Главная Коллекция "Revolution" Сельское, лесное хозяйство и землепользование Вплив метаболітів стрептоміцетів на фізіологічну активність кукурудзи

Вплив метаболітів стрептоміцетів на фізіологічну активність кукурудзи

Умови приживаності метаболітів стрептоміцету штаму Streptomyces recifensis var. lyticus в ризосфері кукурудзи сорту Аквазор. Дослідження морфологічних, біохімічних властивостей рослини. Підвищення пероксидазної активності коренів кукурудзи сорту Аквазор.

Рубрика Сельское, лесное хозяйство и землепользование
Вид статья
Язык украинский
Дата добавления 28.12.2017
Размер файла 86,8 K
рефераты на заказ со скидкой

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http: //www. allbest. ru/

Дніпропетровський національний університет ім. Олеся Гончара (м. Дніпро)

Вплив метаболітів стрептоміцетів на фізіологічну активність кукурудзи

Нікітенко Т. Г., Зубарева І. М., Жерносєкова І. В., Вінніков А. І.

microviro@ukr.net

Дана робота є фрагментом НДР: «Структурно-функціональні властивості природних мікроорганізмів та механізми біологічної дії мікробних препаратів», № державної реєстрації 1-294-15.

Одним із визначальних чинників родючості ґрунтів є функціонування ґрунтової мікрофлори. Ця мікрофлора може впливати не лише позитивно, а й негативно на розвиток рослин і їх врожайність, а також здатна спричиняти захворювання рослин. Тому все очевиднішою стає проблема корекції мікрофлори ризосфери рослин. Такий підхід має передбачати збагачення її корисними мікроорганізмами і обмеження поширення в ризосфері небажаної, в тому числі фітопатогенної мікрофлори [1,4,9,10].

Упродовж останніх років у багатьох країнах світу проводяться дослідження, спрямовані на пошук високоефективних штамів мікроорганізмів для створення на їх основі мікробних препаратів, які здатні сприяти росту і розвитку рослин, захищати їх від фітопатогенів і фітофагів, підвищувати врожайність [6].

Для поліпшення показників росту та розвитку рослин із метою підвищення їх врожаїв у сільському господарстві застосовують стимулятори росту рослин і фізіологічно активні речовини. Ці сполуки прискорюють проростання насіння, коренеутворення, цвітіння, плодоносіння, регулюють стан спокою рослин і забезпечують їх стійкість до хвороб [5,11]. Саме такі біологічно активні речовини здатні синтезувати мікроорганізми, на основі активних речовин, із яких виготовляють біологічні препарати. Активні штами мікроорганізмів, які є складовими біопрепаратів не викликають у людини генетичних наслідків подібно до дії хімічних засобів захисту [7]. Заміна небезпечних хімічних препаратів біологічними дозволить знизити використання мінеральних добрив і пестицидів у землеробстві, що зумовить отримання екологічно чистої, якісної продукції рослинництва [2,8].

Тому актуальним питанням сьогодення залишається створення та застосування біопрепаратів на основі активних штамів мікроорганізмів та їх метаболітів для збільшення врожайності культурних рослин.

Метою роботи було дослідити умови приживаності стрептоміцету штаму Streptomyces recifensis var. lyticus П-29 в ризосфері кукурудзи сорту Аквазор. Встановити вплив стрептоміцету на морфобіохімічні ознаки рослини.

Об'єкт і методи дослідження. Дослідження проводили на базі кафедри мікробіології, вірусології та біотехнології Дніпропетровського національного університету імені Олеся Гончара та НДЛ молекулярної біології мікроорганізмів та мікробної біотехнології НДІ біології.

Об'єктом дослідження були: стимулювальна дія моноспорової суспензії штаму Streptomyces recifensis var. lyticus П-29 на кукурудзу сорту Аквазор.

