АГРОХИМИЯ, 2008, № 10, с. 34-39
УДК 631.524.84:633.358:631.461.5
ВЛИЯНИЕ ШТАММОВ BACILLUS SUBTILIS НА ПРОДУКТИВНОСТЬ РАСТЕНИЙ ГОРОХА ПРИ АВТОНОМНОЙ И СОВМЕСТНОЙ ИНОКУЛЯЦИИ СО ШТАММОМ RHIZOBIUM LEGUMINOSARUM*
BV. VICEAE 1078
© 2008 г. Н. В. Иванчина, С. Р. Гарипова1, Д. В. Шавалеева, Н. Ä. Уразбахтина,
Р. Ш. Захарова, Р. М. Хайруллин
Башкирский государственный аграрный университет 450001 Уфа, ул. 50 лет Октября, 34, Россия 1Башкирский государственный университет 450074 Уфа, ул. Фрунзе, 32, Россия E-mail: ivanchina.nataly@mail.ru Поступила в редакцию 07.02. 2008 г.
В модельных системах показана зависимость действия концентрации клеток Bacillus subtilis на рост корней трехсуточных растений гороха. Установлены стимулирующая (105 кл./мл) и ингибирующая (107 кл./мл) рост гороха концентрации. Добавление в инокулюм Rhizobium leguminosarum 1078 приводило к элиминированию эффекта, ингибирующего рост. В полевом опыте изучали влияние различных концентраций (107, 108, 109 кл./мл) штаммов B. subtilis на продуктивность гороха и эффект комбинированной инокуляции B. subtilis (107 кл./мл) со штаммом R. leguminosarum 1078. Обнаружено стимулирование урожая (на 63-120%) штаммами B. subtilis 118РН, 811РН и 11РН в концентрации 108 кл./мл, а также комбинациями штаммов B. subtilis 161РН и 162РН с R. leguminosarum 1078. Показано, что штаммы B. subtilis 161РН и R. leguminosarum 1078 специфично образовали эффективную мутуалистическую ассоциацию.
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время одним из перспективных направлений в создании бактериальных препаратов с целью повышения продуктивности бобовых растений является разработка комбинированных средств, включающих клубеньковые бактерии, а также ризосферные или эндофитные микроорганизмы [1-4].
Влияние "партнеров" Rhizobium в ассоциации может проявляться в усилении роста растений [5], стимуляции образования клубеньков [6, 7], улучшении фосфорного питания растений [8], повышении азотфиксирующей активности ризобий и продуктивности растений [9, 10]. Например, в результате двойной инокуляции семян сои штаммами Bradyrhizobium japonicum 101 и Pseudomonas fluorescens 20 и 21 возрастало количество азота, поступившего в растения, вследствие чего увеличивался урожай зерна [11]. Стимулирующий эффект может достигаться за счет специфических межбактериальных взаимодействий в ассоциации. Было установлено [12], что под действием экзогенной РНКазы Bacillus intermedius усилива-
* Работа поддержана "Фондом содействия развитию малых предприятий в научно-технической сфере", проект 4822р/7290.
ется антагонистическая, стимулирующая рост и образование клубеньков активность R. meliloti, что повышает эффективность бобово-ризоби-ального симбиоза.
В различных опытах было показано, что концентрация клеток клубеньковых бактерий в ино-кулюме может определять интенсивность роста бобового растения [13], способность к клубенько-образованию [13-15] и величину урожая [15]. Кроме того, на развитие растений влияет концентрация клеток ризосферных микроорганизмов [16, 17].
Цель работы - оценка влияния на продуктивность растений гороха (Pisum sativum L.) автономной инокуляции семян эндофитными штаммами Bacillus subtilis с различной концентрацией клеток, а также совместной инокуляции с Rhizobium leguminosarum bv. viceae 1078.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
Объектом исследования были растения гороха Pisum sativum (L.) сорта Чишминский 95. Для инокуляции семян использовали микроорганизмы: R. leguminosarum bv. viceae штамм 1078 Всероссийской коллекции непатогенных микроорганизмов сельскохозяйственного назначения ВНИИСХМ (Санкт-
Петербург); 14 эндофитных штаммов В. зыЫШз (11В, 11РН, 11ВМ, 118РН, 122РН, 141РН, 161РН, 162РН, 171А, 811РН, 832РН, 871РН, 922А, 962А), выделенных из растений пшеницы в лаборатории биотехнологии Башкирского государственного аграрного университета и отобранных по антагонистической активности к фитопатогенам. Штамм 26Д -основа препарата фитоспорин - был взят из коллекции Башкирского ГАУ, штамм 11В - предоставлен ООО "Биофорт".
