Солома, микробное сообщество почв, гумус, микроорганизмы. Рубрика в журнале - Сельскохозяйственная биология
Статья научная
Одними из распространенных объектов при исследовании ассоциативных взаимодействий растений с бактериями служат представители рода Azospirillum. В ризосфере злакових азоспириллы формируют высокоэффективные ассоциации, оказывающие стимулирующий эффект на рост и развитие растений, включая пшеницу. Однако детали этого взаимодействия пока остаются неизвестными. Например, отсутствуют какие-либо данные о том, инфицированны или неинфицированны клетки азоспирилл бактериофагами и какова роль бактериофагов почвенных микроорганизмов в ассоциативном взаимоотношении микроорганизм-растение. В то же время бактериофаги играют важную роль в качестве фактора, регулирующего численность микробных клеток, и в переносе генетической информации посредством трансдукции. В большинстве случаев бактериофаги выделяют из различных объектов среды, в том числе из почвы, и лишь незначительная часть работ посвящена описанию бактериофагов из ассоциативных почвенных бактерий. Мы изучали изменения морфологии корневой системы яровой пшеницы (сорт Саратовская 29) при инокуляции клетками бактерий Azospirillum brasilense Sp7 и бактериофагом ФAb-Sp7, выделенным из этих клеток. Инокуляция 3-суточных проростков пшеницы клетками A. brasilense Sp7 с плотностью суспензии 10 8, 10 6, 10 4 кл/мл (объем - 20 мл) приводила к уменьшению длины корня, при этом число боковых корней существенно увеличивалось при плотности суспензии 10 2 кл/мл. При обработке проростков пшеницы препаратом бактериофага ФAb-Sp7 среднее число корней практически не изменялось. Показано, что при инокуляции проростков пшеницы только суспензией азоспирилл происходило уменьшение зоны растяжения корня в 3,0 раза и уменьшение зоны всасывания в 1,5 раза. Обработка проростков пшеницы суспензией, содержащей как клетки азоспирилл, так и бактериофаги, вызывала уменьшение зоны растяжения (в 3,3 раза), но не приводила к уменьшению зоны всасывания (корневых волосков). С помощью конфокальной микроскопии показано, что при инкубации проростков пшеницы с клетками азоспирилл (10 2 кл/мл) значительно увеличивалась длина и число корневых волосков (в среднем на 40 %) по сравнению с контролем. Установлено также увеличение длины и числа корневых волосков в среднем на 60 % по сравнению с контролем при одновременной инокуляции проростков клетками азоспирилл штамма Sp7 и бактериофагом ФAb-Sp7. Высказано предположение, что бактериофаги азоспирилл участвуют в сложном процессе взаимодействия бактерий с корневой системой пшеницы и могут влиять на эффективность ассоциативных взаимоотношений растение-микроорганизм и, в конечном счете, определять эту эффективность.
Бесплатно
Статья научная
Трансформация микроорганизмами свежего органического вещества в пахотных почвах определяет такие процессы, как глобальный круговорот углерода, производство продовольствия и парниковый эффект. Один из доступных способов повышения содержания органического вещества в почвах - рациональное использование пожнивных остатков, в частности соломы. Причиной слабого использования соломы называют то, что она долго разлагается, при этом создается дефицит минерального азота в почве, выделяются фитотоксичные соединения, накапливаются фитопатогены. Поэтому возрастает значение использования препаратов для ускорения трансформации соломы зерновых культур. В модельном лабораторном опыте мы изучали влияние обработки ржаной соломы биопрепаратами БАГС (на основе Bacillus ), баркон (целлюлозоллитическая ассоциация сложного состава) и омуг (биоудобрение из подстилочного помета) (Всероссийский НИИ сельскохозяйственной микробиологии) в зависимости от глубины заделки (поверхностно, в слой 0-3 см, в слой 9-12 см) соломы на состав и функционирование микробного сообщества почв. Известно, что наиболее легкодоступные органические соединения соломы разлагаются в первые 2 нед после внесения соломы, поэтому мы через 2 мес оценивали влияние препаратов и глубины заделки соломы на состав бактериального сообщества на поздних стадиях разложения, когда идет деструкция более труднодоступных соединений. В этот период разложение соломы ведут в основном k-стратеги. Существует мнение, что их сообщество более устойчиво к внешним воздействиям и будет не так сильно меняться, как у r-стратегов, ответственных за первый этап. Через 60 сут компостирования определяли численность физиологических групп микроорганизмов, размеры микробной биомассы, содержание подвижных соединений азота и углерода, дыхание. Подтвердилась слабая применимость традиционного микробиологического анализа физиологических групп микроорганизмов для целей сравнения структуры микробных сообществ. Четко прослеживалось только положительное влияние внесения соломы на численность амилолитических, олиготрофных и педотрофных микроорганизмов. В этой связи структуру микробного сообщества оценивали методом высокопроизводительного секвенирования библиотек гена 16S-рРНК. Солома положительно влияла на численность и активность микроорганизмов, микробную биомассу, подвижный органический углерод. Препараты усиливали разложение соломы, наибольшая деградация за исключением варианта с обработкой омугом, была в слое 0-3 см. Более 80 % бактериального сообщества почв составляли Proteo-bacteria и Actinobacteria, слабее были представлены (благодаря высокому плодородию почвы) Acidobacteria. Внесение соломы увеличило долю актинобактерий и бетапротеобактерий по сравнению с контролем. Актинобактерии принимают большее участие в разложении соломы заделанной на глубину 9-12 см, исключением стала обработка барконом. Показано, что варианты с обработкой соломы барконом и омугом характеризовались большим разнообразием: индекс Шеннона 1,29-1,27 против 1,0-1,16 для контроля и необработанной соломы
Бесплатно