Дослідження стимулювальної дії метаболітів стрептоміцету на зерна кукурудзи сорту Аквазор проводили з використанням моноспорової суспензії штаму S. recifensis var. lyticus П-29. Контролювали в динаміці розвиток стрептоміцету в піску, розвиток рослин у піску без стрептоміцету та розвиток рослин із внесеними спорами стрептоміцету під проросле зерно кукурудзи.

Зерно обробляли розчином перекису водню та етилового спирту (1:1) протягом 15 хв. для дезінфекції. Після обробки, насіння відмивали стерильною дистильованою водою. Поміщали його в чашки Петрі на вологий паперовий фільтр. Пророщували у термостаті при температурі 20єС протягом трьох діб. Пісок стерилізували в сухожарній шафі протягом 1 години при 105єС.

Для внесення стрептоміцетів в стерильний пісок готували моноспорову суспензію продуцента за стандартом мутності №10 з 7-ми добової культури, яка росла на скошеному середовищі Гаузе. З суспензії готували 10-ти кратні розведення та висівали 1 * 10-4 1 * 10-6 на чашки Петрі, які містять середовище Гаузе.

Контрольний ряд (К1) нараховував 20 пробірок діаметром 20 мм, висотою 200 мм з стерильним піском (10 г). В кожну пробірку вносили 5 мл моноспорової суспензії, яка містила 1,4 * 108 КУО/мл Streptomyces recifensis var. lyticus П-29. В стерильні пробірки (20 шт.) з 10 г стерильного піску висаджували проросле тридобове зерно по 1 у кожну пробірку без додавання спор стрептоміцету (К2) та з внесенням їх у вихідній концентрації (дослід). Рослини вирощували при температурі 22°С. Дослід проводили протягом 31 доби, відбір проб здійснювали на 3, 6, 12, 19, 26, 31 добу після інокуляції.

Розвиток стрептоміцету в стерильному піску контролювали в динаміці, тобто висіви на середовище Гаузе робили на 3, 6, 12, 19, 26, 31 добу. Для цього 1 г піску вносили до колби об'ємом 250 мл, яка містила 100 мл дистильованої води. Струшували протягом 30 хв. на мікробіологічній качалці. Робили 10-ти кратні розведення методом Коха. Висівали у кількості 0,1 мл на чашки з середовищем Гаузе. Підрахунок КУО/мл проводили через 5 діб інкубації в термостаті при 28єС.

Рис. 1 Розвиток стрептоміцету штаму П-29 у стерильному піску

Для визначення біометричних показників рослин проводили лінійне вимірювання колеоптилів і коренів. Вагу коренів з піском, колеоптилів і цілої рослини визначали ваговим методом. Пісок ризосфери рослини висушували до постійної маси в сухожарній шафі та зважували на аналітичних вагах. За різницею у масі визначали вагу коренів без піску [3].

Дослідження пероксидазної активності коренів проводили за методом Бояркіна [12].

Результати досліджень та їх обговорення. Протягом 31 доби експерименту спостерігали розвиток стрептоміцету у стерильному піску (К1). Виявляли на щільному середовищі Гаузе колонії штаму П-29 у максимальній кількості (1,87 ± 0,03) * 107 КУО/ мл на 12 добу (рис. 1).

Слід зазначити, що максимальна кількість КУО склала 13,3% від початкового внесення спор в стерильний пісок (14,1 ± 0,03) * 107 КУО/мл. Тобто, основна чисельність стрептоміцету, а саме 87% гине в стерильному піску. Окрім колоній стрептоміцету спостерігали наявність інших слизоподібних колоній, кількість яких складала на 26 добу 29% проти 71% стрептоміцету та зменшувалася в подальшому до 22% на 31 добу спостереження.

В експерименті, де в стерильний пісок висаджували проросток кукурудзи сорту Аквазор (К2), спостерігали, що у ризосфері рослини протягом всього досліду стрептоміцетів виявлено не було (рис. 2).

