научная статья по теме АКТИНОМИЦЕТЫ РИЗОСФЕРЫ КЛЕВЕРА ЛУГОВОГО НА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЕ Сельское и лесное хозяйство

Текст научной статьи на тему «АКТИНОМИЦЕТЫ РИЗОСФЕРЫ КЛЕВЕРА ЛУГОВОГО НА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЕ»

ПОЧВОВЕДЕНИЕ, 2004, № 7, с. 875-881

БИОЛОГИЯ ПОЧВ

УДК 631.46

АКТИНОМИЦЕТЫ РИЗОСФЕРЫ КЛЕВЕРА ЛУГОВОГО НА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЕ

© 2004 г. И. Г. Широких, А. А. Широких, О. В. Мерзаева, М. И. Тумасова

Зональный НИИ сельского хозяйства Северо-Востока им. Н.В. Рудницкого РАСХН,

610007, Киров, ул. Ленина, 166а Поступила в редакцию 31.03.2003 г.

В условиях вегетационного и полевого опытов на дерново-подзолистой почве изучены актиноми-цетные комплексы прикорневой зоны клевера лугового (Trifolium pratense L.). Показатели обилия, разнообразия и функциональной структуры комплексов актиномицетов ризопланы изменялись в зависимости от почвенной кислотности и сорта. Комплексы различных сортов клевера различались по частоте встречаемости в них актиномицетов, способных утилизировать отдельные компоненты корневых выделений растений, а также по частоте встречаемости видов - антагонистов микроми-цетов и видов, стимулирующих рост клубеньковых бактерий. Комплексы актиномицетов ризосферы тетраплоидных сортов Кудесник и Витязь проявили между собой большее сходство, чем сходство между ними и актиномицетным комплексом диплоидного сорта Трио.

ВВЕДЕНИЕ

Актиномицеты - спорообразующие мицели-альные бактерии, способные к образованию широкого спектра биологически активных веществ - являются постоянным компонентом почвенных и ризосферных микробных сообществ. Функциональная роль актиномицетов в микробной системе почвы связана с обеспечением растений элементами минерального питания и пополнением пула гидролитических ферментов почвы [3]. Закономерности распространения актиномицетов достаточно подробно изучены в почвах основных биоклиматических зон [4]. Менее исследованной остается структура комплексов актиномицетов в ризосфере растений. Учитывая особые условия (количество питательных субстратов, влажность, микроаэрофильность, концентрацию минеральных соединений), которые имеют место в непосредственной близости от корней растений [13], исследование актиномицетных комплексов в этом специфическом местообитании является важным звеном в характеристике микробного комплекса той или иной почвы.

Под влиянием корневой экскреции растений структура микробных сообществ ризосферы может существенно изменяться [14, 15]. Играют ли корневые выделения растений селективную роль в отношении мицелиальных прокариот или заселенность ими корней определяется только особенностями распределения этих микроорганизмов в почве и случайными причинами - остается невыясненным.

В литературе имеются лишь отдельные упоминания о распространении мицелиальных прокариот в прикорневой зоне клеверов и других многолетних трав [10, 11].

Целью нашей работы являлось сравнительное изучение комплексов актиномицетов в прикорневой зоне биологически различных сортов клевера лугового на кислой и известкованной дерново-подзолистой почве.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ

Изучение факторного влияния сорта и почвы на комплекс актиномицетов, ассоциированных с корнями клевера лугового (Trifolium pratense L.) проводили в вегетационном опыте. Для обеспечения максимальной выровненности условий роста и развития растения выращивали в летний период при естественном световом и температурном режимах в деревянных емкостях, размером 285 х 170 х 30 см, заполненных дерново-подзолистой среднесуглинистой почвой, имеющей следующие показатели: рН 5.1; обменная кислотность 0.23 мг-экв/100 г; подвижный алюминий 1.55 мг/100 г почвы. В качестве контроля использовалась та же почва после известкования (рН 5.8; подвижного алюминия нет). В работе использовали сорта клевера лугового Кудесник, Трио, Ратибор (в порядке снижения кислотоустой-чивости). Отбор образцов проводили в фазу стеблевания клевера первого года жизни, извлекая растения вместе с прилипшей к его корням почвой.

Определение численности и таксономического состава актиномицетов в ризосфере и в ризо-плане проводили в свежих образцах. Навеску (1.0 г) корней с почвой, которая уже не удалялась простым встряхиванием, помещали в колбу со 100 мл стерильной воды и обрабатывали 5 мин на магнитной мешалке (ризосфера). Отмытые от почвы корни извлекали и гомогенизировали в

ступке с 10 мл воды (ризоплана). Из полученных суспензий готовили серию последовательных разведений. Поверхностный посев проводили в 3-кратной повторности на агаризованную среду с пропионатом натрия [5]. Для селективного ограничения роста немицелиальных бактерий и грибов в среду дополнительно вводили налидиксо-вую кислоту (1 мкг/мл) и нистатин (50 мкг/мл). Посевы инкубировали в термостате при температуре 28°С в течение 2-3 недель. Количество образующих колонии единиц (КОЕ) актиномицетов рассчитывали на 1 г сухой массы субстрата. Точное количество почвы и корней определяли гравиметрическим методом после фильтрования суспензий через бумажный фильтр и высушивания.