Модельные опыты по оценке ростстимулиру-ющего эффекта штаммов проводили в нестерильных условиях. Для инокуляции семян штаммами В. зыЫШз и Я. legыminosarыm использовали культуры микроорганизмов, выращенных отдельно на гороховом агаре [18]. Биомассу с твердой питательной среды смывали физиологическим раствором (0.9% КаС1). Путем кратного разведения получали необходимую концентрацию клеток в суспензии по оптической плотности, используя стандарт мутности.
Семена гороха инокулировали автономно каждым штаммом В. зыЬйИз и этими же штаммами В. зыЫШз совместно с Я. legыminosarыm 1078. Контролем служили семена без обработки, а также семена, инокулированные автономно штаммом Я. legыminosarыm 1078. Семена каждого варианта опыта помещали отдельно в кюветы на влажную фильтровальную бумагу и проращивали в течение 3 сут в темноте при 20°С. Влияние штаммов оценивали по длине корней проростков гороха.
Полевые исследования проводили в 2007 г. в пос. Князево Уфимского р-на. Почва опытных делянок - серая лесная с содержанием гумуса 4.15%. Посев проводили вручную с междурядьем 20 см. Норма высева 25 семян/ряд или 1.25 млн. шт./га. Учетная площадь делянки 1 м2. Инокуляцию семян штаммами В. зыЫШз проводили в лаборатории за 10 ч до посева. Инокулюм готовили из расчета 10 л рабочего раствора на 1 т семян. Для автономной инокуляции использовали концентрации 107, 108, 109 кл./мл, что соответствовало 105, 106 и 107 кл./семя. Комбинированная инокуляция включала обработку семян штаммами В. зыЫШз в концентрации 107 кл./мл (105 кл./семя) совместно с Я. legыmi-nosarыm 1078 в концентрации 109 кл./мл (107 кл./семя). В контроле семена обрабатывали водой. Инокуляцию семян ризобиями осуществляли в поле непосредственно перед посевом.
Высоту надземной части растений измеряли в фазе 5-7 листьев, массу клубеньков учитывали в фазе цветения, массу зерна - в стадии полной спелости семян. Все показатели представлены в пересчете на 1 растение.
Опыты проводили в трехкратной повторности. Экспериментальные данные обработаны статистически [19], в таблицах приведены средние арифме-
25 п
20-
£15-&
И 10-
к к ч Н
5-
0 4 5 6 7
Концентрация, кл./мл
Влияние различных концентраций инокулюма В. зыЬ-1Шз штамм 26Д на рост трехсуточных проростков гороха, мм.
тические величины и их стандартные ошибки (при уровне вероятности Р = 0.95).
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
В модельных условиях были проведены предварительные исследования по влиянию концентрации клеток В. зыЫШз штамма 26Д на рост корней трехсуточных проростков гороха. Было установлено, что в большей степени стимуляция роста корней этим штаммом наблюдается при концентрации 105 кл./мл (рисунок). При автономной инокуляции семян гороха девятью другими штаммами В. зыЫШз шесть стимулировали рост корней также в концентрации 105 кл./мл. При увеличении концентрации клеток бактерий (107 кл./мл) наблюдалось ингибирование роста проростков. По данным двухфакторного дисперсионного анализа концентрация клеток (при отсутствии влияния самих штаммов) оказала существенное влияние на рост корней гороха.
Совместная инокуляция семян гороха штаммами В. зыЫШз и Я. legыminoзarыm 1078 в большинстве случаев снимала ингибирующее влияние автономной инокуляции бациллами в концентрации 107 кл./мл (табл. 1).