Рис. 2 Розвиток мікроорганізмів у ризосфері кукурудзи сорту Аквазор у стерильному піску

Проте, чітко домінувала інша мікрофлора у вигляді прозорих слизоподібних колоній. Спостерігали поступове збільшення інших мікроорганізмів з 3 до 12 доби в межах від (7,9 ± 0,97) * 107 до (14,5 ± 0,58) * 107 КУО/мл. Максимальна кількість такої мікрофлори досягла значень (50,0 ± 11,6) * 107 КУО/мл на 19 добу.

Особливий інтерес викликають досліди, в яких у стерильний пісок додатково вносили спори стрептоміцетів в початковій кількості, як у випадку К1, та висаджували проросток кукурудзи (рис. 3).

Таблиця 1 Біометричні зміни кукурудзи Аквазор за умов внесення у піщаний субстрат спор стрептоміцету штаму П-29

Варіант досліду

Час спостереження, доба

3

6

12

19

26

31

Х±т

Х±т

Х±т

Х±т

Х±т

Х±т

Довжина коренів, см

Контроль

1,29 ± 0,10

2,42 ± 0,14

2,87 ± 1,80

4,13 ± 1,00

4,68 ± 0,70

2,9 ± 0,30

Проросток + спори

2,29 ± 0,04 р < 0,05

2,8 ± 0,50 р > 0,05

2,98 ± 4,90 р > 0,05

6,73 ± 0,82 р > 0,05

5,56 ± 0,30 р > 0,051

3,42 ± 0,04 р < 0,053

Вага коренів, г

Контроль

-

0,31 ± 0,01

0,99 ± 0,57

1,57 ± 0,21

1,75 ± 0,70

1,83 ± 0,50

Проросток + спори

-

0,48 ± 0,10 р > 0,05

1,24 ± 0,07 р < 0,05

1,84 ± 0,80 р > 0,05

1,86 ± 0,13 р > 0,05

1,36 ± 0,12 р < 0,05

Довжина колеоптилю, см

Контроль

2,67 ± 0,30

11,2 ± 0,34

24,3 ± 0,90

35,3 ± 2,00

37,0 ± 0,40

38,2 ±0,35

Проросток + спори

3,93 ± 0,2 р > 0,05

14,8 ± 0,23 р > 0,05

26,0 ± 0,4 р > 0,05

34,3 ±10,66 р > 0,05

41,6 ± 1,86 р > 0,05

42,8 ±3,03 р > 0,05

Вага колеоптилю, г

Контроль

0,08 ±0,01

0,44 ± 0,01

0,75 ± 0,06

0,66 ± 0,08

0,68 ± 0,14

0,39 ± 0,05

Проросток + спори

0,13 ±0,01 р < 0,05

0,69 ± 0,05 р < 0,05

0,79 ± 1,00 р > 0,05

0,82 ± 0,07 р > 0,05

0,7 ± 0,08 р > 0,05

0,53 ± 0,03 р > 0,05

На першому тижні досліду на фоні розвитку в ризосфері кукурудзи інших мікроорганізмів у кількості від (8,0 ± 1,0) * 107 до (12,1 ± 0,72) * 107 КУО/ мл, стрептоміцетів виявлено не було. Колонії стрептоміцетів штаму П-29 виявляли на 12 добу спостереження з найвищим показником їх кількості (22,2 ± 2,77) * 107 КУО/мл, що співпадало з максимальним показником в К1.

Важливим є те, що в ризосфері рослини кількісні показники стрептоміцету у 12 разів більші за максимальні показники К1 на 12 добу експерименту. Наприкінці досліду (31 доба) кількість стрептоміцету у ризосфері кукурудзі перевищувала К1 в 4,5 разів.

Отже, внесення спор стрептоміцету штаму П-29 у стерильний пісок під проросток кукурудзи сприяло підвищенню кількості стрептоміцетів у кореневій зоні рослини в 4,5 та 12,0 разів в порівнянні з контролем. Максимальне значення слизоподібних колоній у ризосфері (56,6 ± 24,4) * 107 КУО/мл спостерігали, як і у випадку К2, на 19 добу. Виявлено певну динаміку у співвідношенні відсотка КУО стрептоміцетів до відсотка інших слизових КУО. Так, на 12 добу спостереження кількість стрептоміцетів склала 40,2%, а інших колоній 59,8%, тобто, співвідношення складало 1:1,5. На 26 добу співвідношення стрептоміцетів до інших мікроорганізмів було 1:10,5, а на 31 добу 1:14,4.

