Автореферат (1145857)
Текст из файла
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТНа правах рукописиЩЕРБАКОВАндрей ВасильевичЭНДОФИТНЫЕ СООБЩЕСТВА СФАГНОВЫХ МХОВ КАК ИСТОЧНИКБАКТЕРИЙ – ЭФФЕКТИВНЫХ АССОЦИАНТОВСЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР03.02.03 - МикробиологияАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата биологических наукСанкт-Петербург - 2014Работа выполнена в Государственном научном учреждении Всероссийскомнаучно-исследовательском институте сельскохозяйственной микробиологииРоссийской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВНИИСХМ Россельхозакадемии)Научный руководитель:кандидат биологических наукЧеботарь Владимир Кузьмич (ГНУ ВНИИСХМРоссельхозакадемии)Официальные оппоненты:д.б.н., проф., зав.
кафедрой микробиологииСопрунова О.Б. (Астраханский ГТУ, г. Астрахань)к.б.н., с.н.с лаборатории гидробиологииКапустина Л.Л. (Институт озероведения РАН, г. Санкт-Петербург)Ведущая организация: Государственное научное учреждение Всероссийскийнаучно-исследовательский институт защиты растений (ГНУ ВИЗР)Защита состоится « _»____ 2014 г. в __ часов на заседании диссертационного совета ДМ212.232.07 по защите докторских и кандидатскихдиссертаций при Санкт-Петербургском государственном университете поадресу: 199034, Санкт-Петербург, Университетская наб., 7/9, Биологопочвенный факультет, аудитория ……С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке им. М.
Горького СанктПетербургского государственного университета.Автореферат разослан «»2014 г.Ученый секретарьдиссертационного советаЕ.И.Шарова1ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность проблемы. К настоящему времени в литературе накоплен достаточно обширный материал о бактериях, ассоциированных с высшими растениями испособных стимулировать их рост и развитие за счет синтеза необходимых для растенияфитогормонов и витаминов, фиксации молекулярного азота, а также подавлять развитиебактериальных и грибных заболеваний. Клеппером с соавт. (Kloepper et al., 1980) дляобозначения такой группы бактерий был предложен термин PGPR (от англ. plant growthpromoting rhizobacteria), который включает почвенные микроорганизмы, активно колонизирующие ризосферу и ризоплану растений и стимулирующие их рост.
Однако, впоследнее время появилось большое число работ, касающихся эндофитных бактерий(Stępniewska, Kuźniar, 2013; Nair, Padmavathy, 2014; Brader et al., 2014). В данной работемы придерживались именно классического определения термина «эндофитные бактерии», который включает в себя микроорганизмы, населяющие внутренние ткани здоровых растений, не вызывающие морфологические изменения и не несущие какого либовреда для хозяина (Holliday, 1989; Schulz, 2006). Эндофитные бактерии были обнаружены внутри тканей и семян важнейших сельскохозяйственных культур, таких как рис(Baldani et al., 2000; Okunishi et al., 2005), кукуруза (McInroy et al., 1995; Rijavec et al.,2007), хлопок (Misaghi, Donndelinger, 1990), картофель (Sturz et al., 1998; Krechel et al.,2002), сахарный тростник (Rennie et al., 1982), пшеница (Чеботарь с соавт., 2010; Щербаков с соавт., 2013) и др. Есть предположение, что поддержание эндофитных сообществмикроорганизмов является универсальным свойством всех растений (Hallmann et al.,1997).Однако, сведения о бактериях, стимулирующих рост и развитие растений, и ассоциированных со сфагновыми мхами, отсутствовали в литературе до настоящего времени.
Специфическое строение внутренних тканей сфагновых мхов, представляющее изсебя сочетание живых хлорофиллоносных и мертвых гиалиновых клеток, позволяетприменить термин «эндофит» для представителей микробных сообществ, локализованных внутри этих растений.Ранее, в работах австрийских исследователей группы проф. Берг (Opelt, Berg,2004; Opelt et al., 2007; Bragina et al., 2012) было показано, что зеленые части растенийсфагнума являются особыми местообитаниями для бактерий, которые, предположительно, играют важную роль как в жизни сфагнов, так и в функционировании болотныхэкосистем в целом. Проведенный молекулярный анализ микробных сообществ, ассоциированных со сфагновыми мхами, показал, что до 97% всех клонированных последовательностей генов 16S рРНК могли принадлежать некультивируемым формам микроорганизмов.
Таксономическое положение и соотношение наиболее многочисленных группмикроорганизмов варьировали в зависимости от вида мха. Исследования были сфокусированы на азотфиксирующих бактериях, которые играли ключевую роль в условияхдефицита элементов минерального питания для растений-хозяев.Какова же роль эндофитных бактерий, ассоциированных со сфагновымимхами, в функционировании растений и формировании болотных экосистем?Одной из научных гипотез данной работы стало предположение о том, что уникальная антимикробная активность сфагнов и их экстрактов (Буркина с соавт.,2000; Белоусов с соавт., 2008) связана именно с деятельностью эндофитных бактерий, населяющих их ткани.
Кроме того, эндофитные бактерии, населяющиеткани сфагновых мхов, и относящиеся к группе стимуляторов роста растений,возможно, продуцируют метаболиты, оказывающие регуляторное влияние на2рост и развитие сфагновых мхов. Аналогичный тип симбиоза был продемонстрирован для метан-окисляющих микроорганизмов, колонизирующих внешнийкортекс стеблей Sphagnum cuspidatum Hoffm. (Raghoebarsing et al., 2005) иснабжающих растение углеродом, полученным при ассимиляции метана, а такжедля азотфиксирующих цианобактерий (Solheim and Zielke, 2003), поставляющихдля растений азот.В настоящее время ассоциации растений с полезными микроорганизмами привлекают внимание ученых с точки зрения не только изучения фундаментальных основвзаимодействия различных организмов, но и возможного использования данных взаимодействий в практике экологически ориентированного адаптивного растениеводства.Современное высокоэффективное сельское хозяйство невозможно без примененияудобрений и средств защиты растений, а использование микробиологических препаратов и удобрений является одной из современных тенденций сельскохозяйственногопроизводства.Использование биологического потенциала микроорганизмов, населяющих корни и внутренние ткани бобовых и небобовых растений, позволяет создавать такие высокоэффективные микробные препараты и удобрения (Schippers, 1995; Тихонович с соавт.,2005; Чеботарь с соавт., 2007).
В последнее время, в мировой практике разработан рядмикробиологических препаратов, основу которых составляют полезные штаммы эндофитных и ризобактерий из родов Azospirillum, Pseudomonas, Bacillus, Herbaspirillum,Acetobacter (Graner et al., 2003; Compant et al., 2005; Chebotar et al., 2009). Было показано,что инокуляция небобовых растений ризобактериями способна значительно увеличитьпродуктивность растений и качество с/х продукции (Okon, Labandera-Gonzalez, 1994). Внекоторых случаях применение микробиологических препаратов позволяло защититьрастения от болезней, заменяя таким образом, химические пестициды (Weller, 1988;Chebotar et al., 2009).
Разработка микробных препаратов и удобрений на основе эндофитных бактерий к настоящему времени является одним из основных направлений развития с/х микробиологии.Цель и задачи исследований. Цель настоящей работы – изучение пространственной локализации и выделение эндофитных бактерий растений сфагновых мховразличного видового состава и разных мест обитания, изучение таксономического состава бактериальных популяций, их фенотипических свойств, а также отбор перспективных штаммов с комплексом хозяйственно-ценных свойств для дальнейшего создания на их основе высокоэффективных микробиологических препаратов для растениеводства.В соответствии с намеченной целью были поставлены следующие задачи:1.
Изучение пространственной локализации эндофитных бактерий внутри растений мхов двух видов - Sphagnum fallax (H. Klinggr.) H. Klinggr. и S. magellanicum Brid изразличных географических регионов (Австрийские Альпы, Ленинградская область, Западная Сибирь).2. Выделение эндофитных бактерий из растений мхов, изучение таксономического состава эндофитных бактериальных популяций, их культуральноморфологических и физиолого-биохимических свойств.3.
Отбор перспективных штаммов, обладающих хозяйственно-ценными свойствами: фунгицидной, бактерицидной, ростстимулирующей, ферментативной активностью.34. Выявление способности перспективных штаммов бактерий активно колонизировать сельскохозяйственные культуры и оказывать положительное влияние на их рости развитие путем стимуляции роста, фиторпротекторных и других механизмов.5. Наработка лабораторных образцов микробиологических препаратов на основеперспективных штаммов и их апробация в вегетационных и полевых экспериментах.Научная новизна. Впервые (в России) проведены исследования микроорганизмов, ассоциированных со сфагновыми мхами, из различных, удаленных географическирегионов. Впервые в России, создана коллекция эндофитных бактерий-ассоциантовсфагновых мхов, изучены их культурально-морфологические, физиологобиохимические и хозяйственно-ценные свойства.
Впервые в мире, показано, что более50% выделяемых эндофитных бактерий, населяющих ткани сфагновых мхов, имеютвыраженные антагонистические свойства против широкого спектра фитопатогенныхмикроорганизмов, что, предположительно, и обеспечивает уникальные свойства сфагновых мхов противостоять развитию бактериальных и грибных заболеваний.
Впервые вРоссии проведена молекулярно-генетическая идентификация штаммов широкого географического происхождения. Показано, что доминирующими среди всех изучаемыхбактериальных популяций являлись представители родов Pseudomonas, Serratia,Burkholderia, Flavobacterium, Collimonas, Stenotrophomonas. Установлено, что одни и теже виды сфагнов, отобранные в различных географических регионах, являются местообитаниями для представителей одних и тех же таксономических групп. Впервые в мирепоказано, что эндофитные бактерии, выделенные из тканей сфагновых мхов, способныактивно взаимодействовать с культивируемыми в сельском хозяйстве растениями и оказывать положительное влияние на их рост и развитие.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
