозрачные колонии,окрашенные иногда довольно ярко, красного, фиолетового, розового, желтого, оранжевого цветов, либо бесцветные, бежевые или мутно-белые.

Общая численность микроорганизмов, выделяемых на питательных средах варьировала в диапазоне 105-106КОЕ/г растительной ткани.Изучение фунгицидной активности более чем у 400 изолятов эндофитных бактерий, выделенных из тканей сфагновых мхов, позволило установить, что доля штаммов, способных подавлять развитие фитопатогенных грибов, была очень высокой исоставляла около 60% от общего числа бактерий (табл.2).

Кроме того, установлено,что более 30% всех выделенных штаммов подавляли развитие ряда важнейших бактериальных фитопатогенов, что было в 24-32 раза больше, чем в почвах.Ряд штаммов, характеризующихся наличием ярко выраженных фунгицидных ибактерицидных свойств, был отобран для дальнейших исследований. Следует отметить, что из 16 исследуемых штаммов 10 (62,5%) проявили положительную качественную реакцию на продукцию ИУК. Сведения о содержании ауксинов в культуральной жидкости исследуемых штаммов представлены в таблице 2.

Анализируяпредставленные результаты можно отметить способность к продукции всеми отобранными штаммами трех основных ауксинов: индолил-3-молочной кислоты (ИМК),индолил-3-карбоновой кислоты (ИКК) и индолил-3-уксусной кислоты (ИУК). Наиболее интенсивно ИУК продуцировалась штаммами P. aspleni RF13H (4,1 мкг/мл), Cryseobacterium sp. RM12F (5,8 мкг/мл), Serratia plymuthica AM24A (5,4 мкг/мл), P. sp.RF14D (8,1 мкг/мл), но особенно активным продуцентом ауксинов был штаммBurkholderia bryophila AM31A, у которого суммарный уровень продукции составлял41 мкг/мл, а степень конверсии L-триптофана для данного штамма достигал 69,3%.Оптимальные температуры роста для данных бактерий находились в пределах18-28°C, при температуре +37°C рост изучаемых бактерий полностью подавлялся.Отмечено, что некоторые из изучаемых штаммов характеризовались способностью кпсихрофильному росту при +4°С, что вероятно объясняется приспособленностью ктемпературным режимам болотных экосистем в регионах, отличающихся пониженными температурами.

Оптимумы pH в питательной среде колебались от 5,5 до 7,0, приpH=8,0 рост всех изучаемых штаммов бактерий существенно уменьшался. Шесть перспективных штаммов эндофитных бактерий характеризовались способностью растворять малорастворимые соединения фосфора, такие как ортофосфат кальция и фосфоритная мука. Данные штаммы (в основном представители р. Pseudomonas) в дальнейшем могут быть использованы для улучшения фосфорного питания растений.Ростстимулирующий эффект исследуемых эндофитных бактерий оценивалсяна проростках сельскохозяйственных растений. Показано, что при уменьшении титракультуры исследуемых штаммов эндофитных бактерий способны стимулировать развитие растений in vitro (табл.

3). Особенно выраженный стимулирующий эффект ока13зали штаммы RF13H, RF11D, RF14J, AM24A, который проявился в достоверном увеличении длины корешков редиса по сравнению с контрольным вариантом, обработанным стерильной водой (табл.3). Изучение ферментативной активности изучаемыхизолятов эндофитных бактерий показало наличие у них активных гидролитическихферментов. В результате отобраны штаммы, наиболее активно выделявшие протеиназы, амилазы, липазы и целлюлазы (табл.2).Уровень продукции ауксинов(на среде с L-триптофаном),мкг/млОптимум температуры, ˚CРост при +37Рост при +4++P(+), L(+)+/+-0,1128-++++++P(++)+/+-0,0428--+++++-/--4,1128-+++++А(+++), L(++)P(++), А(+),L(++)-/--5,4328-+++++P(+), А(+)+/+--18--++++P(++)+/+-0,1328--++++/+-6,2328-+-+++-/---18-+-+++P(++), L(+)P(++), А(+++),L(++)P(+), A(++),L(++), С(++)-/---28----А(+)-/-+35,128--++-A(+)-/---28--+++P(+), L(+)-/-+1,2318----P(++), А(++)-/---28-±++-P(+), А(+)-/--8,1028--++++/+--28-++-P(++), A(+++),L(+)-/--5,8228--14Рост на безазотных средах+++Ферментативная активностьБактерицидная активность (вцелом)Pseudomonas brenneriRM14BPseudomonas poaeRF11DPseudomonas aspleniiRF13HSerratia plymuthicaAF24APseudomonas poaeRM13CPseudomonas.

sp.RM13DPseudomonas fluorescens RF14JFlavobacterium sp.RM14AFlavobacterium sp.RF14ABurkholderia bryophilaAM32ABurkholderia phenazinum RM13BCollimonas sp.RM14CStenotrophomonasrhizophila RF13CPseudomonas sp.RF14DPseudomonas poaeRF14HChryseobacterium soliRM12FФунгицидная активность (вцелом)ШтаммРастворение малорастворимыхсоединений фосфора (Ca3(PO4)2/фосфоритная мукаТаблица 2. Таксономическая принадлежность, хозяйственно-ценные и физиологические свойства наиболее перспективных штаммов эндофитных бактерий-ассоциантовсфагновых мхов.Примечание. Величина зоны подавления фитопатогена: «-» - отсутствует, «+»- до 5 мм, «++» - 5-15мм, «+++» - более 15мм; ферментативная активность: «P» - протеаза, «А» - амилаза, «L» - липаза, «C» - целлюлаза.Таблица 3. Стимулирующий эффект, оказываемый изучаемыми штаммамибактерий, на сельскохозяйственные растения in vitro.Исследуемый штаммСтимуляция проростков редиса in vitroСредняя длина кореш- Общаясыраяка, мммасса проростка, мг13,150,5Контроль (без обработки)Pseudomonas chlororaphis 228(контрольный штамм изколлекции ВНИИСХМ)17,251,3Pseudomonas brenneri RM14BP.

poae RF11DP. aspleni RF13HP. fluorescens RF14JSerratia plymuthica AM24AFlavobacterium sp. RM14AP. sp. RF14DCollimonas sp. RF14СНСР05Примечание. *Различия достоверны на уровне НСР0518,828,5*31,1*24,830,0*13,823,622,512,355,059,364,7*59,669,4*50,159,668,4*10,53.4. Эндофитные бактерии сфагновых мхов, как активные колонизаторыризосферы сельскохозяйственных культур, стимуляторы роста и фитопротекторы.3.4.1. Приживаемость бактериальных штаммов. Вопрос о способностиштаммов эндофитных бактерий, выделенных из тканей сфагновых мхов, успешноколонизировать ризосферу высших растений, имеющих сельскохозяйственное значение, являлся основной особенностью данных исследований.