Отже, приживаність стрептоміцету у ризосфері кукурудзи виявлено у максимальній кількості 40,2% на 12 добу від початку експерименту. Проте, у подальшому приживаність спор поступово знижувалася з 8,7% до 6,5%.

Рис. 3 Розвиток мікроорганізмів у ризосфері кукурудзи сорту Аквазор у стерильному піску при внесенні спор штаму П-29

В експерименті окрім приживаності стрептоміцету вивчали зміни морфобіохімічних ознак. При внесенні спор штаму П-29 під проросток кукурудзи у кількості (14,1 ± 0,03) *

107 КУО/мл спостерігали збільшення довжини коренів в середньому на 33% протягом всього спостереження (табл. 1) з максимальним значенням довжини на 19 добу досліду.

Із довжиною коренів зросла їх вага, значення якої в середньому збільшено на 26%. Також контролювали зміни, які відбувалися у наземній частині рослини.

Так, за період експерименту довжина проростків колеоптилю в середньому збільшувалась на 22%, а вага на 32%. Загалом спостерігали також збільшення ваги рослин на 64% (табл. 2).

Слід зазначити, що із зростанням біометричних параметрів рослини було відмічено зміни в активності ферментів. Так, з таблиці 2 видно, що активність пероксидази коренів підвищувалась у присутності спор стрептоміцету в ризосфері на 1015% в порівнянні з контролем.

Таблиця 2 Біометричні та біохімічні зміни кукурудзи Аквазор за умов внесення у піщаний субстрат спор стрептоміцету штаму П-29

Варіант досліду

Час спостереження, доба

3

6

12

19

26

31

Х±т

Х±т

Х±т

Х±т

Х±т

Х±т

Вага рослин без піску, г

Контроль

-

0,26 ± 0,03

1,15 ± 0,40

0,66 ± 0,30

1,37 ± 0,47

1,65 ± 0,50

Проросток + спори

-

0,67 ± 0,10 р < 0,05

1,29 ± 0,10 р > 0,05

0,82 ± 0,40 р > 0,05

1,25 ± 0,49 р > 0,05

0,8 ± 0,20 р > 0,05

Активність пероксидази коренів, Б/хв-г

Контроль

199,8 ±32,70

90,32 ± 8,50

126,1 ± 10,30

77,74 ± 4,28

98,88 ± 12,90

81,28 ± 2,36

Проросток + спори

115,3 ± 11,50 р > 0,05

99,9 ± 8,00 р > 0,05

115,2 ± 23,00 р > 0,05

79,03 ± 6,15 р > 0,05

76,16 ± 4,50 р > 0,05

93,74 ± 7,90 р > 0,05

Висновки

Вивчено умови приживаності штаму Streptomyces recifensis var. lyticus П-29 в ризосфері кукурудзи сорту Аквазор. Встановлено, що максимальний показник приживаності стрептоміцету штаму П-29 у ризосфері кукурудзи сорту Аквазор складав 40,2%. Виявлено, що внесення моноспорової суспензії штаму П-29 у субстрат у початковій кількості 1,4 * 10 8 КУО/мл забезпечило збільшення ваги рослини на 18,0% в порівнянні з контролем. Встановлено, що в дослідному зразку у присутності спор стрептоміцету відбулось збільшення довжини коренів в середньому на 33%, а колеоптилю на 22%. За умов приживаності стрептоміцету спостерігалося підвищення пероксидазної активність коренів рослин кукурудзи на 15,0%.

Перспективи подальших досліджень. Подальші дослідження дозволять виявити ефективність використання метаболітів стрептоміцетного походження на фізіологічну та біохімічну активність різноманітних сортів кукурудзи та інших сільськогосподарських рослин.

