Характеристика видового состава микробиоценоза прикорневой зоны Lycopersicon esculentum Mill

Введение. Микробно-растительные ассоциации в последние годы стали объектами активных исследований. Накоплен большой экспериментальный материал, доказывающий значительную роль ризобактерий в жизнедеятельности многих сельскохозяйственных растений [2]. Для обозначения бактерий ризосферы, оказывающих положительное многофункциональное воздействие на растения и повышающих их продуктивность, предложено использовать термин PGPR (plant growth promoting rhizobacteria) [1]. Стимулирующие рост растений ассоциативные ризобактерии оказывают влияние на физиологические процессы растений, урожайность и качество растительной продукции [4], поэтому они все шире применяются в отечественном и мировом земледелии [3].

В образуемом эктосимбиозе корневые экссудаты растений являются субстратом и факторами роста некоторых групп микробных сообществ [5], которые выполняют роль антифитопатогенов, утилизаторов нежелательных продуктов метаболизма растений, регуляторов общей концентрации микроорганизмов в почве, регуляторов подвижности и кругооборота минеральных веществ в агроэкосистеме [6, 7]. Это проявляется в улучшении минерального питания растений, интенсификации партнерства хозяина с доминантным симбионтом за счет локальной продукции фитогормонов [8], в поддержании в почве пула потенциальных микросимбионтов при высвобождении спор доминантного симбионта и, наконец, в прямой защите растений от фитопатогенов [10, 11].

В настоящее время изучен микробиоценоз корневой системы у представителей семейств злаковых и бобовых [9, 12]. Состав ризосферы и ризопланы других растений, имеющих агропромышленное значение, остается неизвестным.

Цель исследования. Изучение качественного и количественного состава микробиоценоза ризосферы и ризопланы Lycoper-sicon esculentum Mill.

Материалы и методы. Объектом исследования явились микроорганизмы, выделенные из ризосферы и ризопланы томата (Lycopersicon esculentum Mill.). Для выделения микроорганизмов ризосферы и ризопла-ны использовали метод последовательных отмываний корней по Теппер. Из почвенных монолитов с растениями стерильным пинцетом и ножницами отбирали 1 г молодых корней (примерно одного диаметра) с приставшими к ним частицами почвы. Корни помещали в колбу со 100 мл стерильной водопроводной воды и взбалтывали в течение 2 мин. Стерильным крючком или пинцетом корни извлекали из колбы и переносили последовательно во вторую, третью, четвертую, пятую, шестую и седьмую колбы, также содержащие по 100 мл стерильной водопроводной воды. В каждой колбе корни отмывали по 2 мин. В последней (седьмой) колбе в воду перед стерилизацией добавляли 5–7 г песка. Из каждой колбы отдельно стерильной пипеткой брали по капле суспензии и делали посев на поверхность питательной среды на чашке Петри.

Для определения количественного и качественного состава микрофлоры растения пользовались методом посева полученной суспензии на плотные питательные среды: МПА, Эндо, Симмонса; культуры инкубировали при температуре 37 °С в течение 48 ч. Идентификацию микроорганизмов осуществляли на основе изучения их морфологических, тинкториальных, культуральных и биохимических свойств с помощью программного обеспечения для автоматизированной идентификации бактерий производства ООО «НПО Диагностические системы».

В процессе идентификации у неферментирующих бактерий определяли подвижность, наличие оксидазы, окисление глюкозы OF, желатина, мочевины, лизиндекарбоксилазы, лактозы, чувствительность к пенициллину, образованию индола и сероводорода, рост на среде Симмонса.

Энтеробактерии идентифицировали по отношению к мочевине, малонату натрия, ор- гининдекарбоксилазе, лизиндекарбоксилазе, фенилаланиндезаминазе, образованию индола, сероводорода, реакции Фогеса–Проскауэ-ра и окислению глюкозы OF, также определяли подвижность.

Для идентификации бацилл определяли подвижность, наличие спор, наличие каталазы, маннита, крахмала, мочевины, способность к гемолизу и реакцию Фогеса–Прос-кауэра.

Результаты и обсуждение. Проведенные исследования показали, что в состав микробиоценоза корней томатов входили неферментирующие бактерии, энтеробактерии и бациллы.

Неферментирующие бактерии были представлены родами Acinetobacter , Pseudomonas и Alcaligenes . Бактерии имели палочковидную форму, по Граму окрашивались отрицательно, обладали типичной ферментативной активностью (табл. 1).

Таблица 1

© S Q. © s s M S	H © s s 60 5 e	el © О	bo О 3 8 S S © © ^ О	5	© ©	© s	© © S S	о	© © >0	4 © S S	5 © © © S On	5 g s © © u
Acinetobacter Iwofii	-	-	щ/-	-	+	-	-	-	-	-	-	-
Pseudomonas pseudoalcaligenes	+	+	щ/-	-	+	-	+	-	-	-	+	-
Acinetobacter calcoaceticus	+	+	+/-	-	+	-	+	-	+	-	+	-
Alcaligenes faecalis	+	+	-/-	-	-	-	-	-	+	-	+	-

Биохимические свойства неферментирующих бактерий ризосферы и ризопланы томатов

Семейство Enterobacteriaceae в микро- биоценозе томатов было представлено только одним видом – Enterobacter aerogenes. При микроскопии данные бактерии имели палочковидную форму, по Граму окрашивались отрицательно, обладали подвижностью и выраженной ферментативной активностью, связанной с образованием многочисленных сахаролитических, протеолитических и других ферментов. Они не обладали способностью к образованию индола и сероводорода, не расщепляли мочевину, не выделяли фенилала-ниндезаминазу. Энтеробактерии давали по- ложительную пробу с цитратом натрия на среде Симмонса, Фогеса–Проскауэра, синтезировали малонат натрия, орнитиндекарбоксилазу, лизиндекарбоксилу, вызывали окисление глюкозы.

