научная статья по теме СЕЗОННАЯ ДИНАМИКА ДРОЖЖЕВЫХ СООБЩЕСТВ РИЗОСФЕРЫ В ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЕ Сельское и лесное хозяйство

Текст научной статьи на тему «СЕЗОННАЯ ДИНАМИКА ДРОЖЖЕВЫХ СООБЩЕСТВ РИЗОСФЕРЫ В ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЕ»

ПОЧВОВЕДЕНИЕ, 2007, № 8, с. 978-983

^ БИОЛОГИЯ ^^^^^^^^^^^^^^^^

ПОЧВ

УДК 582.282.23.095:574

СЕЗОННАЯ ДИНАМИКА ДРОЖЖЕВЫХ СООБЩЕСТВ РИЗОСФЕРЫ В ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЕ*

© 2007 г. Ю. В. Голубцова1, А. М. Глушакова2, И. Ю. Чернов1

1 Факультет почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова, 119992, Москва, Ленинские горы 2 Институт экологического почвоведения МГУ им. Ломоносова, 119992, Москва, Ленинские горы

Поступила в редакцию 19.12.2006 г.

Исследована круглогодичная динамика численности и таксономического состава дрожжевых сообществ в ризосфере двух видов растений в березняке разнотравном на дерново-подзолистых почвах: живучки ползучей (Ajuga reptans L.) и одуванчика лекарственного (Taraxacum officinale Wigg). Показано, что в филлосфере этих растений преобладают эврибионтные филобазидиевые криптококки и краснопигментированные фитобионты Rhodotorula glutinis, а на поверхности корней и в ризосфере - типичные педобионты Cryptococcus terricola и Cr. podzolicus. Сезонные изменения численности и видовой структуры дрожжевых сообществ в ризосфере значительно более сглажены по сравнению с филлосферой. В период активной вегетации растения фитобионтные дрожжи развиваются на всей его поверхности, включая ризоплану, хотя на подземных частях их значимость существенно ниже по сравнению с педобионтными формами. Таким образом, надземные и подземные части растений существенно различаются по составу доминирующих видов эпифитных дрожжей.

Поверхность растений всегда заселена различными микроорганизмами, среди которых важную роль играют дрожжевые грибы. Многие виды дрожжей тесно ассоциированы с растениями и обладают комплексом соответствующих адаптаций, позволяющим им вести эпифитный образ жизни [3]. Изучению таксономического состава и особенностей биологии дрожжей, обитающих на листьях растений, в последние годы уделяется все больше внимания. Это связано с переоценкой роли непатогенных эпифитных и эндофитных микроорганизмов в жизни растений [13]. Потребляя растительные экссудаты, дрожжевые грибы могут стимулировать метаболические процессы растений и конкурировать с фитопатогенными микроорганизмами. Растения и эпифитные дрожжи, таким образом, представляют собой симбио-тическую коэволюционирующую систему.

Видовой состав дрожжей в филлосфере растений разных природных зон достаточно хорошо изучен [3, 7, 11]. Показано, что численность и таксономическая структура эпифитных дрожжевых сообществ существенно изменяются в процессе вегетации растений и в основном определяются особенностями их онтогенеза [5]. В то же время очень мало данных имеется о составе и численности дрожжей на подземных частях растений - на

поверхности корней и в ризосфере. Несмотря на

*

Работа выполнена при финансовом содействии РФФИ грант < 07-04-00481 и Программы Президента Российской Федерации для поддержки ведущих научных школ РФ грант < НШ-8797.2006.4.

огромное количество работ, посвященных исследованию ризосферного эффекта у почвенных бактерий и мицелиальных грибов, дрожжи ризосферы и ризопланы изучены очень слабо. Имеется лишь несколько работ, непосредственно посвященных исследованию видового состава дрожжей на корнях некоторых сельскохозяйственных растений [1, 2]. Полностью отсутствуют сведения об изменениях численности и состава дрожжей в ризосфере в процессе онтогенеза растений. Неизвестно, насколько специфично дрожжевое население ризосферы различных видов растений, заселены ли корни теми же видами, которые преобладают в филлосфере, или на поверхности корней развиваются те же педобионтные дрожжи, которые доминируют в неризосферной почве. В то же время подобные сведения могут быть полезны не только для общих представлений о биологии дрожжевых грибов, но и при разработке методов биоконтроля фитопатогенных микроорганизмов [10].

Цель настоящей работы - изучение динамики численности и таксономического состава дрожжевых грибов в ризосфере на примере двух видов растений с различными типами корневой системы.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ

В качестве объектов исследования были выбраны 2 вида растений: одуванчик лекарственный (Taraxacum officinale Wigg.) и живучка ползучая (Ajuga reptans L.). Выбор этих видов определялся тем, что ранее были проведены детальные иссле-

дования сезонной динамики дрожжевых сообществ в филлосфере этих растений [4, 5]. Кроме того, эти растения имеют разные типы корневых систем: одуванчик - стержневую, живучка - мочковатую.