Література

1. Добряк Д.О. Класифікація та екологічне використання сільськогосподарських земель / Д.О. Добряк, О.П. Канаш, І.А. Розумний. К., 2001. 309 с.

2. Курдиш І.К. Інтродукція мікроорганізмів у агроекосистеми / І.К. Курдиш. К.: Наук. Думка, 2010. 255 с.

3. Лакин ГФ. Биометрия / ГФ. Лакин. М: Высшая школа, 1980. 293 с.

4. Малиновська І.М. Агроекологічні основи мікробіологічної трансформації біогенних елементів ґрунту: дис. д-ра с.-г наук: 03.00.16 / І.М. Малиновська. -- Інститут агроекології та біотехнології УААН. К., 2003. 34 с.

5. Мишке И.В. Микробные фитогормоны в растениеводстве / И.В. Мишке. Рига: Зинатне, 1988. 151 с.

6. Патика В.П. Біопрепарати в біоорганічному землеробстві / В.П. Патика, М.В. Патика // Сільськогосподарська мікробіологія: Міжвід. темат. наук. зб. Чернігів, 2006. Вип. 4. С. 7-20.

7. Патика Н.В. Вплив біопрепаратів на динаміку чисельності бактерій і фітопатогенних грибів в агроекосистемі картоплі / Н.В. Патика, В.В. Бородай, Н.В. Житкевич [и др.] // Мікробіол. журн. 2012. Т 74, № 2. -С. 28-35.

8. Скороход І.О. Вплив гранульованого бактеріального препарату комплексної дії на ріст та урожай ярого ячменю / І.О. Скороход, Л.С. Церковняк, І.К. Курдиш [та ін.] // Мікробіол. журн. 2012. -- Т 74, № 3. С. 23-28.

9. Третяк А.М. Методичні рекомендації оцінки екологічної стабільності агроландшафтів та сільськогосподарського землекористування / А.М. Третяк, Р.А. Третяк, М.І. Шквар. К.: Інститут землеустрою УААН, 2001. 15 с.

10. Третяк А.М. Теоретичні основи землеустрою / А.М. Третяк. К.: Інститут землеустрою УААН, 2002. 152 с.

11. Цавкелова Е.А. Микроорганизмы продуценты стимуляторов роста растений и их практическое применение / Е.А. Цавкелова, С.Ю. Климова, ТА. Чердынцева, А.И. Нетрусов // Прикладная биохимия и микробиология. 2006. Т 42, № 2. С. 133-143.

12. Шупранова Л.В. Сучасні методи біохімічного аналізу рослин: навчальний посібник / Л.В. Шупранова, В.С. Більчук, Л.В. Богуславська [та ін.]. Д.: Вид-во ДНУ, 2011. 80 с.

Анотація

ВПЛИВ МЕТАБОЛІТІВ СТРЕПТОМІЦЕТІВ НА ФІЗІОЛОГІЧНУ АКТИВНІСТЬ КУКУРУДЗИ Нікітенко Т. Г., Зубарева І. М., Жерносєкова І. В., Вінніков А. І.

Резюме. Мета. Дослідити умови приживаності стрептоміцету штаму Streptomyces recifensis var. lyticus П-29 в ризосфері кукурудзи сорту Аквазор. Встановити вплив стрептоміцету на морфобіохімічні ознаки рослини. Методи. Використовували біохімічні, біометричні, мікробіологічні методи.

Результати. Встановлено, що максимальний показник приживаності стрептоміцету штаму S recifensis var. lyticus П-29 у ризосфері кукурудзи сорту Аквазор складав 40,2%, що супроводжувалося збільшенням ваги рослини на 18,0% та підвищенням пероксидазної активності коренів на 15,0%. Результати дослідження можуть бути використані у сільському господарстві для виготовлення високоефективних препаратів, які проявляють рістстимулюючу дію до рослин.