Результаты полевых исследований, обработа-ные методом двухфакторного дисперсионного анализа, показали отсутствие влияния разных концентраций клеток в инокулюме на продуктивность выращенных в поле растений (табл. 2). Самые высокие прибавки урожая зерна (63-120% в сравнении с контролем) отмечены в вариантах обработки семян В. зыЬйШ штаммами 11РН, 811РН и 118РН в концентрации 108 кл./мл (что соответствовало 106 кл./семя).
По результатам двухфакторного дисперсионного анализа влияние штаммов В. зыЫШз на образование клубеньков и урожай растений было не существенным, но оказало значимое влияние (а =
Таблица 1. Влияние штаммов В. subtilis на рост корней трехсуточных проростков гороха в модельном опыте при автономной и совместной инокуляции с Я. leguminosarum 1078, мм/растение
Штамм В. subtilis Автономная инокуляция В. subtilis Комбинация с Я. leguminosarum 1078
В. subtilis, кл./мл
105 107 105 107
11В 17.3* ± 1.6 9.1 ± 1.2 12.9* ± 1.6 19.7* ± 1.3
11РН 11.2 ± 1.2 13.7 ± 1.5 19.0* ± 1.3 11.3 ± 1.5
11ВМ 14.5* ± 1.4 10.9 ± 1.4 16.0* ± 1.2 15.0* ± 1.4
118РН 14.8* ± 1.4 8.1 ± 1.4 13.3* ± 1.6 12.3* ± 1.6
171А 15.0* ± 1.4 9.7 ± 1.2 11.4 ± 1.3 13.0* ± 1.3
811РН 10.6 ± 1.6 11.0 ± 1.5 13.6 ± 1.8 13.8 ± 1.5
832РН 13.6* ± 1.4 8.3 ± 1.1 13.7* ± 1.6 12.5* ± 1.6
922А 12.2 ± 1.2 10.2 ± 1.4 15.6* ± 1.4 18.0* ± 1
962А 11.7* ± 1.1 7.9 ± 1.2 15.3* ± 1.5 11.2* ± 1.4
1078 13.0 ± 1.4
Контроль 12.4 ± 1.1
* Выделены варианты, достоверно превышающие длину корней проростков вариантов автономной инокуляции В. subtilis в концентрации 107 кл./мл.
Таблица 2. Влияние штаммов В. subtilis на массу клубеньков гороха при автономной и совместной инокуляции с Я. leguminosarum 1078, мг/растение
Штамм В. subtilis В. subtilis, кл./мл Комбинация с Я. leguminosarum 1078
107 108 109
11В 70.7 ± 20.2 108 ± 14.5 44.5 ± 13.4 64.3 ± 12.1
11РН 114 ± 17.7 122 ± 27.1 106 ± 31.5 137 ± 40.7
11ВМ 82.7 ± 19 129 ± 17.9 68.2 ± 17.9 48.7 ± 6
118РН 108 ± 28.3 72.2 ± 6.2 48.8 ± 17.7 91.5 ± 27.2
122РН 56.5 ± 9.2 109 ± 22.8 91.3 ± 26.3 49.7 ± 11.7
141РН 73.7 ± 32.9 79.8 ± 14.4 97.0 ± 11.4 49.6 ± 17.6
161РН 112 ± 24 70.0 ± 15.4 67.2 ± 14.3 162 ± 34.1
162РН 34.2 ± 14.4 28.5 ± 8.1 61.5 ± 25.7 102 ± 23.4
171А 73.2 ± 7 148 ± 25.6 47.0 ± 10.4 112 ± 13.8
811РН 61.0 ± 13.2 61.3 ± 20.6 119 ± 28.6 154 ± 29.9
832РН 108 ± 17.8 55.3 ± 13 50.8 ± 11 143 ± 29
871РН 41.8 ± 9.1 53.2 ± 10.1 61.8 ± 23.7 98.0 ± 24
922А 49.0 ± 10.7 33.7 ± 2 50.7 ± 16.6 42.3 ± 10.6
962А 38.3 ± 9.9 39.0 ± 13.6 90.2 ± 17.4 112 ± 15.7
Контроль 49.5 ± 9.1 33.4 ± 6.2
Примечание. Комбинированная инокуляция включала обработку семян штаммами В. subtilis в концентрации 107 кл./мл (105 кл./семя) совместно с Я. leguminosarum 1078 в концентрации 109 кл./мл (107 к
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.