Влияние культуры на антагонистическую активность ризосферных бактерий в отношении фитопатогенных грибов P. fusarium

Введение . Несмотря на достигнутые успехи в разработке средств биологической защиты растений от болезней, поиск новых штаммов антагонистов, адаптированных к конкретным почвенно-климатическим условиям, продолжает оставаться актуальным [1, 2, 5]. Настоящая работа посвящена сравнению бактериальных комплексов, развивающихся в ризосфере разных видов сельскохозяйственных растений, по антибиотической активности в отношении фитопатогенных грибов р. Fusarium . Известно, что на качественный состав ризосферных микроорганизмов существенное влияние оказывает растение-хозяин. В этой связи сравнение антагонистической активности бактерий, населяющих ризосферу разных видов растений, представляет как теоретический, так и практический интерес.

Объекты и методы исследований. Объектами исследований служили образцы почвы, взятые на приусадебном хозяйстве в Емельяновском районе Красноярского края из ризосферы следующих культур: малина обыкновенная ( Rubus idaeus L.), земляника садовая ( Fragaria × ananassa Duchesne ex Rozier), смородина чёрная ( Ribes nigrum L.), крыжовник обыкновенный ( Ribes uva-crispa L.), огурец обыкновенный ( Cucumis sativus L.), томат обыкновенный ( Solanum lycopersicum L.), лук репчатый ( Allium cepa L.), чеснок ( Allium sativum L.).

Выделение бактерий из образцов проводили методом рассева почвенной суспензии на поверхность агаризованной среды в чашках Петри. В качестве питательной среды использовали ПД-агар следующего состава: пептон ферментативный, сухой для бактериологических целей – 9,0 г/л, гидролизат казеина ферментативный, неглубокой степени расщепления – 8,0 г/л, дрожжевой экстракт – 3,0 г/л, хлорид натрия – 5,0 г/л, натрий гидроортофосфат – 2,0 г/л, агар микробиологический – 20 г/л, рН 7,0–7,5.

Описание культурально-морфологических свойств выделенных изолятов проводили по стандартной схеме по 11 признакам [4]. Кластеризацию микробных комплексов по набору свойств проводили с использованием подходов, принятых в нумерической таксономии.

Выделение фитопатогенных грибов р. Fusarium проводили из поражённых фузариозом зерновок яровой пшеницы Новосибирская 15 на агаризованной среде Чапека следующего состава: сахароза – 20 г/л, NaNO 3 – 2 г/л, KH 2 PO 4 – 1 г/л, MgSO 4 *7H 2 O – 0,5 г/л, KCl – 0,5 г/л, FeSO 4 – следы, рН среды – 7,0. Для подавления развития бактериальной микрофлоры в среду после автоклавирования добавляли антибактериальный антибиотик цифран (действующее вещество – ципрофлоксацин) в концентрации 2 мг/л среды.

Проверку антибиотической активности выделенных изолятов в отношении грибов р. Fusarium проводили по прорастанию конидий и развитию мицелия фитопатогена после 12 ч инкубирования в жидкой среде Чапека, к которой был добавлен культуральный фильтрат изучаемых изолятов в соотношении 1:1. Контролем служила среда Чапека с добавлением стерильной воды в соотношении 1:1. Учитывали процент проросших конидий и развитие мицелия тест-культуры по баллам: 0 баллов – прорастания нет; 1 балл – есть образование ростовых трубок; 2 балла – есть образование проростковой гифы без ветвления; 3 балла – есть образование гиф с ветвлением.

Математическую обработку данных проводили стандартными методами с использованием пакета анализа MS Excel и математического пакета StatSoft STATISTICA 6.0 [3].

Результаты исследований и их обсуждение. Анализ группировки изолятов по комплексу культурально-морфологических признаков показал, что изоляты, выделенные из-под разных культур, образуют плохо различимые пересекающиеся кластеры. Ни проекция на главные компоненты, ни кластеризация разными методами не позволяют разделить изоляты, выделенные из ризосфер разных видов растений (рис. 1).

Тем не менее дискриминантный анализ показал, что микробные комплексы под некоторыми культурами статистически значимо различаются по набору культурально-морфологических признаков выделенных изолятов (табл.).

а

8854524335548825886215676331745357624C

б

Рис. 1. Проекция бактериальных изолятов на главные компоненты (а) и пример кластеризации с использованием Евклидова расстояния; метод дальнего соседа (б) (каждая точка соответствует одному изо-ляту, изоляты с одинаковыми номерами выделены из-под одной и той же культуры)

Уровни значимости различий между микробными комплексами, выделенными из-под разных культур (жирным шрифтом выделены p<0,05)

Культура	Малина	Земляника	Огурцы	Томаты	Лук	Чеснок	Смородина
Малина
Земляника	0,809
Огурцы	0,763	0,878
Томаты	0,387	0,252	0,582
Лук	0,136	0,088	0,462	0,762
Чеснок	0,006	0,011	0,018	0,214	0,008
Смородина	0,166	0,034	0,050	0,112	0,009	0,002
Крыжовник	0,026	0,089	0,619	0,317	0,308	0,119	0,002

Так, статистически значимые различия обнаружены между микробными комплексами, выделенными из-под чеснока и малины (p<0,05); чеснока и клубники (p<0,05); чеснока и огурцов (p<0,05); чеснока и лука (p<0,01); смородины и клубники (p<0,05); смородины и огурцов (p=0,05); смородины и лука (p<0,01); смородины и чеснока (p<0,01); крыжовника и малины (p<0,05); крыжовника и смородины (p<0,01).

Среди проанализированных бактериальных изолятов 75 проявили способность к подавлению прорастания конидий и развития мицелия фитопатогенных грибов р. Fusarium (рис. 2). При этом средняя антибиотическая активность изолятов, выделенных из-под разных культур, статистически значимо различалась. Значимость влияния культуры на антибиотическую активность ризосферных бактерий по непараметрическому критерию Краскела–Уоллиса составила p<0,001.

Максимальная активность отмечена для изолятов, выделенных из ризосферы чеснока и смородины. Все изоляты, выделенные из-под этих культур и проявившие антагонистические свойства в отношении р. Fusarium , обеспечивали полное ингибирование прорастания конидий. Минимальная средняя активность отмечена для изолятов, выделенных из ризосферы огурцов (рис. 3).

Средний балл развития тест-культуры в культуральном фильтрате (1:1)

Рис. 2. Распределение бактериальных изолятов по способности подавлять прорастание конидий и развитие мицелия грибов р. Fusarium

Среднее развитие тест-культуры в культуральном фильтрате изолятов (1:1), баллы

Рис. 3. Антагонистическая активность бактериальных изолятов, выделенных из-под разных культур

Выводы

• 1.    Из ризосферы восьми различных садово-огородных культур выделено 75 различающихся по своим культурально-морфологическим признакам бактериальных изолятов, обладающих антагонистической активностью в отношении фитопатогенных грибов р. Fusarium .

• 2.    Между культурами обнаружены статистически значимые (p<0,001) различия по активности бактерий-антагонистов, обитающих в ризосфере. Наиболее высокой активностью обладают изоляты, выделенные из-под ризосферы смородины и чеснока.

• 3.    Методами дискриминантного анализа между комплексами ризосферных бактерий, обитающих под разными культурами, выявлены статистически значимые (p<0,05; p<0,01) различия по набору культуральноморфологических признаков.