Ключові слова: стрептоміцети, рістстимулююча активність.

кукурудза корінь метаболіт

Аннотация

ВЛИЯНИЕ МЕТАБОЛИТОВ СТРЕПТОМИЦЕТОВ НА ФИЗИОЛОГИЧЕСКУЮ АКТИВНОСТЬ КУКУРУЗЫ Никитенко Т. Г., Зубарева И. М., Жерносекова И. В., Винников А. И.

Резюме. Цель. Исследовать условия приживаемости стрептомицета штамма Streptomyces recifensis var. lyticus П-29 в ризосфере кукурузы сорта Аквазор. Установить влияние стрептомицета на морфобиохимические признаки растения. Методы. Использовали биохимические, биометрические, микробиологические методы.

Результаты. Установлено, что максимальный показатель приживаемости стрептомицета штамма S. recifensis var. lyticus П-29 в ризосфере кукурузы сорта Аквазор составлял 40,2%, что сопровождалось увеличением веса растения на 18,0% и повышением пероксидазной активности корней на 15,0%. Результаты исследования могут быть использованы в сельском хозяйстве для производства высокоэффективных препаратов, которые проявляют ростстимулирующее действие на растения.

Ключевые слова: стрептомицеты, ростстимулирующая активность.

Annotation

THE INFLUENCE OF STREPTOMYCETES METABOLITES ON CORN'S PHYSIOLOGICAL ACTIVITY Nikitenko T. G., Zubareva I. M., Zhernosekova I. V., Vinnikov A. I.

Abstract. To improve the growth and development of plants with the aim of increasing yields in agriculture apply plant growth stimulants and physiologically active substances. These compounds accelerate the germination of seeds, root development, flowering, fruiting, governing the rest of the plants and ensure their resistance to disease. Such biologically active substances are capable of synthesizing microorganisms based on active substances which are made of biological products. Active strains of microorganisms (which are components of the biological products) do not cause human genetic effects like chemical remedies. Replacement of hazardous chemicals biological will reduce the use of fertilizers and pesticides in agriculture that will produce clean, high quality crop products. Therefore, an important issue today remains the creation and application of biological preparations on the basis of active strains of microorganisms and their metabolites for increasing the yield of cultivated plants.

The aim of this work was to investigate the conditions of survival streptomycete strain Streptomyces recifensis var. lyticus P-29 in the rhizosphere of maize varieties Equator. To determine the influence streptomycete on Morton signs of plants.

The object of the study were: the stimulating effect monoporosa suspension of the strain Streptomyces recifensis var. lyticus P-29 corn varieties Equator. A study of the stimulating action of metabolites streptomycete on corn varieties Equator was performed using monoporosa suspension of strain S. recifensis var. lyticus P-29. Controlled the dynamics of the development streptomycete in the sand (K1), the development of plants in sand without streptomycete (K2) and the development of plants, as spores streptomycete in germinated corn grain.

The results of research and their discussion. The survival rate streptomycetes in the rhizosphere of maize discovered in the maximum number of 40.2% on the 12th day from the start of the experiment. However, in the future, the survival rate of spores gradually decreased from 8.7% to 6.5%.

In the experiment, in addition to survival streptomycete studied changes mortoni signs. If you make spores of the strain P-29 under the corn germ in the amount of 14.1 ± 0,03) * 107 CFU/ml was observed an increase in the root length average of 33% throughout the observation with the maximum length on the 19th day of the experiment. With the length of the roots increased their weight, the value of which increased by an average of 26%. Also supervised the changes that have occurred in the ground part of the plant. Thus, over the period of the experiment, the length of the coleoptile in seedlings increased by 22% and weight by 32%. In General, observed increase of weight of plants 64%.

It should be noted that with the increase of biometric parameters of the plants were observed changes in enzymatic activity. So, the peroxidase activity of roots was increased because of the presence of spores in the rhizosphere streptomycete 10-15% in comparison with the control.

Keywords: streptomyces, growth stimulate activity.

...

Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены