doi: 10.15389/agrobiology.2019.3.481rus
УДК 633.31/.37:631.8:631.461.5:581.1
В работе использовалось оборудование Центра коллективного пользования «БиоАналит» УИБ УФИЦ РАН.
ПРОДУКТИВНОСТЬ БОБОВО-РИЗОБИАЛЬНОГО КОМПЛЕКСА ПОД ВЛИЯНИЕМ РОСТСТИМУЛИРУЮЩИХ ШТАММОВ МИКРООРГАНИЗМОВ
Л.Ф. МИННЕБАЕВ1, Е.В. КУЗИНА1, Г.Ф. РАФИКОВА1,
И.О. ЧАНЫШЕВ2,
О.Н. ЛОГИНОВ1
Причина отсутствия повсеместного перехода к экологически ориентированному земледелию заключается в первую очередь в нестабильном эффекте при использовании биологических препаратов. Малоизученным остается вопрос о влиянии интродуцируемых микроорганизмов на аборигенную почвенную микробиоту, в частности о том, как использование биологических препаратов сказывается на естественных (природных) микробно-растительных связях. В настоящем исследовании нами впервые дана комплексная сравнительная оценка воздействия, которое оказывает интродукция штаммов ризобактерий, различающихся сочетанием ростстимулирующих свойств, на однолетние и многолетние бобовые культуры. Целью работы было изучение влияния ростстимулирующих штаммов бактерий Paenibacillus ehimensis IB 739, Pseudomonas koreensis ИБ-4 и Ps. chlororaphis ИБ-51 на экосистему бобовое растение—аборигенное микробное сообщество. Объектами исследования в условиях вегетационного опыта служили растения гороха посевного (Pisum sativum L.) сорта Чишминский 95, люпина белого (Lupinus albus L.) сорта Дега, нута (Cicer arietinum L.) сорта Заволжский, люцерны изменчивой (Medicago × varia Martyn) сорта Галия, донника белого (Melilotus albus Мedik.) сорта Чермасан. Для обработки семян растений применяли жидкую культуру штаммов бактерий. В контрольном варианте использовали стерильную водопроводную воду. Эталоном служило известное микробиологическое удобрение Азотовит® на основе штамма бактерий Azotobacter chroococcum B-9029. Оценивали влияние инокуляции семян на всхожесть, размерные показатели растений, число клубеньков, анализировали численность различных групп ризосферных микроорганизмов, определяли количество азота, накопленное в почве и усвоенное растениями. Эксперимент проводили при комнатной температуре в условиях естественной освещенности. Продолжительность опыта составила 45 сут. На 18-е и 45-е сут эксперимента отбирали образцы растений, а также почвенные образцы для анализа численности изучаемых групп микроорганизмов, на 45-е сут — образцы для определения количества азота. Установлено стимулирующее воздействие штаммов P. ehimensis IB 739, Ps. koreensis ИБ-4, Ps. chlororaphis ИБ-51 на формирование и функционирование бобово-ризобиальных сообществ. Обработка ростстимулирующими микроорганизмами (plant growth promoting bacteria, PGPB) способствовала улучшению всхожести, роста и развития растений. В вариантах с обработкой семян Ps. chlororaphis ИБ-51 чаще отмечалось увеличение длины корней, Ps. koreensis ИБ-4 стимулировал развитие надземной части растений. При этом Ps. chlororaphis ИБ-51 и Ps. koreensisИБ-4 хорошо показали себя на горохе, люпине и нуте, тогда как на люцерне и доннике стимуляцию роста не отмечали. Установлено, что инокуляция семян исследуемыми штаммами бактерий обеспечила подавление развития микроскопических грибов в ризосфере. Как следствие, развитие корневых гнилей на горохе снизилось с 66,7 до 25,3-43,8 %, на люпине — c 35,9 до 20,3-25,0 %. Не было выявлено ингибирующего воздействия инокулянтов на ризобии, наоборот, отмечалось усиление клубенькообразования. Так, при обработке семян кормовых культур P. ehimensis IB 739 число клубеньков на корнях выросло в 1,9-2,6 раза. Штамм P. ehimensis IB 739 показал себя наиболее активным по стимулированию накопления азота в растениях и в почве. Содержание азота в растениях гороха, обработанных этим штаммом, составило 8,5 % против 3,9 % в контроле, для люпина — 8,6 % против 5,0 %. Таким образом, наличие у штамма ростстимулирующих характеристик не гарантирует благоприятного влияния на продуктивность бобовых растений. Штаммы, обладающие схожими характеристиками, могут значительно различаться по эффективности применения на одних и тех же бобовых культурах.
