повышение устойчивости пшеницы к абиотическим стрессам
реклама
Õàéðóëëèí Ð.Ì., Íåäîðåçêîâ Â.Ä., Ìóáèíîâ È.Ã., Çàõàðîâà Ð.Ø. Áàøêèðñêèé ãîñóäàðñòâåííûé àãðàðíûé óíèâåðñèòåò, ã. Óôà ÏÎÂÛØÅÍÈÅ ÓÑÒÎÉ×ÈÂÎÑÒÈ ÏØÅÍÈÖÛ Ê ÀÁÈÎÒÈ×ÅÑÊÈÌ ÑÒÐÅÑÑÀÌ ÝÍÄÎÔÈÒÍÛÌ ØÒÀÌÌÎÌ BACILLUS SUBTILIS Ïîêàçàíî, ÷òî êëåòêè ýíäîôèòíîãî øòàììà 26Ä áàêòåðèè Â. subtilis (îñíîâà ïðåïàðàòà ôèòîñïîðèí) ñïîñîáíû ïðîíèêàòü â ðàñòåíèÿ, ïîâûøàòü óðîæàéíîñòü ïøåíèöû è åå óñòîé÷èâîñòü ê êîðíåâûì ãíèëÿì. Âïåðâûå âûÿâëåíà ñïîñîáíîñòü ýíäîôèòà ïîâûøàòü óñòîé÷èâîñòü ðàñòåíèé íå òîëüêî ê áîëåçíÿì, íî è ê àáèîòè÷åñêèì ñòðåññ-ôàêòîðàì çàñîëåíèþ è äåôèöèòó âëàãè. Äëÿ çàùèòû ðàñòåíèé îò áîëåçíåé íàðÿäó ñ õèìè÷åñêèìè ôóíãèöèäàìè øèðîêî èñïîëüçóþòñÿ áèîïðåïàðàòû íà îñíîâå æèâûõ êóëüòóð ìèêðîîðãàíèçìîâ [1]. Ýòè ïðåïàðàòû ÷àñòî íàçûâàþòñÿ áèîôóíãèöèäàìè áëàãîäàðÿ ñïîñîáíîñòè èñïîëüçóåìûõ â êà÷åñòâå èõ îñíîâû ìèêðîîðãàíèçìîâ íåïîñðåäñòâåííî ïîäàâëÿòü ðàçâèòèå ôèòîïàòîãåííûõ ãðèáîâ, ïðîÿâëÿÿ àíòàãîíèçì [1-6]. Ñðåäè ìèêðîáîâ-àíòàãîíèñòîâ îñîáîå âíèìàíèå ïðèâëåêàþò ýíäîôèòû. Ñîãëàñíî C.I. Kado (1992) è Ñ. Chen ñ ñîàâò. (1995), ê ýíäîôèòàì îòíîñÿòñÿ ìèêðîîðãàíèçìû, æèâóùèå â ðàñòèòåëüíûõ òêàíÿõ áåç íàíåñåíèÿ ñóùåñòâåííîãî âðåäà ðàñòåíèþ èëè ïîëó÷åíèÿ âûãîäû, áîëüøåé, ÷åì îò ìåñòà æèòåëüñòâà. Ïåðâûì îòå÷åñòâåííûì áèîôóíãèöèäîì, ñîäåðæàùèì æèâûå ñïîðû è êëåòêè ýíäîôèòíîãî øòàììà 26Ä áàêòåðèè Â. subtilis, ðàçðåøåííûì äëÿ ïðèìåíåíèÿ íà òåððèòîðèè Ðîññèéñêîé Ôåäåðàöèè, ñòàë ïðåïàðàò ôèòîñïîðèí [9]. Îáðàáîòêà ñåìÿí ñåëüñêîõîçÿéñòâåííûõ êóëüòóð ýòèì ïðåïàðàòîì ñòèìóëèðóåò ðîñò ðàñòåíèé, ñíèæàåò èõ ïîðàæåíèå ðàçëè÷íûìè áîëåçíÿìè, ÷òî â èòîãå ïðèâîäèò ê ïîâûøåíèþ ïðîäóêòèâíîñòè ðàñòåíèé [10]. Ïîâûøåíèå óðîæàéíîñòè ñåëüñêîõîçÿéñòâåííûõ êóëüòóð ïðè èñïîëüçîâàíèè ïîäîáíûõ ïðåïàðàòîâ, âåðîÿòíî, ñâÿçàíî íå òîëüêî ñ àíòàãîíèñòè÷íîñòüþ ýíäîôèòîâ. Íå èñêëþ÷åíî, ÷òî ýíäîôèòíûå áàêòåðèè ìîãóò ïîâûøàòü óñòîé÷èâîñòü ðàñòåíèé è ê àáèîòè÷åñêèì ñòðåññîâûì ôàêòîðàì, ïîäîáíî ýíäîôèòíûì ìèêîðèçíûì ãðèáàì [11, 12].  èçâåñòíîé íàì ëèòåðàòóðå òàêèå ñâåäåíèÿ íå âñòðå÷àëèñü. Ïîýòîìó öåëüþ ðàáîòû áûëî âûÿâëåíèå ñïîñîáíîñòè ýíäîôèòíîãî øòàììà 26Ä áàêòåðèè Â. subtilis ïîâûøàòü óñòîé÷èâîñòü ðàñòåíèé ê äåéñòâèþ àáèîòè÷åñêèõ ñòðåññ-ôàêòîðîâ. Êëåòêè øòàììà 26Ä Â. subtilis (¹128 êîëëåêöèè ÂÍÈÈÑÕÌ, ã. Ñ.-Ïåòåðáóðã) ïîëó÷à- ëè, âûðàùèâàÿ èõ íà ìÿñî-ïåïòîííîì àãàðå ïðè 37 î Ñ [10]. Êëåòêè îòìûâàëè îò ñðåäû äâóõêðàòíûì öåíòðèôóãèðîâàíèåì (PM 180R Èòàëèÿ, 5000 îá/ìèí, 10 ìèí.) â ðàñòâîðå 0,01 Ì õëîðèñòîãî êàëèÿ è ãîòîâèëè èõ ñóñïåíçèþ â òîì æå ðàñòâîðå. Öåëîñòíîñòü êëåòîê îïðåäåëÿëè ïîä ìèêðîñêîïîì (ËÞÌÀÌ, Ðîññèÿ). Îáúåêòîì èññëåäîâàíèé ñëóæèëè òðåõñóòî÷íûå ïðîðîñòêè ïøåíèöû Triticum aestivum L. ñîðòà Æíèöà, ïîëó÷åííûå èç ó÷åáíî-îïûòíîãî õîçÿéñòâà Áàøêèðñêîãî ÃÀÓ. Ñåìåíà ïåðåä ïîñåâîì ñòåðèëèçîâàëè ìèíóòó 80%-íûì ýòàíîëîì, òùàòåëüíî ïðîìûâàëè äèñòèëëèðîâàííîé âîäîé è îáðàáàòûâàëè ñóñïåíçèåé êëåòîê â ðàçëè÷íûõ êîíöåíòðàöèÿõ èç ðàñ÷åòà 0,02 ìë íà 1 ã ñóõèõ ñåìÿí. Çåðíîâêè ïðîðàùèâàëè â ÷àøêàõ Ïåòðè.  ýêñïåðèìåíòàõ èçìåðÿëè äëèíó êîëåîïòèëÿ è ãëàâíîãî êîðíÿ.  îïûòàõ ñ äåéñòâèåì ñòðåññ-ôàêòîðîâ ñåìåíà äåëèëè íà äâå ïàðòèè. Îäíó èç íèõ èíîêóëèðîâàëè áàêòåðèåé (108 êëåòîê /ìë, êîíöåíòðàöèþ îïðåäåëÿëè ïî ñòàíäàðòó ìóòíîñòè íà ôîòîýëåêòðîêîëîðèìåòðå ÔÝÊ [13]). Äðóãóþ ïàðòèþ ñåìÿí îáðàáàòûâàëè òàêèì æå îáúåìîì ðàñòâîðà KCl. Ñåìåíà ïðîðàùèâàëè íà âëàæíîé ôèëüòðîâàëüíîé áóìàãå ïðè 22-24î Ñ â òåìíîòå. Äâóõñóòî÷íûå ïðîðîñòêè îòäåëÿëè îò ýíäîñïåðìà, ïðîìûâàëè äèñòèëëèðîâàííîé âîäîé è îñòàâëÿëè íà íî÷ü â ðàñòâîðå KCl òàê, ÷òîáû ðàñòâîð ïîêðûâàë òîëüêî êîðíè ðàñòåíèé. Çàòåì îáå ïàðòèè ðàñòåíèé äåëèëè åùå íà äâå ïàðòèè (êîíòðîëü è îïûò).  ýêñïåðèìåíòàõ ñ çàñîëåíèåì ñðåäû â êîíòðîëå íåèíîêóëèðîâàííûå è îáðàáîòàííûå áàêòåðèåé ïðîðîñòêè ïåðåñàæèâàëè â ÷àøêè Ïåòðè íà ðàñòâîð 1%-íîé ñàõàðîçû, â îïûòå íà òó æå ñðåäó, äîïîëíèòåëüíî ñîäåðæàùóþ 1% NaCl.  îïûòå ñ äåéñòâèåì äåôèöèòà âëàãè ïðîðîñòêè âûñàæèâàëè íà 10%-íûé ðàñòâîð ïîëèýòèëåíãëèêîëÿ (ÏÝÃ, ìîëåêóëÿðíàÿ ìàñВЕСТНИК ОГУ №2/ФЕВРАЛЬ`2007 ' Åñòåñòâåííûå íàóêè ñà 6000) â 0,5%-íîì ðàñòâîðå ñàõàðîçû, êîíòðîëüíûå ïðîðîñòêè íàõîäèëèñü íà ðàñòâîðå ñàõàðîçû. Êîíöåíòðàöèè ñîëè è ÏÝÃ, âðåìÿ äåéñòâèÿ ñòðåññ-ôàêòîðîâ ïîäáèðàëè íà îñíîâå ðàáîòû Áåçðóêîâîé Ì.Â. ñ ñîàâò. (2001). ×åðåç îïðåäåëåííîå âðåìÿ äåéñòâèå ñòðåññ-ôàêòîðà ñíèìàëîñü ñìåíîé ðàñòâîðîâ ñîëè è ÏÝà íà ðàñòâîð ñàõàðîçû, êîòîðûé ìåíÿëñÿ òàêæå è ó êîíòðîëüíûõ ðàñòåíèé. Ñ öåëüþ óñòàíîâëåíèÿ ýíäîôèòíîñòè øòàììà áàêòåðèè èçó÷àëè ïðîíèêíîâåíèå åå êëåòîê â ïðîðîñòêè è âçðîñëûå ðàñòåíèÿ ïøåíèöû. Äëÿ ýòîãî íà ñðåäå Ê [10], ñîäåðæàùåé âîçðàñòàþùèå êîíöåíòðàöèè ñòðåïòîìèöèíà (îò 10 ìã/ìë äî 400 ìã/ìë), ïðåäâàðèòåëüíî ñåëåêòèðîâàëè óñòîé÷èâûé ê àíòèáèîòèêó øòàìì. Ñåìåíà ïøåíèöû ìíîãîêðàòíî ïðîìûâàëè â ïðîòî÷íîé âîäå, ïîâåðõíîñòíî ñòåðèëèçîâàëè 3 ìèíóòû 0,5%-íûì ðàñòâîðîì ãèïîõëîðèòà íàòðèÿ, îòìûâàëè ñòåðèëüíîé äèñòèëëèðîâàííîé âîäîé è ïðîðàùèâàëè â ÷àøêàõ Ïåòðè íà ôèëüòðîâàëüíîé áóìàãå â àñåïòè÷åñêèõ óñëîâèÿõ. Ñîáëþäàÿ ýòè æå óñëîâèÿ, ÷åðåç 4 ñóòîê ïðîðîñòêè ïîãðóæàëè â ìåíçóðêè ñ ñóñïåíçèåé êëåòîê ñòðåïòîìèöèí-óñòîé÷èâîãî ìóòàíòà (108/ìë) è ñîçäàâàëè êðàòêîâðåìåííûé âàêóóì âîäîñòðóéíûì íàñîñîì. Ïðîðîñòêè âûñåâàëè â ãîðøî÷êè ñî ñòåðèëüíûì ñóáñòðàòîì ïî÷âà-ïåñîê-òîðô (3:1:1 ïî îáúåìó). ×åðåç 3 äíÿ ïðîðîñòêè îòìûâàëè ïðîòî÷íîé âîäîé, ïîâåðõíîñòíî ñòåðèëèçîâàëè ðàñòâîðîì ãèïîõëîðèòà íàòðèÿ è òùàòåëüíî ïðîìûâàëè ñòåðèëüíîé äèñòèëëèðîâàííîé âîäîé.  àñåïòè÷åñêèõ óñëîâèÿõ ðàñòåíèÿ äåëèëè íà ÷àñòè, ðàñòèðàëè êàæäóþ â ñòóïêå ñ íåáîëüøèì êîëè÷åñòâîì äèñòèëëèðîâàííîé âîäû. ÀëèêâîÒàáëèöà 1. ×àñòîòà âûäåëåíèÿ óñòîé÷èâûõ ê ñòðåïòîìèöèíó êîëîíèé øòàììà B. subtilis 26Ä èç âíóòðåííèõ òêàíåé ïðîðîñòêîâ ïøåíèöû Âîçðàñò, ÷àñòü ðàñòåíèÿ ÊÎÅ/ã 7-äíåâíûé ïðîðîñòîê Íàäçåìíàÿ ÷àñòü 106 Áàçàëüíàÿ ÷àñòü êîðíÿ 108 Àïèêàëüíàÿ ÷àñòü êîðíÿ 107 2-ìåñÿ÷íîå ðàñòåíèå ! Ñòåáåëü 104 Ëèñòüÿ 102 ВЕСТНИК ОГУ №2/ФЕВРАЛЬ`2007 òû (0,1 ìë) äåñÿòèêðàòíûõ ðàçâåäåíèé ñóñïåíçèè â ðàñòâîðå 0,15Ì NaCl íàíîñèëè íà ïîâåðõíîñòü àãàðèçîâàííîé ñðåäû Ê ñî ñòðåïòîìèöèíîì (400 ìã/ë). Àíàëîãè÷íî âûäåëÿëè ìóòàíò èç ðàñòåíèé äâóõìåñÿ÷íîãî âîçðàñòà, êîòîðûå âûðàùèâàëè â êîìíàòíûõ óñëîâèÿõ ñ èñêóññòâåííûì îñâåùåíèåì. Âûäåëåííûå èç òêàíåé ðàñòåíèé êîëîíèè áàêòåðèè èäåíòèôèöèðîâàëè ïî êóëüòóðàëüíî-ìîðôîëîãè÷åñêèì ïðèçíàêàì [15]. ×èñëî êëåòîê è ñïîð â òêàíÿõ âûðàæàëè â êîëîíèå îáðàçóþùèõ åäèíèöàõ (ÊÎÅ). Ïîëåâûå îïûòû ïðîâîäèëè â ó÷åáíîîïûòíîì õîçÿéñòâå Áàøêèðñêîãî ÃÀÓ (ñåëî Ìèëîâêà Óôèìñêîãî ðàéîíà Ðåñïóáëèêè Áàøêîðòîñòàí).  îïûòå ñåìåíà ïåðåä ïîñåâîì îáðàáàòûâàëèñü ïðåïàðàòîì ôèòîñïîðèí (ÎÎÎ «Áèîôàã», Óôà) èç ðàñ÷åòà 2 ë/ò ñåìÿí, ðàñõîä ðàáî÷åé æèäêîñòè 10 ë/ò. Êîíòðîëüíóþ ïàðòèþ ñåìÿí îáðàáàòûâàëè âîäîé. Àãðîòåõíèêà âîçäåëûâàíèÿ ïøåíèöû áûëà îáùåïðèíÿòîé äëÿ äàííîé çîíû. Ðàçâèòèå êîðíåâûõ ãíèëåé íà ïîñåâàõ îöåíèâàëè ïî ìåòîäèêå ÂÈÇÐ [16]. Óðîæàéíîñòü çåðíà ó÷èòûâàëè íà äåëÿíêàõ ðàçìåðîì 1 ì2. Ëàáîðàòîðíûå îïûòû ïðîâîäèëè â òðåõêðàòíîé áèîëîãè÷åñêîé ïîâòîðíîñòè, èñïîëüçóÿ îò 10 äî 20 ïðîðîñòêîâ â êàæäîé.  ïîëåâûõ îïûòàõ äåëÿíêè ðàçìåùàëèñü ñèñòåìàòè÷åñêè â òðåõ ïîâòîðåíèÿõ. Ðåçóëüòàòû ïîäâåðãàëè ñòàòèñòè÷åñêîé îáðàáîòêå [17]. Ïðè èíîêóëÿöèè ñòåðèëüíûõ ïðîðîñòêîâ ïøåíèöû óñòîé÷èâûì ê àíòèáèîòèêó ìóòàíòîì èç òêàíåé ðàçëè÷íûõ ÷àñòåé ñåìèäíåâíûõ ïðîðîñòêîâ íà ñðåäå ñî ñòðåïòîìèöèíîì âûäåëÿëèñü êîëîíèè áàêòåðèé.  êîëåîïòèëå èõ êîíöåíòðàöèÿ áûëà ïðèìåðíî â 10 ðàç íèæå, ÷åì â àïèêàëüíîé, è â 100 ðàç ÷åì â áàçàëüíîé ÷àñòè êîðíÿ (òàáëèöà 1).  äâóõìåñÿ÷íûõ ðàñòåíèÿõ ÷èñëåííîñòü áàêòåðèè ñíèæàëàñü äî 102 ÊÎÅ/ã. Òàêèì îáðàçîì, ìû óáåäèëèñü, ÷òî áàêòåðèÿ ñïîñîáíà ïðîíèêàòü âî âíóòðåííèå òêàíè ðàñòåíèé è ðàçâèâàòüñÿ â íèõ áåññèìïòîìíî. Ïðîðîñòêè, ïîëó÷åííûå èç ñåìÿí, èíîêóëèðîâàííûõ áàêòåðèåé, áûëè êðóïíåå, ÷åì êîíòðîëüíûå (òàáëèöà 2).  ïåðâûå äâîå ñóòîê ïðè èñïîëüçîâàíèè êîíöåíòðàöèè êëåòîê 108/ìë îòìå÷àëîñü íåêîòîðîå óãíåòåíèå ðîñòà êîðíåé, êîòîðîå ê êîíöó îïûòà íå òîëüêî Õàéðóëëèí Ð.Ì. è äð. Ïîâûøåíèå óñòîé÷èâîñòè ïøåíèöû ê àáèîòè÷åñêèì ñòðåññàì... Òàáëèöà 2. Ðîñò ðàñòåíèé ïøåíèöû ïîä âëèÿíèåì áàêòåðèè Â. subtilis 26Ä Äëèíà, ìì Êîíöåíòðàöèÿ, êë./ìë êîðåíü 0 (êîíòðîëü) êîëåîï. êîðåíü êîëåîï. êîðåíü 14,6±0,5 5,1±0,1 29,8±1,5 12,4±1,5 55,4±2,5 10 9 43,3±1,1 16,1±0,5 108 13,9±1,7 5,6±0,1 41,5±1,5 19,3±2,0 57,0±4,7 40,2±3,5 5,1±0,4 37,5±1,3 18,4±1,4 66,1±1,8 7 48,0±0,8 15,5±1,3 5,0±1,3 34,4±3,1 13,6±1,3 55,1±4,7 39,6±4,3 48 ÷ 10 72 ÷ èñ÷åçàëî, íî è ìåíÿëîñü íà ïðîòèâîïîëîæíûé ýôôåêò. ×åðåç 96 ÷. ýôôåêò ñòèìóëÿöèè ðîñòà áûë îäèíàêîâûì ïðè äåéñòâèè êëåòîê êàê â íèçêîé (107), òàê è â âûñîêîé (109) êîíöåíòðàöèÿõ. Ïîýòîìó â äàëüíåéøèõ ýêñïåðèìåíòàõ ñåìåíà ïåðåä ïîñåâîì îáðàáàòûâàëè êëåòêàìè áàöèëëû â êîíöåíòðàöèè 108/ìë. Ýôôåêò ñòèìóëÿöèè ðîñòà è, âåðîÿòíî, ïîâûøåíèÿ æèçíåñïîñîáíîñòè ðàñòåíèé ïðîÿâëÿëñÿ è â ïîëåâûõ îïûòàõ. Òàê, ÷èñëî âñõîäîâ èç îáðàáîòàííûõ ñåìÿí áûëî áîëüøå, ÷åì èç êîíòðîëüíûõ (òàáëèöà 3). Ê êîíöó âåãåòàöèè ÷èñëî ïðîäóêòèâíûõ ñòåáëåé ó èíîêóëèðîâàííûõ ðàñòåíèé áûëî òàêæå áîëüøå, ÷åì ó êîíòðîëüíûõ. Àíàëîãè÷íûå ðåçóëüòàòû áûëè ïîëó÷åíû â èññëåäîâàíèÿõ äðóãèõ àâòîðîâ ïðè èçó÷åíèè ýôôåêòèâíîñòè ïðåäïîñåâíîé îáðàáîòêè ñåìÿí ïðåïàðàòîì ôèòîñïîðèí [18-19]. Ïðè èíîêóëÿöèè ñåìÿí ýíäîôèò ïðîÿâëÿë è çàùèòíûé ýôôåêò, ïîäàâëÿÿ ðàçâèòèå êîðíåâûõ ãíèëåé íåïîñðåäñòâåííî êàê àíòàãîíèñò èëè, âîçìîæíî, èíäóöèðóÿ óñòîé÷èâîñòü ðàñòåíèé ê áîëåçíÿì (òàáëèöà 4). Ïîñêîëüêó óðîæàéíîñòü ïøåíèöû â ìíîãî÷èñëåííûõ ïîëåâûõ îïûòàõ áûëà, êàê ïðàâèëî, âûøå ïðè áàêòåðèçàöèè ñåìÿí ýòèì ýíäîôèòîì [10], à ïîðàæåíèå ðàñòåíèé ôèòîïàòîãåíàìè ÿâëÿåòñÿ îäíèì èç ñóùåñòâåííûõ, íî íå åäèíñòâåííûì ñòðåññîâûì ôàêòîðîì, ñïîñîáíûì ñíèæàòü ïðîäóêòèâíîñòü ñåëüñêîõîçÿéñòâåííûõ êóëüòóð, ìû ïðåäïîëîæèëè, ÷òî ýíäîôèò, ïðîíèêàÿ â òêàíè ðàñòåíèé, ñïîñîáåí ïðîÿâëÿòü àäàïòîãåííûé ýôôåêò ïðè äåéñòâèè àáèîòè÷åñêèõ ñòðåññ-ôàêòîðîâ ñðåäû. Äëÿ ïðîâåðêè ýòîãî ïðåäïîëîæåíèÿ ïàðòèþ íåèíîêóëèðîâàííûõ è èíîêóëèðîâàííûõ áàêòåðèåé ïðîðîñòêîâ ïîìåùàëè íà 1%-íûé ðàñòâîð ñàõàðîçû (êîíòðîëü) èëè 1%íûé ðàñòâîð NaCl (îïûò). ×åðåç 7 ÷àñîâ ñðå- êîëåîï. 96 ÷ Òàáëèöà 3. Âëèÿíèå îáðàáîòêè ñåìÿí ïðåïàðàòîì ôèòîñïîðèí íà âñõîæåñòü è ñîõðàííîñòü ðàñòåíèé ïøåíèöû (ñîðò Æíèöà) Âàðèàíò Êîëè÷åñòâî âñõîäîâ, øò./ì2 ×èñëî ïðîäóêòèâíûõ ñòåáëåé ïåðåä óáîðêîé, øò./ì2 Êîíòðîëü 426±2,6 347±38 Ôèòîñïîðèí 451±4,6 399±10 Òàáëèöà 4. Ýôôåêòèâíîñòü îáðàáîòêè ñåìÿí ïøåíèöû ïðåïàðàòîì ôèòîñïîðèí (ñîðò Áàøêèðñêàÿ 24) Âàðèàíò Ðàñïðîñòðàíåíèå êîðíåâûõ ãíèëåé, % Óðîæàéíîñòü çåðíà, ö/ãà Êîíòðîëü 28,7 31,8 Ôèòîñïîðèí 12,8 33,8 äû ìåíÿëè íà 1%-íûé ðàñòâîð ñàõàðîçû è ñóòêè îò íà÷àëà äåéñòâèÿ ñòðåññà íàáëþäàëè çà ðîñòîì ðàñòåíèé. Êàê è â ïðåäûäóùåì îïûòå (òàáëèöà 2), èíîêóëÿöèÿ ñåìÿí ýíäîôèòîì ñòèìóëèðîâàëà ðîñò ïðîðîñòêîâ. Çàñîëåíèå ñðåäû ïðèâîäèëî ê îò÷åòëèâîìó òîðìîæåíèþ ðîñòà ïðîðîñòêîâ ê 7 ÷àñàì îïûòà (òàáëèöà 5). Òîðìîæåíèå ðîñòà êîðíÿ ó íåèíîêóëèðîâàííûõ ðàñòåíèé áûëî ïðèìåðíî â 2,5 ðàçà ñèëüíåå, ÷åì ó èíîêóëèðîâàííûõ (òàáëèöà 6). Ó íåèíîêóëèðîâàííûõ ðàñòåíèé èíãèáèðîâàíèå ðîñòà ïðîÿâëÿëîñü åùå 17 ÷àñîâ ïîñëå ñòðåññà, òîãäà êàê çàñåëåííûå ýíäîôèòîì ïðîðîñòêè, èñïûòàâøèå ñòðåññ, íå îòëè÷àëèñü îò ðàñòåíèé, ðàñòóùèõ 24 ÷àñà íà 1%íîé ñàõàðîçå.  ñëåäóþùåì ýêñïåðèìåíòå ìû èçó÷àëè âëèÿíèå èìèòàöèè äåôèöèòà âëàãè íà ðîñò ïðîðîñòêîâ ïøåíèöû. Ïðîðîñòêè, ðàñòóùèå íà 1%-íîé ñàõàðîçå, ïåðåíîñèëè íà òàêîé æå ðàñòâîð, íî äîïîëíèòåëüíî ñîäåðæàùèé 10% ÏÝÃ. ×åðåç 4 ÷àñà âñå ðàñòâîðû ìåíÿëè íà ВЕСТНИК ОГУ №2/ФЕВРАЛЬ`2007 ! Åñòåñòâåííûå íàóêè 1%-íóþ ñàõàðîçó è íàáëþäàëè çà ðàñòåíèÿìè åùå 40 ÷àñîâ. Òåìïû ðîñòà ó íå èñïûòûâàâøèõ ñòðåññ îáðàáîòàííûõ ýíäîôèòîì ïðîðîñòêîâ áûëè âûøå, ÷åìó ó êîíòðîëüíûõ ðàñòåíèé (òàáëèÒàáëèöà 5. Ðàçìåðû ïðîðîñòêîâ ïøåíèöû ïîñëå äåéñòâèÿ ñîëåâîãî ñòðåññà Êîíòðîëü Îïûò (1% ñàõàðîçû) (1% ñàõàðîçû + 1% NaCl) êîëåîïòèëü êîðåíü êîëåîïòèëü êîðåíü ×åðåç 7 ÷. Íåèíîêóëèðîâàííûå 27,7±0,4 30,5±1,0 25,9±0,4 Èíîêóëèðîâàííûå 27,6±0,5 29,2±0,2 31,5±0,4 27,5±0,5 ×åðåç 24 ÷. 30,3±0,4 43,0±0,4 31,6±0,1 37,7±2,4 Èíîêóëèðîâàííûå 28,6±0,1 43,6±1,0 32,1±1,2 32,0±1,0 Íåèíîêóëèðîâàííûå 40,1±2,6 Òàáëèöà 6. Òîðìîæåíèå ðîñòà ïðîðîñòêîâ ïîñëå ñîëåâîãî ñòðåññà (%) ×åðåç 7 ÷. Êîëåîïòèëü ×åðåç 24 ÷ . Êîðåíü Êîëåîïòèëü Êîðåíü Íåèíîêóëèðîâàííûå 6,5 9,5 12,3 9,5 Èíîêóëèðîâàííûå 5,8 3,8 Íå äîñòîâåðíî Íåäîñòîâåðíî Íå äîñòîâåðíî Íåäîñòîâåðíî Òàáëèöà 7. Âëèÿíèå ÏÝà íà ðîñò ïðîðîñòêîâ ïøåíèöû Äëèíà, ìì Âàðèàíò 4 ÷. 20 ÷ . êîðåíü êîëåîï. êîðåíü 44 ÷. êîëåîï. êîðåíü êîëåîï. íåèíîêóëèðîâàíûå ýíäîôèòîì Êîíòðîëü 10,0±0,2 4,8±0,1 14,0±0,1 10,2±0,1 15,0±0,1 18,1±1,4 ÏÝà 9,5±0,1 4,8±0,2 9,6±0,1 6,0±1,2 9,6±0,1 9,5±1,5 èíîêóëèðîâàíûå ýíäîôèòîì Êîíòðîëü 11,0±0,8 5,7±0,3 18,8±1,8 18,0±1,8 21,0±0,3 29,1±1,0 ÏÝà 10,8±0,1 5,9±0,5 11,8±3,3 8,4±0,4 12,3±3,2 15,0±2,7 Òàáëèöà 8. Ïðèðîñò ãëàâíîãî êîðíÿ è êîëåîïòèëÿ ÷åðåç 40 ÷. ïîñëå èìèòàöèè âîäíîãî äåôèöèòà Âàðèàíò Ïðèðîñò, % êîðåíü êîëåîïòèëü Íåèíîêóëèðîâàíûå 101 198 Èíîêóëèðîâàíûå 139 254 ! ВЕСТНИК ОГУ №2/ФЕВРАЛЬ`2007 öû 7, 8), ÷òî ñîãëàñóåòñÿ ñ äàííûìè, ïîëó÷åííûìè â äðóãèõ ýêñïåðèìåíòàõ (òàáëèöû 2, 5). ÏÝà òîðìîçèë ðîñò ðàñòåíèé, ïðåêðàùàÿ ðîñò ãëàâíîãî êîðíÿ ó ïðîðîñòêîâ, íå èíîêóëèðîâàííûõ ýíäîôèòîì. Ó çàñåëåííûõ ýíäîôèòîì ïðîðîñòêîâ â óñëîâèÿõ ñòðåññà íàáëþäàëàñü òåíäåíöèÿ ê åãî ðîñòó. Ê 20 ÷. ýêñïåðèìåíòà (÷åðåç 16 ÷. ïîñëå äåéñòâèÿ ÏÝÃ) êîëåîïòèëü ó èíîêóëèðîâàííûõ ýíäîôèòîì ïðîðîñòêîâ áûë ïðèìåðíî íà 30% äëèííåå, ÷åìó íåèíîêóëèðîâàííûõ. Ïðèðîñò ãëàâíîãî êîðíÿ è êîëåîïòèëÿ ÷åðåç 40 ÷. ïîñëå ñòðåññà áûë áîëüøå ïðèìåðíî íà 40% è 50% ó èíîêóëèðîâàííûõ ðàñòåíèé, â ñðàâíåíèè ñ íåèíîêóëèðîâàííûìè.  íàñòîÿùåå âðåìÿ íå ïîäëåæèò ñîìíåíèþ, ÷òî âíóòðåííèå òêàíè âèçóàëüíî çäîðîâûõ ðàñòåíèé ìîãóò áûòü çàñåëåíû íå òîëüêî ãðèáàìè, íî è áàêòåðèÿìè. Ðîëü åñòåñòâåííûõ ãðèáíûõ ýíäîôèòîâ â óñòîé÷èâîñòè è æèâó÷åñòè ïàñòáèùíûõ òðàâ, à òàêæå çíà÷åíèå èñêóññòâåííîé èíîêóëÿöèè òàêèìè ìèêðîîðãàíèçìàìè ïîëåâûõ êóëüòóð äëÿ ïîâûøåíèÿ èõ óñòîé÷èâîñòè ê ñòðåññàì õîðîøî èçó÷åíû. Òàê, àññîöèàöèè çëàêîâ ñ ãðèáîì Acremonium lolii áîëåå óñòîé÷èâû ê ïîâðåæäåíèþ ëóãîâûì ìîòûëüêîì, äîëãîíîñèêàìè, êëîïàìè, íåêîòîðûìè âèäàìè òëåé. Ïîêàçàíî, ÷òî ýíäîôèòû ýòîãî ðîäà ìîãóò ïîâûøàòü óñòîé÷èâîñòü ðàñòåíèé ê ôèòîïàòîãåíàì [20], à òàêæå äðóãèì ñòðåññîâûì ôàêòîðàì. Íàïðèìåð, èíîêóëÿöèÿ ëàòóêà Lactuca sativa L. ìèêîðèçíûìè ãðèáàìè ðîäà Glomus ïðè âîäíîì äåôèöèòå ïîâûøàåò áèîìàññó êîðíåé [21].  îòíîøåíèè áàêòåðèàëüíûõ ýíäîôèòîâ èíôîðìàöèÿ ïîäîáíîãî ðîäà âåñüìà îãðàíè÷åíà. Êðîìå òîãî, áàêòåðèè, îïðåäåëÿåìûå íåêîòîðûìè àâòîðàìè êàê ýíäîôèòû, ñëåäóåò îñòîðîæíî îòíîñèòü ê òàêîâûì, òàê êàê óñëîâèÿ è ìåòîäû èõ èçîëÿöèè èç âíóòðåííèõ ðàñòèòåëüíûõ ñòðóêòóð íå âñåãäà ìîãóò áûòü îòíåñåíû ê àñåïòè÷åñêèì. Ïî íàøèì äàííûì, ìóòàíò øòàììà 26Ä B. sutilis, óñòîé÷èâûé ê ñòðåïòîìèöèíó, ñïîñîáåí ïðîíèêàòü â ðàñòåíèå è ðàñïðîñòðàíÿòüñÿ ïî òêàíÿì, ñîõðàíÿÿ â ñòåáëå è ëèñòüÿõ æèçíåñïîñîáíîñòü äî äâóõ ìåñÿöåâ.  êîðíÿõ ïðîðîñòêîâ êîëè÷åñòâî êëåòîê áàêòåðèé áûëî áîëüøå, ÷åì â íàäçåìíîé ÷àñòè. Ïîêàçàòåëü ÊÎÅ, àíàëîãè÷íûé íàøåìó, íàáëþäàëè Zinniel ñ ñîàâò. [22]. Õàéðóëëèí Ð.Ì. è äð. Ïîâûøåíèå óñòîé÷èâîñòè ïøåíèöû ê àáèîòè÷åñêèì ñòðåññàì...  ëèòåðàòóðå óêàçûâàåòñÿ íå ìåíåå 30 âèäîâ ýíäîôèòíûõ ìèêðîáîâ êàê ïîòåíöèàëüíûõ àãåíòîâ áèîêîíòðîëÿ. Íà îñíîâå ðàáîòû J. Hallmenn (1999) ìîæíî ïîëàãàòü íàëè÷èå ó øòàììà 26Ä B. sutilis äâóõ ìåõàíèçìîâ ïîâûøåíèÿ óñòîé÷èâîñòè ðàñòåíèé ê áîëåçíÿì. Ïåðâûé èç íèõ ñâÿçàí ñ àíòàãîíèçìîì áàêòåðèè in vitro êî ìíîãèì ôèòîïàòîãåíàì, à òàêæå ñ åå ñïîñîáíîñòüþ êîíêóðåíòíî çàíèìàòü èõ íèøó îáèòàíèÿ íà ïîâåðõíîñòíûõ èëè âî âíóòðåííèõ òêàíÿõ ðàñòåíèé. Âòîðîé ìîæåò áûòü ñâÿçàí ñ èíäóêöèåé ýíäîôèòîì ó ðàñòåíèé ñèñòåìíîé óñòîé÷èâîñòè ê áèîòè÷åñêîìó ñòðåññó. Òàê êàê ïðè äåéñòâèè ðàçëè÷íûõ ñòðåññôàêòîðîâ ðàñòåíèÿ ìîãóò âêëþ÷àòü îäíè è òå æå ñèãíàëüíûå ïóòè è àêòèâèðîâàòü îäèíàêîâûå êëàññû çàùèòíûõ áåëêîâ, íåóäèâèòåëüíî, ÷òî èíîêóëÿöèÿ ðàñòåíèé ýíäîôèòîì B. sutilis 26Ä ïîâûøàåò òàêæå èõ óñòîé÷èâîñòü ê õëîðèäíîìó çàñîëåíèþ ñðåäû, à òàêæå ê äåôèöèòó âëàãè, èìèòèðîâàííîìó ÏÝÃ. Ïîñëå ñåìè ÷àñîâ äåéñòâèÿ ñîëè íåèíîêóëèðîâàííûå ïðîðîñòêè îòñòàâàëè â ðîñòå äî 24 ÷. îïûòà (òàáëèöà 5), òîãäà êàê èíîêóëèðîâàííûå ýíäîôèòîì ïðîðîñòêè â ýòî æå âðåìÿ íå îòëè÷àëèñü ïî ðàçìåðàì îò ðàñòåíèé, íå èñïûòàâøèõ ñòðåññ. Èíîêóëèðîâàííûå ýíäîôèòîì ïðîðîñòêè áûñòðåå ïðåîäîëåâàëè êðàòêîâðåìåííîå âîçäåéñòâèå âîäíîãî äåôèöèòà (òàáëèöû 6, 7); êîðíè íåèíîêóëèðîâàííûõ ïðîðîñòêîâ íå ðîñëè äàæå ÷åðåç 40 ÷. îïûòà, òîãäà êàê îáðàáîòàííûå êëåòêàìè ýíäîôèòà ïðîÿâèëè ñïîñîáíîñòü ê ðîñòó ÷åðåç 16 ÷. ïîñëå ñòðåñ- ñà. Ïîñêîëüêó óæå ê 4 ÷. äåéñòâèÿ ÏÝà áûëà çàìåòíà ðàçíèöà â ðîñòå