Проводили дифференцированный учет колоний по морфологическим типам, микроскопируя их на чашке в оптическом микроскопе. Выделяли следующие морфотипы: актиномицеты, имеющие цепочки спор на воздушном мицелии, неф-рагментированный мицелий (предварительно идентифицированные как представители рода Streptomyces), актиномицеты, имеющие одиночные споры на субстратном мицелии, лишенные или со слабым развитием стерильного воздушного мицелия, с нефрагментированным мицелием (предварительно идентифицированные как представители рода Micromonospora); актиномицеты, образующие спорангии, либо одиночные споры на воздушном мицелии, либо короткие цепочки более крупных, чем стрептомицетные спор на воздушном мицелии (объединяемые в группу, традиционно называемую редкими родами актиномицетов) [9]. Просчитывали число колоний, относящихся к определенному морфотипу и выделяли в чистую культуру доминирующие на каждой чашке типы колоний. Дальнейшую видовую идентификацию представителей рода Streptomyces проводили на основании морфологических (форма цепочек спор) и культуральных (окраска воздушного и субстратного мицелия, наличие растворимых и меланоидных пигментов на диагностических средах) признаков по ключу Гаузе с соавт. [1].

Для определения структуры актиномицетных комплексов ризосферы образцы отбирали в посевах клевера лугового второго года жизни в полевом опыте Фаленской селекционной станции. Объектами исследования служили раннеспелые сорта Трио, Кудесник и позднеспелый сорт Витязь. Почва - дерново-подзолистая среднесугли-нистая, сформированная на покровных суглинках, характеризовалась следующими показателями: рН 3.9; обменная кислотность 1.82 мг-экв/100 г; алюминий 12.56 мг/100 г, подвижные формы фосфора и калия - по 100 мг/кг.

Отбор образцов проводили в фазу цветения, в 3-кратной повторности для каждого сорта. Индивидуальные пробы освобожденной от корней почвы объединяли по сортам, высушивали и хра-

нили до посева в бумажных пакетиках. Перед посевом почву прогревали при 100°С в течение 1 ч. По две навески (1.0 г) почвы из каждого образца использовали для приготовления суспензий. Посев производили в 3-кратной повторности на указанную выше селективную среду.

Проводили дифференцированный учет колоний, как было описано выше. Выделяли в чистую культуру представителей каждого из выделенных морфотипов. Каждый штамм нумеровали и фиксировали его принадлежность к определенному сортовому образцу, что необходимо для дальнейшей обработки данных. Полученная в результате коллекция составила около 100 штаммов. После предварительного изучения свойств изолятов для дальнейшей работы были отобраны 30 представителей рода Streptomyces.

Характер взаимодействия актиномицетов с другими микроорганизмами определяли методом диффузии в агар [2], для чего использовали овсяный агар [1]. В качестве тест-культур использовали видоспецифичные для клевера лугового бактерии Rhizobium leguminosarum bv. trifolii производственных штаммов 348а (из коллекции ВНИИ сельскохозяйственной микробиологии, С.-Петербург), КС-7, КС-18 (из коллекции ВНИИ кормов, Москва), природные изоляты 27-2Б, 9-4А (выделены нами из клубеньков клевера на кислой дерново-подзолистой почве) и грибы Penicillium sp. и Trichoderma viride (выделены из почвы), Fusarium avenaceum 7/2 и 10/2 (предоставлены Т.К. Шеше-говой, НИИСХ С-В, Киров), Saccharomyces cere-visiae 8 АМ (промышленный штамм из коллекции ВНИИПБ, Москва). Ризобии выращивали на бобовом агаре, а грибы - на агаре Чапека. Рост-стимулирующую способность оценивали по характеру роста ризобиев в местах соприкосновения с культурами актиномицетов, антагонистическую активность - по радиусу зоны подавления роста тест-культуры на 2-4-е сутки инкубации. Каждый тест проводили в 3-кратной повторности.

Для определения трофических потребностей актиномицеты культивировали на минеральной среде ISP9 [1] с добавлением в качестве единственного источника углерода различных сахаров, сахароспиртов и органических кислот, входящих в состав корневых экзометаболитов растений.

Характеризуя структуру комплексов актиномицетов, ассоциированных с корнями клевера лугового, использовали индекс разнообразия (Н) Шеннона [8], показатели частоты встречаемости видов-антагонистов, видов-стимуляторов и видов с различными трофическими потребностями. Для сравнения степени сходства актиномицетных комплексов различных сортов проводили кластерный анализ. Статистическая обработка данных выполнена с использованием программ EXCEL и STATGRAFICS Plus.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Численность актиномицетов в ризосфере клевера лугового, выращенного в вегетационном опыте, варьировала от 0.76 х 106 до 2.0 х 106 КОЕ/г почвы, а в ризоплане - от 0.72 х 106 до 5.7 х 106 КОЕ/г сухих корней в зависимости от сорта и фона (кислый и известкованный) дерново-подзолистой почвы (рис. 1).

Влияние факторов сорта и кислотности почвы на показатели обилия актиномицетных комплексов оценивали с помощью дисперсионного анализа. Варьирование численности мицелиальных прокариот в ризосферной почве по сортам и фонам оказалось недостоверным. В ризоплане клевера, в отличие от ризосферы, численность актиномицетов достоверно определялась как почвенным фоном, так и сортом. При этом влияние кислотности почвы (критерий Р = 246.85 при уровне значимости р < 0.00001)

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