Исследования проводили с 7 ноября 2004 г. по 25 декабря 2005 г. в смешанном лесу на дерново-подзолистой почве в окрестностях г. Черноголовка Ногинского р-на Московской обл. Образцы отбирали 1 раз в 1-2 недели. В каждый срок корни 3-5 экземпляров растений выкапывали вместе с почвой, помещали в полиэтиленовые пакеты и в тот же день доставляли в лабораторию. Для дальнейшего исследования отобранный материал делили на 3 фракции. Первую фракцию составляла почва, свободно осыпающаяся с корней. Затем корни отмывали в стерильной воде и отфильтровывали смытую почву. Эту фракцию рассматривали как собственно ризосферную почву. Наконец, отдельно анализировали ризоплану - корни, отмытые от почвы в большом количестве стерильной воды.

В течение всего вегетационного периода исследовали также дрожжевое население листьев этих же растений. Образцы листьев также отбирали раз в 1-2 недели. Перед посевом листья измельчали ножницами.

Для учета дрожжей из анализируемых субстратов брали 3-5 навесок по 0.1-0.5 г, и к каждой добавляли такое количество стерильной воды, чтобы получить разведение 1 : 20 для почвы и корней и 1 : 50 для листьев. Перед посевом разведения встряхивали на вортексе в течение 1 мин. В качестве питательной среды использовали сусло-агар, подкисленный молочной кислотой для предотвращения роста бактерий до рН 4-4.5. Посевы инкубировали в холодильнике в течение 3-4 недель. Выросшие дрожжевые колонии просматривали с помощью бинокулярной лупы и дифференцировали на морфологические типы. Колонии различных типов подсчитывали и представителей каждого типа выделяли в чистую культуру. Выделенные штаммы идентифицировали стандартными методами по морфологическим и физиологическим признакам, используя определители [13] и более поздние ключи (http://www.cbs.knaw.nl/yeast/biolo-micsid.aspx).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Среднегодовая численность дрожжей в почве, ризосфере и ризоплане обоих видов растений достоверно не различалась при расчете на 1 г субстрата. На всех подземных субстратах она составляла около 2 X 103 КОЕ/г. Полученные результаты показывают, что для дрожжевых грибов в целом не характерно резкое увеличение числен-

ности у поверхности корней (ризосферный эффект), которое неоднократно обнаруживалось при изучении ризосферных бактерий. Однако как будет показано ниже, этот эффект проявляется в отношении определенных видов дрожжей. Средняя численность дрожжей на корнях существенно ниже, чем на надземных частях растений, где она может достигать 107 КОЕ/г, в среднем за год составляя около 104 КОЕ/г.

В более ранних публикациях имеются сведения о том, что численность дрожжей вблизи поверхности корней некоторых растений существенно больше, чем в неризосферной почве [1, 2]. Однако эти данные получены при анализе пахотных горизонтов окультуренных почв. За контрольную почву при этом брали почву междурядий, где корни встречаются довольно редко. Аналогичные данные получены при изучении распределения дрожжевых грибов в тундровых и пустынных почвах с низким покрытием растительностью [6, 8]. Возможно, отсутствие ризосферного эффекта в наших опытах может быть объяснено плотным переплетением корней в верхних горизонтах дерново-подзолистой почвы под пологом леса, что затрудняет выделение контрольной почвы с минимальным влиянием корневых выделений.

В течение года численность дрожжей на всех субстратах значительно изменялась (рис. 1). На надземных частях эти изменения носили закономерный характер: на молодых листьях средняя численность дрожжей не превышала 103 КОЕ/г, затем постепенно увеличивалась в течение лета и осени и достигала 105 КОЕ/г в октябре-ноябре. Листья одуванчика отмирают после наступления морозного периода, а на листьях живучки, которые сохраняются зелеными под снежным покровом, численность закономерно снижалась в течение зимы. Такой характер динамики численности эпифитных дрожжей характерен для большинства вечнозеленых мезофитных растений и объясняется особенностями их онтогенеза [5]. Весной листья этих растений имеют хорошо развитую кутикулу, которая уменьшает количество экссудатов, составляющих основной трофический ресурс для эпифитных дрожжей. Кроме того, на молодых листьях еще слабо развиты экстрафлоральные нектарники, которые служат дополнительным источником питательных веществ. К осени целостность кутикулы нарушается, и количество доступных простых сахаров резко возрастает. Соответственно, растет и численность эпифитов. К весне будущего года их численность вновь падает из-за истощения субстрата.

На корнях же и в ризосферной почве перепады численности дрожжей были менее значительными, в пределах 1 порядка. При этом в те-

Численность дрожжей, lg (КОЕ/г)

Рис. 1. Годовая динамика численности дрожжей на листьях (1), в ризоплане (2) и в ризосфере (3) исследованных растений: А - Ajuga reptans; Б - Taraxacum officinale - и в почве (4); вертикальные линии - доверительные интервалы.

чение года наблюдались колебания численности, которые совпадали для всех трех фракций: ризопланы, ризосферы и неризосферной почвы. У исследованных растений подъемы и спады численности происходили в различное время. Возможно, эти колебания связаны с количеством и составом корневых экссудатов, которые существенно изменяются в процессе онтогенеза растений [9]. Однако причиной может быть и методическая погрешность, вызванная высокой пространственной вариабельностью и недостаточно репрезентативной выборкой корней. При сборе образцов листьев их унифицировали, то есть в каждый срок отбирали только те листья, которые морфологически соответствовали данной фазе онтогенетического цикла растений. При сборе корней, особенно в зимний период, такую унификацию провести не уда

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком