Выделение и характеристика бактериальных эндофитов тополя

Введение. Тополь – самая высокопродуктивная порода. Насаждения тополя накапливает в 2–3 раза больше запас древесины за более короткий срок (в 2–3 раза), чем насаждения других древесных пород [1]. Интенсивность жизнедеятельности тополей выше, чем у других древесных пород [2]. Выявление факторов, обуславливающих высокую резистентность, регенеративную способность и жизненность тополей, позволило бы рационально использовать древесные ресурсы и повысить продуктивность северных фитоценозов.

Высокие жизненные характеристики растений могут быть обусловлены ассоциативными отношениями с эндофитными микроорганизмами [3]. Свойства микроорганизмов, заселяющих ткани различных растений, могут сильно отличаться [4]. Ряд ученых выделяли эндофитные бактерии из тополей [5, 6]. Но даже условия выращивания их влияют на состав эндофитного сообщества [6]. Поэтому большой интерес представляет изучение эндофитов, присутствующих в растениях, с целью их возможного последующего использования в целях повышения продуктивности растений и защиты их от патогенов.

Цель исследования : выделение эндофитных бактерий из древесины тополя лавролистного и тополя душистого.

Задачи исследования: выделить эндофитные бактерии из древесины тополя лавролистного; вы- делить эндофитные бактерии из древесины тополя душистого; провести идентификацию микроорганизмов.

Методика исследования . Исследование проводили в г. Архангельске. Для отбора образцов древесины с целью выделения эндофитных микроорганизмов выбирали противоположные по регенеративным способностям древесные виды: тополь лав-ролистный ( Populus laurifolia Ldb.) и тополь душистый ( Populus suaveolens Fisch.) . Отбор образцов проводили в начале октября у кронированных без внешних признаков патологий и отсутствием стволовой гнили деревьев тополя лавролистного и тополя душистого в рядовых посадках вдоль Ленинградского проспекта в двукратной повторности. Небольшой участок ствола дерева зачищали от коры, обрабатывали спиртом. Высверленные стерильным возрастным буром из ствола дерева керны в буре помещали в стерильный пакет и доставляли в лабораторию. Кусочки древесины из центральной части ствола полоскали сначала в спирте, а затем дважды в дистиллированной воде. Вода после второго полоскания проверялась на наличие бактерий. Опилки получали из центральной части кусочков керна. Опилки исследовали методом обрастания. В качестве питательной среды использовали мясопептонный агар. Посевы выдерживали в термостате в течение 3-10 суток при температуре 26–28 °С.

Для определения ферментативной (биохимической) активности изучаемых бактерий использовали дифференциально-диагностические среды Гисса. В качестве таких сред выбрали полужидкие среды Гисса, основу которых составляют мясо-пептонный бульон (МПБ) и мясо-пептонный агар (МПА), а также в состав входят углевод и индикатор. Исходная установка рН среды – слабощелочная (7,2–7,4). Чистую культуру исследуемых микроорганизмов засевали петлей в среды малого ряда сред Гисса, который включает мальтозу, глюкозу, сахарозу, сорбит, маннит и лактозу. Посевы инкубировали при 27 °С в течение 48 ч.

Для изолятов бактерий была проведена идентификация путем секвенирования фрагментов гена 16S рРНК и сравнения полученных последовательностей нуклеотидов с гомологичными из базы данных NCBI с использованием программ BLAST.

Результаты исследования . Во всех случаях при высеве опилок на питательную среду отмечалось обрастание их бактериальной массой. Опилки тополя лавролистного обрастают более интенсивно по сравнению с тополем душистым (рис.).

Рис. 1. Выделение бактерий поверхностным методом культивирования: А – древесина тополя лавролистного; Б – древесина тополя душистого

Из древесины тополя лавролистного выделено 4 штамма бактерий, тополя душистого – 2 штамма бактерий. Из них идентифицированы изоляты, относящиеся к семействам Bacillaceae, Staphylococca-ceae и Enterobacteriaceae, в первом случае – к ро- дам Bacillus и Lysinibacillus, во втором – Staphylococcus, в третьем – Brenneria. Характеристика биохимической активности отдельных штаммов представлена в таблице.

Биохимическая активность бактерий-ассоциантов древесины стволов тополей

Примечание : «+» – присутствует; «–» – отсутствует; «±» – переменная активность.

Одним из наиболее привлекательных объектов для промышленного производства препаратов, активно используемых в сельскохозяйственной практике, являются штаммы бактерий рода Bacillus [7]. Данная группа бактерий представляет интерес для создания препаратов для очистки стоков и почв [8, 9].

Вторичные метаболиты штамма Bacillus pumilus эффективно подавляют рост патогенов, вызывающих рак тополя, а также способствуют стимулированию роста и активности фотосинтеза [10]. Штаммы вида Bacillus pumilus синтезируют антибиотик [11], проявляют антагонистическую активность в отношении фитопатогенных бактерий [12]. Штаммы вида Bacillus pumilus характеризуются противогрибковой активностью [13], что позволяет использовать их для создания противогрибковых средств [4, 13], например, в биопрепаратах: YieldShield – против почвен- ных грибных патогенов [4]; Ballad – для борьбы с корневой гнилью, ржавчиной, пятнистостью и плесенью [11]. Bacillus safensis влияет на рост растений в связи с синтезом растительных гормонов [14], обладает антимикробной активностью [15]. Staphylococcus – эндофитные бактерии тополя [16], стимулирующие рост растений [17]. Штаммы вида Lysinibacillus fusiformis проявляют антибактериальную активность [12] и потенциально могут использоваться в биоре-мидиации [18]. Штаммы видов Brenneria populi и Brenneria salicis являются патогенами для древесных растений [19]. Однако Brenneria salicis встречается как эндофит и под влиянием внешних факторов переходит от эндофитного к патогенному образу жизни [20].

Выводы. Из древесины тополя лавролистного выделено 4 штамма бактерий видов: Bacillus pumilus, Lysinibacillus fusiformis, Staphylococcus pas-teuri, Brenneria salicis. Из древесины тополя душистого выделено 2 штамма бактерий видов: Bacillus safensis, Brenneria populi. Штаммы видов Bacillus pumilus, Bacillus safensis, Lysinibacillus fusiformis, Staphylococcus pasteuri являются потенциально хозяйственно полезными, так как способны синтезировать растительные гормоны и применяться в биопрепаратах для защиты растений.