Ключевые слова: PGPB, Pseudomonas, Paenibacillus, бобовые растения, ростстимулирующая активность, образование клубеньков, азотфиксация, взаимодействие растение—микроорганизм.
PRODUCTIVITY OF LEGUME-RHIZOBIAL COMPLEX UNDER THE INFLUENCE OF GROWTH-STIMULATING MICROORGANISMS
L.F. Minnebaev1, E.V. Kuzina1, G.F. Rafikova1, I.O. Chanyshev2,
O.N. Loginov1
The lack of a general transition to environmentally oriented (environmentally friendly) agriculture is primarily due to the fact that use of biologicals shows unstable effects. An impact of the introduced microorganisms on the native soil microbiota, in particular, on natural microbial-plant relations, remains little studied. The purpose of this work was to study the effect of growth-stimulating strains of Paenibacillus ehimensis IB 739, Pseudomonas koreensis IB-4 and Ps. chlororaphis IB-51 on the legume plant—an aboriginal microbial community ecosystem. Seeds of pea (Pisum sativum L.) variety Chishminsky 95, white lupine (Lupinus albus L.) variety Dega, chickpea (Cicer arietinum L.) variety Zavolzhsky, alfalfa changeable (Medicago × varia Martyn) variety Galia, white melilot (Melilotus albus Medik.) variety Chermasan were treated with liquid cultures of rhizosphere bacteria strains. Sterile tap water was the control, and well-known microbiological fertilizer Azotovit® based on Azotobacter chroococcum B-9029 strain was the standard. Seed germination percentage, plant size, the number of root nodules, root rot lesions, nitrogen accumulation in the soil and nitrogen assimilation by plants, and abundance of inoculants in the soil served as estimates of the effect of seed inoculation during 45-day pot experiment carried out under room temperature and natural lighting. Plants, along with the soil samples for counting inoculants, were collected on day 18 and day 45, the samples for assessing nitrogen accumulation were collected on day 45. The obtained data indicate the stimulating effect of strains P. ehimensis IB 739, Ps. koreensis IB-4, and Ps. chlororaphis IB-51 on the formation and function of various legume-rhizobial communities. Treatment with plant growth-promoting (PGP) microorganisms improved seed germination, plant growth and development. In seed treating with Ps. chlororaphis IB-51, the root length predominantly increased, whereas Ps. koreensis IB-4 strain stimulated the development of the aerial parts. The Ps. chlororaphis IB-51 and Ps. koreensis IB-4 were most effective on pea, lupine and chickpea plants with no growth stimulation on alfalfa and melilot plants The inoculation of seeds with tested bacterial strains was found to suppress of the development of microscopic fungi in the rhizosphere, as a result, the root rot on peas decreased from 66.7 % to 25.3-43.8 %, on lupine from 35.9 % to 20.3-25.0 %. The inoculants showed no inhibitory effect on rhizobia, on the contrary, nodulation became more abundant. After seed bacterization of fodder crops with P. ehimensis IB 739, the number of nodules on the roots increased 1.9-2.6 times. P. ehimensis IB 739 proved to be the most active in providing accumulation of nitrogen in plants and in the soil. The nitrogen concentration in the treated pea plants was 8.5 % vs. 3.9 % in the control, in lupine — 8.6 % vs. 5.0 % in the control. To summarize, the growth-promoting properties of a strain do not guarantee its favorable effect on the productivity of leguminous plants. Strains having similar characteristics can significantly differ in their effectiveness on the same legume crops.
Keywords: PGPB, Pseudomonas, Paenibacillus, leguminous plants, growth-promoting activity, nodule formation, nitrogen fixation, plant-microorganism interaction.
1Уфимский институт биологии — |
Поступила в редакцию |