êîëåîïòèëåé èíîêóëèðîâàííûõ è íåèíîêóëèðîâàííûõ ïðîðîñòêîâ, êîððåêòíåå áûëî ïðîâåñòè ñðàâíåíèå íå àáñîëþòíûõ, à îòíîñèòåëüíûõ ïîêàçàòåëåé (òàáëèöà 7). Âèäíî, ÷òî òåìïû ðîñòà êîðíÿ è êîëåîïòèëÿ îáðàáîòàííûõ ýíäîôèòîì ðàñòåíèé îñòàâàëèñü áîëåå âûñîêèìè, â ñðàâíåíèè ñ íåîáðàáîòàííûìè (139% è 254%, 101% è 198% ñîîòâåòñòâåííî). Òàêèì îáðàçîì, ìû âïåðâûå ïîêàçàëè àíòèñòðåññîâûé è àäàïòèðóþùèé ýôôåêò îáðàáîòêè ñåìÿí êëåòêàìè ýíäîôèòíîãî àíòàãîíèñòè÷åñêîãî øòàììà 26Ä B. subtilis â óñëîâèÿõ çàñîëåíèÿ ñðåäû è èìèòàöèè çàñóõè. Íå èñêëþ÷åíî, ÷òî â îñíîâå ïîâûøåíèÿ ïðîäóêòèâíîñòè ðàñòåíèé ïðè îáðàáîòêå ñåìÿí êëåòêàìè è ñïîðàìè ýíäîôèòíûõ ïðåäñòàâèòåëåé ýòîãî âèäà áàêòåðèé ëåæèò èõ ñïîñîáíîñòü íå òîëüêî (à âîçìîæíî, è íå ñòîëüêî) ïîâûøàòü óñòîé÷èâîñòü ðàñòåíèé ê ôèòîïàòîãåíàì. Êàê ñëåäóåò èç íàøåé ðàáîòû, èíîêóëÿöèÿ ýíäîôèòîì ðàñòåíèé ïøåíèöû ïîâûøàåò èõ óñòîé÷èâîñòü è àäàïòàöèîííûå ñâîéñòâà ê äåéñòâèþ àáèîòè÷åñêèõ ñòðåññîðîâ, òàêèõ êàê âûñîêàÿ êîíöåíòðàöèÿ ñîëåé â ïî÷âåííîì ðàñòâîðå è çàñóõà. Âîçìîæíî, àíàëîãè÷íûé ýôôåêò ïðîÿâëÿåòñÿ òàêæå ïðè âîçäåéñòâèè íà ðàñòåíèÿ íèçêèõ è âûñîêèõ òåìïåðàòóð, òîêñè÷íûõ ñîåäèíåíèé è äðóãèõ ñòðåññ-ôàêòîðîâ. Èçó÷åíèþ ýòèõ âîïðîñîâ, à òàêæå ïîèñêó ìåõàíèçìîâ àäàïòàöèè ðàñòåíèé ýíäîôèòíûìè øòàììàìè B. subtilis ê äåéñòâèþ àáèîòè÷åñêèõ ñòðåññ-ôàêòîðîâ ïîñâÿùåíà ñëåäóþùàÿ ÷àñòü íàøèõ ðàáîò. Ñïèñîê èñïîëüçîâàííîé ëèòåðàòóðû: 1. Ëîãèíîâ Î.Í., Ìåëåíòüåâ À.È., Ñèëèùåâ Í.Í. è äð. Ðîëü áàêòåðèé-àíòàãîíèñòîâ ôèòîïàòîãåíîâ â çàùèòå ñåëüñêîõîçÿéñòâåííûõ ðàñòåíèé îò áîëåçíåé. Óôà: Ãèëåì, 2001. 66 ñ. 2. Øòåðíøèñ Ì.Â., Äæàëèëîâ Ô.Ñ., Àíäðååâà È.Â., Òîìèëîâà Î.Ã. / Áèîïðåïàðàòû â çàùèòå ðàñòåíèé: Ó÷åáíîå ïîñîáèå. Íîâîñèáèðñê: Íîâîñèá. ãîñ. àãðàð. óí-ò, 2000. 128 ñ. 3. Ïàâëþøèí Â.À. Ñòðàòåãè÷åñêèå çàäà÷è èññëåäîâàíèé ïî îáåñïå÷åíèþ ôèòîñàíèòàðíîãî îçäîðîâëåíèÿ àãðîýêîñèñòåì â óñëîâèÿõ àäàïòèâíî-ëàíäøàôòíîãî çåìëåäåëèÿ // Ôèòîñàíèòàðíîå îçäîðîâëåíèå ýêîñèñòåì (ìàòåðèàëû II Âñåðîññèéñêîãî ñúåçäà ïî çàùèòå ðàñòåíèé). Ñ.-Ïá. Ïóøêèí, 2005. Òîì 2. 594 ñ. 4. Gerhardson B. Biological substitutes for pesticides. // Trends Biotechnol. 2002. Vol.20. P.338343. 5. Postma, J., Montanari M., Van den Boogert P.H.J.F. Microbial enrichment to enhance the disease suppressive activity of compost // Eur. J. Soil Biol. 2003. Vol.39. P.157163. 6. Welbaum, G., Sturz A.V., Dong Z., Nowak J. Fertilizing soil microorganisms to improve productivity of agroecosystems // Crit. Rev. Plant Sci. 2004. Vol.23. P.175193. 7. Kado C.I. The Prokaryotes. Springer-Velag: New-York, 1992. Vol.2. 352 pp. 8. Chen C., Bauske E.M., Musson G. et al. Biological control of Fusarium wilt on cotton by use of endophytic bacteria // Biological Control. 1995. Vol.5. P.83-91. 9. Ìåíëèêèåâ Ì.ß., Íåäîðåçêîâ Â.Ä., Âàíüÿíö Ã.Ì., Ìèíååâ Ì.È. Ôèòîñïîðèí. Óôà: ÃÓÏ «Èììóíîïðåïàðàò», 1996. 24 ñ. 10. Íåäîðåçêîâ Â.Ä. Áèîëîãè÷åñêàÿ çàùèòà ïøåíèöû îò áîëåçíåé â óñëîâèÿõ Þæíîãî Óðàëà. Ì.: Èçä-âî ÌÑÕÀ, 2002. 173 ñ ВЕСТНИК ОГУ №2/ФЕВРАЛЬ`2007 !! Åñòåñòâåííûå íàóêè 11. Narisawa Ê., Kawamata H., Currah R.S., Hashiba Ò. Suppression of Verticillium wilt in eggplant by some fungal root endophytes // Eur. J. Plant Pathol. 2002. Vol.108. P. 103-109. 12. Pozo M.J., Cordier C, Dumas-Gaudot E. et al. Localized versus systemic effect of arbuscular mycorrhizal fungi on defence responses to Phytophthora infection in tomato plants // J. Exp. Bot. 2002. Vol.53. P.525-534. 13. Íåòðóñîâ À.È., Åãîðîâà Ì.À., Çàõàð÷óê Ë.Ì. è äð.; Ïðàêòèêóì ïî ìèêðîáèîëîãèè. Ì.: Èçäàòåëüñêèé öåíòð «Àêàäåìèÿ», 2005. 608 ñ. 14. Áåçðóêîâà Ì.Â., À.Ð. Ñàõàáóòäèíîâà, Ð.À. Ôàòõóòäèíîâà è äð. // Âëèÿíèå ñàëèöèëîâîé êèñëîòû íà ñîäåðæàíèå ãîðìîíîâ è ðîñò ïðîðîñòêîâ ïøåíèöû ïðè âîäíîì äåôèöèòå // Àãðîõèìèÿ. 2001. ¹2. Ñ.51-54. 15. Õîóëò Äæ., Êðèã Í. Îïðåäåëèòåëü áàêòåðèé Áåðäæè.  2-õ òîìàõ. Ì.: Ìèð, 1997. 432 ñ. 16. Ñàíèí Ñ.Ñ., Íåêëåñà Í.Ï. Ìåòîäè÷åñêèå óêàçàíèÿ ïî ïðîâåäåíèþ ïðîèçâîäñòâåííûõ äåìîíñòðàöèîííûõ èñïûòàíèé ñðåäñòâ è ìåòîäîâ çàùèòû çåðíîâûõ êóëüòóð îò áîëåçíåé // Çàùèòà è êàðàíòèí ðàñòåíèé. 2004. Ïðèëîæåíèå. 23 ñ. 17. Óðáàõ Â.Þ. Ìàòåìàòè÷åñêàÿ ñòàòèñòèêà äëÿ áèîëîãîâ è ìåäèêîâ. Ì.: Èçä âî ÀÍ ÑÑÑÐ, 1963. 324 ñ. 18. Ñóëòàíîâà Ì.Õ., Äæàëèëîâ À.Ó. Áèîëîãè÷åñêèå ïðåïàðàòû ýôôåêòèâíûå â áîðüáå ñ áîëåçíÿìè õëîï÷àòíèêà è ïøåíèöû â Òàäæèêèñòàíå // Ôèòîñàíèòàðíîå îçäîðîâëåíèå ýêîñèñòåì (ìàòåðèàëû II Âñåðîññèéñêîãî ñúåçäà ïî çàùèòå ðàñòåíèé). Ñ.-Ïá. Ïóøêèí, 2005. Òîì 2. 594 ñ. 19. Ìåíëèêèåâ Ì.ß., Áàéãóçèíà Ô.À. Íîâûé áèîïðåïàðàò // Çåìëåäåëèå.-1998.-¹4. Ñ.15-16. 20. Gwinn K.D., Blank C.A., Cole A.M. et al. Resistance of endophyte-infected tall fescue seedlings to pathogens and pests. [http://ohld.ag.utk.edu/pss/fescue/fesart9.html.1998]. 21. Ruiz-lozano J.M., Gomez M., Azcon R. Influence of different Glomus species on the time-course of physiological plantresponses of lettuce to progressive drought stress periods // Plant Sci. 1995. Vol. 110. P.37-44. 22. Zinniel D.K., Lambrecht P., Harris N.B. et al. Isolation and ñharacterization of åndophytic ñolonizing bacteria from agronomic crops and prairie plants // Applied and environmental microbiology. 2002. Vol. 68. P.21982208. 23. Hallmann J., Rodriguez-Kabana R., Kloepper J.W. Chitin-mediated changes in bacterial communities of the soil rhizosphere and within roots of cotton in relation to nematode control // Soil Biol. Biochem. -1999. Vol.31. P.551-560. Ñòàòüÿ ðåêîìåíäîâàíà ê ïóáëèêàöèè 22.01.07 !" ВЕСТНИК ОГУ №2/ФЕВРАЛЬ`2007