Род Bacillus на поверхности корней и в прилегающей к ним почве был представлен двумя видами: Bacillus subtilis и Bacillus megaterium , имеющими типичные морфологические, тинкториальные и биохимические свойства (табл. 2).

Таблица 2

Характеристика биологических свойств бацилл

Вид	Q. s © s и	X H О s s s 60 5 e	я н	X X н X	2 ©		S		S 56
Bacillus subtilis	+		+	-	-	+	+	-	+
Bacillus megaterium	+	+		-	-	-	+	+	-

Изучение количественного состава микробиоценоза прикорневой зоны томата ( Lyco-persicon esculentum Mill.) показало, что ризосфера является более плотно заселенной ри-зобактериями нишей по сравнению с ризо-планой. Количественные показатели бактерий Acinetobacter Iwofii ризосферы были в 1,13 раза выше, чем ризопланы, а Acineto-bacter calcoaceticus – в 1,18 раза. Плотность колонизации Pseudomonas pseudoalcaligenes в ризосфере в 1,14 раза больше, чем в ризопла-не, а Alcaligenesf aecalis – в 1,40 раза.

Показатели плотности колонизации En-terobacter aerogenes в ризосфере были выше, чем в ризоплане, в 1,24 раза, Bacillus subtilis – в 1,76 раза, Bacillus megaterium – в 1,22 раза.

Заключение. В результате изучения микробиоценоза корней томатов установлено, что качественный состав ризосферы и ри-зопланы одинаков, но имеются количественные различия микробного населения.

Таким образом, по результатам исследования видно, что видовой cостав ризосферы и ризопланы томатов представлен неферменти- рующими бактериями Acinetobacter Iwofii, Pseudomonas pseudoalcaligenes, Acinetobacter calcoaceticus, Alcaligenes faecalis, энтеробактериями Enterobacter aerogenes и бациллами Bacillus subtilis, Bacillus megaterium. Доминирующими видами ризосферы и ризопланы являются Acinetobacter Iwofii и Pseudomonas pseudoalcaligenes.

• 1.    Ассоциативный симбиоз / О. В. Бухарин [и др.]. – Екатеринбург : УрО РАН, 2006. – 264 с.

• 2.    Боронин А. М. Биологические препараты на основе псевдомонад / А. М. Боронин, В. В. Кочетков // АГРО XXI. – 2000. – 140 с

• 3.    Завалин А. А. Биопрепараты, удобрения и урожай / А. А. Завалин. – М. : Изд-во ВНИИА, 2005. – 302 с.

• 4.    Звягинцев Д. Н. Растения как центры формирования бактериальных сообществ / Д. Н. Звягинцев, Т. Г. Добровольская, Л. В. Лысак // Журн. общей биологии. – 1993. – Т. 54. – С. 183–199.

• 5.    Кравченко Л. В. Роль корневых экзометаболитов в интеграции микроорганизмов с растениями : автореф. дис. … д-ра биол. наук / Л. В. Кравченко. – М., 2000. – С. 18–19.

• 6.    Микробные продуценты стимуляторов

  роста растений и их практическое использование: обзор / Е. А. Цавкелова [и др.] // Прикладная биохимия и микробиология. – 2006. – Т. 42. – С. 133–143.

• 7.    Рыбальский Н. Г. Экобиотехнологиче-ский потенциал консорциумов микроорганизмов : в 3 т. / Н. Г. Рыбальский, С. П. Лях. – М. : ВНИИПИ, 1990. – Т. 1. – С. 3–25.

• 8.    Умаров М. М. Микробиологическая трансформация азота в почве / М. М. Умаров, А. В. Ку-раков, А. Л. Степанов. – М. : Геос, 2007. – 137 с.

• 9.    Microbial populations responsible for specific soil suppressiveness to plant pathogens

  / D. M. Weller [et al.] // Annu. Rev. Phytopathol. – 2002. – № 40. – P. 309–348.

• 10.    Neilands J. B. Siderophores: structure and function of microbial iron transport compounds / J. B. Neilands // J. Biol. Chem. – 1995. – № 45. – Р. 26723–26726.

• 11.    Rhizoremediation: a beneficial plant-microbe interaction / I. Kuiper [et al.] // MPMI. – 2004. – Vol. 17, № 1. – Р. 6–15.

• 12.    Whipps J. M. Microbial interactions and biocontrol in the rhizosphere / J. M. Whipps // J. Exp. Bot. – 2001. – № 52. – Р. 487–511.

THE CHARACTERISTIC SPECIES COMPOSITION

OF MICROBIOCOENOSIS BASAL AREA

LYCOPERSICON ESCULENTUM MILL

A.S. Alekseeva, N.I. Potaturkina-Nesterova

Ulyanovsk State University