Scientific journal
Modern problems of science and education
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,940

GROWTH PROMOTING ACTIVITY OF ASSOCIATIVE RHIZOBACTERIA PSEUDOMONAS PSEUDOALCALIGENES AND BACILLUS SUBTILIS

Artamonova M.N. 1 Alekseeva A.S. 1 Potaturkina-nesterova N.I. 1
1 Ulyanovsk State University
It has been researched the effect of growth promoting rhizobacteria on crop seeds of Cucurbita pepo L. and Solanum lycopersicum Mill. The inoculation of tomato and pumpkin seeds with rhizosphere and referential P. pseudoalcaligenes and B. subtilis strains did not have negative effects on seed germination. The germination of plant seeds in the presence of the test strains was similar to controls. It has been established growth stimulating influence of the rhizosphere and reference P. pseudoalcaligenes strains on seeds of tomato and pumpkin. Pumpkin seed treatment test strain caused an increase in length and weight of seedlings in all samples when compared with controls. Inoculation of tomato seeds and rhizosphere referential strains P. pseudoalcaligenes and B. subtilis also induced an increase in morphometric parameters of seedlings compared to the control sample.
growth stimulating effects
PGPR-rhizobacteria
rhizosphere
tomato
pumpkin
Микроорганизмы, ассоциированные с растениями, стали объектом активных исследований с середины 1970-х гг. [6,2]. Особый интерес вызывают полезные, вредные и нейтральные для растений свойства бактерий, заселяющих  экологическую нишу ризосферы - почвы, прилегающей к корням растения и попадающей под непосредственное действие корневых выделений и почвенных микроорганизмов корневой системы [7]. Установлено, что микроорганизмы прикорневой зоны оказывают положительное многофункциональное воздействие на некоторые растения, в частности повышают их продуктивность [5]. Стимулирующее влияние на рост и развитие растений ризосферные бактерии-ассоцианты оказывают за счет способности к азотфиксации, мобилизации питательных элементов из почвы, подавления роста фитопатогенов, продуцирования таких физиологически активных веществ, как витамины и фитогормоны [4]. Особую актуальность представляет изучение ризосферных микроорганизмов  и их воздействия на аграрные культуры. 

На территории Центральной России основными возделываемыми культурами являются представители семейств Cucurbitaceae и Solanaceae. Изучение микрофлоры прикорневой зоны растений данных семейств показало, что доминирующими видами являются представители родов Bacillus и Psеudomonas [1, 2, 3]. Однако их влияние на рост и развитие представителей этих семейств остаются неизученными.

Целью данного исследования явилось изучение ростостимулирующего влияния ризосферных бактерий  Pseudomonas pseudoalcaligenes и Bacillus subtilis на семена Solanum lycopersicum  Mill. и Cucurbita pepo L

Материалы и методы исследования

Объектом исследования являлись штаммы бактерий Pseudomonas pseudoalcaligenes и Bacillus subtilis, выделенные из ризосферы сельскохозяйственных растений, а также референтные штаммы: P. pseudoalcaligenes MV-11, полученный из Всероссийской коллекции промышленных микроорганизмов ФГУП ГосНИИГенетика, и B. subtilis ATCC 6633, полученный из государственной коллекции патогенных микроорганизмов ФГБУ «ГИСК им. Л.А. Тарасевича». Штаммы микроорганизмов, выделенные из ризосферы растений, культивировали на плотных питательных средах в течение суток при температуре 370С. Для B. subtilis использовали МПА (Россия), картофельно-глюкозный агар (Lab-Biomed, Россия),  для P. pseudoalcaligenes - ГРМ-агар  (ЗАО «НПО БИОКОНТ», Россия). Видовую идентификацию изолятов производили на основе изучения морфологических, тинкториальных и культурально-биохимических свойств с помощью программного обеспечения для автоматизированной идентификации бактерий производства ООО НПО «Диагностические системы».

Определение ростостимулирующей активности исследуемых штаммов  производили в биотесте с семенами томата и тыквы. Семена растений предварительно подвергали стерилизации в 0,05%-ном растворе перманганата калия, после чего их помещали в стерильные чашки Петри и заливали стерильной дистиллированной водой для набухания. Через 24 ч семена помещали между слоями фильтровальной бумаги и инокулировали суспензией четырехсуточной культуры бактерий, полученной в МПБ и разведенной до титра 107 КОЕ/мл.

В качестве контроля служили семена растений, обработанные стерильным МПБ. Чашки Петри выдерживали при оптимальной для роста семян температуре 220С в течение 7 суток. Энергию прорастания и всхожести семян определяли посредством подсчета количества проросших семян в опытных образцах и контроле (ГОСТ 12038-84, 1984). Оценку ростостимулирующего действия изучаемых штаммов производили путем измерения длины и массы корней и зеленых проростков семян, обработанных бактериальной суспензией, и соответствующих показателей в контроле. При определении морфометрических параметров массу и длину корня и проростка в контрольной группе принимали за 100%.

Результаты и обсуждение

Результаты лабораторно-вегетационного опыта показали, что инокуляция семян Solanum lycopersicon Mill. и Cucurbita pepo L. штаммами P. pseudoalcaligenes и B. subtilis не оказывала влияния на их всхожесть. Отмечена сходная динамика в прорастании семян томата и тыквы как в контрольных, так и в опытных образцах (табл. 1).

Таблица 1

Результаты всхожести семян томата и тыквы после инокуляции штаммами P. pseudoalcaligenes и B. subtilis

Инокуляты

Всхожесть семян томата, %

Всхожесть семян тыквы, %

P. pseudoalcaligenes MV-11

100

99

P. pseudoalcaligenes

98

97

Контроль

95

96

B. subtilis АТСС 6633

99

100

B. subtilis

96

99

Контроль

99

100

В ходе исследования установлено, что инокуляция семян тыквы B. subtilis вызывала стимуляцию формирования проростков. При обработке семян референтными штаммами происходило увеличение длины проростков в 1,6 раз, а массы - в 1,4 раз по сравнению с контролем. Проращивание семян тыквы в присутствии B. subtilis, выделенных из ризосферы C. pepo, вызывало увеличение длины проростков в 1,7 раз, а массы - в 1,3 раза по сравнению с контрольным образцом (табл. 2).

Инокуляция семян тыквы референтными штаммами P. pseudoalcaligenes оказывала ростостимулирующее действие. Происходило увеличение морфометрических параметров проростков семян: длина - в 1,6 раз, масса в 1,4  раза. Штаммы P. pseudoalcaligenes, выделенные из ризосферы растений, индуцировали увеличение длины и массы проростков в 1,7 раз и 1,3 раз соответственно.

Таблица 2

Морфометрические параметры проростков тыквы после воздействия P. pseudoalcaligenes и B. subtilis

Исследуемые варианты

Длина проростка

Масса проростка

 

см

в % к контролю

г

в % к контролю

P. pseudoalcaligenes MV-11

3,4±0,25*

158,14

3,1±0,32*

135,37

P. pseudoalcaligenes

3,6±0,41*

167,44

2,9±0,2*

126,64

B. subtilis АТСС 6633

3,35±0,45*

155,81

3,28±0,33*

143,23

B. subtilis

3,65±0,3*

169,77

2,9±0,1*

126,64

Контроль

2,15±0,48

100

2,29±0,39

100

*- различия между показателями и контрольным образцом достоверны при р<0,05

Проявление ростостимулирующей активности исследуемых штаммов P. pseudoalcaligenes и  B. subtilis также было отмечено на семенах томата (табл. 3).

Таблица 3

Результаты воздействия P. pseudoalcaligenes и B. subtilis на  ростовые параметры семян томата

Исследуемые варианты

Длина проростка

Масса корня

см

в % к контролю

г

в % к контролю

P. pseudoalcaligenes  MV-11

2,8±0,15*

133,33

1,9±0,1*

135,71

P. pseudoalcaligenes

2,9±0,3*

138,10

2,0±0,2*

142,86

B. subtilis АТСС 6633

3,0±0,25*

142,86

2,1±0,1*

150,00

B. subtilis

2,75±0,15*

130,95

2,0±0,15*

142,86

Контроль

2,1±0,38

100

1,4±0,32

100

*- различия между показателями и контрольным образцом достоверны при р<0,05

Анализ полученных данных показал, что при обработке семян S. lycopersicum  референтными штаммами P. pseudoalcaligenes происходило увеличение длины и массы проростков в 1,3 и 1,4 раз соответственно. Инокуляция ризосферными штамма исследуемого микроорганизма приводила к достоверному повышению морфометрических показателей: длины проростков в 1,4 раза и 1,4 раза соответственно.

Аналогичные изменения ростовых показателей семян томатов наблюдались при их обработке референтными штаммами B. subtilis: длина проростка увеличивалась в 1,4 раза, масса - в 1,5 раза по сравнению с контролем. Обработка семян ризосферными штаммами данного вида показали  увеличение длины проростка в 1,3 раз, массы в 1,4 раз.

Выводы

1. Референтные и ризосферные штаммы P. pseudoalcaligenes  и B. subtilis не оказывают влияния на всхожесть семян S. lycopersicum Mill.   и C. pepo L.

2. Инокуляция семян тыквы и томата референтными и ризосферными штаммами P. pseudoalcaligenes  и B. subtilis  вызывает выраженный ростостимулирующий эффект на Solanum lycopersicon Mill. и Cucurbita pepo L., что проявляется достоверным увеличением длины и массы их проростков.

Рецензенты:

Золотухин В.В., д.б.н., профессор кафедры зоологии ФГБОУ ВПО «Ульяновский государственный педагогический университет им. И.Н. Ульянова», г. Ульяновск;

Артемьева Е.А., д.б.н., профессор кафедры зоологии ФГБОУ ВПО «Ульяновский государственный педагогический университет им. И.Н. Ульянова», г. Ульяновск.