Влияние вторичных метаболитов грибов рода Trichoderma на посевные качества семян гороха

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ БИОЛОГИЯ, 2012, № 3

Регуляторы роста растений

УДК 635.656:631.811.98:582.28:577.13

ВЛИЯНИЕ ВТОРИЧНЫХ МЕТАБОЛИТОВ ГРИБОВ РОДА

Trichoderma НА ПОСЕВНЫЕ КАЧЕСТВА СЕМЯН ГОРОХА

Н.Е. ПАВЛОВСКАЯ, И.А. ГНЕУШЕВА, И.Ю. СОЛОХИНА, И.В. ЯКОВЛЕВА

Исследовали действие вторичных метаболитов орловской популяции грибов рода Trichoderma на посевные качества семян, рост и развитие проростков гороха (Pisum sativum L.). Показано, что исследуемый экстракт в концентрации 10-8-10-9 % стимулирует энергию прорастания, лабораторную всхожесть семян, рост и развитие проростков, а также отложение запасных питательных веществ в растениях гороха посевного.

Ключевые слова: вторичные метаболиты, грибы рода Trichoderma, посевные качества.

Keywords: secondary metabolites, fungi Trichoderma spp., crop quality.

Регуляторы роста и развития позволяют использовать продуктивный потенциал растений, при этом они не обладают фитотоксичностью и характеризуются высокой физиологической активностью, в малых дозах изменяют интенсивность метаболических процессов, усиливают иммунитет растений (1). Почвенные грибы-антагонисты рода Trichoderma — перспективный источник биологически активных соединений (2). Микроми-цеты выделяют факторы роста (ауксины, цитокинины, этилен), органические кислоты, внутриклеточные аминокислоты, витамины и антибиотические вещества, которые непосредственно включаются в метаболизм растительного организма (3, 4).

В ризосфере растения экзометаболиты грибов рода Trichoderma активизируют ферменты инвертазу, каталазу, амилазу, уреазу, увеличивают интенсивность окислительно-восстановительных процессов, фотосинтеза, поглощения питательных элементов корневой системой, стимулируют рост и развитие проростков (5, 6). Ценные свойства позволяют относить вторичные метаболиты микромицета к фиторегуляторам и открывают возможность их практического использования для повышения урожайности и получения экологически чистых продуктов.

Целью настоящей работы было изучение биологической активности экстракта вторичных метаболитов грибов рода Trichoderma на проростках гороха (Pisum sativum L.).

Методика. Использовали горох посевной сорта Фараон селекции Всероссийского НИИ зернобобовых и крупяных культур (Орловская обл.) и популяцию грибов рода Trichoderma, выделенную из почвы на территории Орловской области. Культуру грибов выращивали на агаризованной среде Чапека при 24 °С в течение 15 сут, после чего из плодового тела и воздушного мицелия микромицета выделяли очищенный экстракт вторичных метаболитов, который упаривали досуха на роторном испарителе и растворяли в 95 % этаноле до концентрации по действующему веществу (д.в.) 4,22 мг/мл. Контролем служили вода и синтетический препарат эпин (ННПП «НЭСТ М», Россия) (по д.в. 0,025 мг/мл), принадлежащий к классу брассиностероидов — природных гормонов растений и использующийся как регулятор роста, антистрессовый адаптоген и стимулятор иммунной системы.

Семена гороха в течение 2 ч обрабатывали экстрактом, разбавленным до концентрации 10-6, 10-7, 10-8, 10-9 % относительно исходной. Про-

ращивание проводили в лабораторных условиях в рулонах фильтровальной бумаги при температуре 21-25 °С. Определяли лабораторную всхожесть, энергию прорастания семян (7). На 3-и, 5-е, 7-е сут измеряли длину корешков и проростков у растений гороха. На 10-е, 14-е и 24-е сут оценивали длину надземной части и главного корня, определяли сырую биомассу и содержание углеводов (8). Исследования проводили в 3 биологических повторностях.

Статистическую обработку и графическое представление результатов выполняли с использованием программы Microsoft Excel 7.0.

Результаты. При использовании фиторегуляторов важное значение имеет стимулирующее действие, которое они оказывают в прикорневой зоне при появлении всходов, росте проростков и корешков, то есть в период, когда растение сильнее всего нуждается в дополнительных ростовых веществах. Стимулирующий эффект экстракта вторичных метаболитов грибов рода Trichoderma обнаруживался уже на ранних стадиях развития гороха (рис. 1). Показатель энергии прорастания семян после обработки экстрактом был в 1,6-1,8 раза выше по сравнению с контролем (вода) и в

1,4-1,5 раза выше, чем при использовании препарата эпин. Лабораторная всхожесть семян гороха после обработки экстрактом во всех вариантах составила 100

Рис. 1. Энергия прорастания (а) и лабораторная всхожесть (б) у семян гороха (Pisum sativum L.) при различной обработке: 1 — вода; 2 — препарат эпин; З, 4, З и б — экстракт вторичных метаболитов грибов рода Tricho-derma в концентрации соответственно 10-б, 10-7, 10-8 и 10-9 % (лабораторный опыт).

Рис. 2. Длина корешков (А) и проростков (Б) у растений гороха (Pisum sativum L.) на 3-и (а), 5-е (б) и 7-е сут (в) выращивания при различной обработке: 1 — вода, 2 — препарат эпин, 3, 4, 5 и 6 — экстракт вторичных метаболитов грибов рода Trichoderma в концентрации соответственно 10-6, 10-7, 10-8 и 10-9 % (лабораторный опыт).

Исследуемые концентрации экстракта вторичных метаболитов не обладали фитотоксичностью. Наибольший стимулирующий эффект отмечали на ранних сроках вегетации (до 7-10 сут) при обработке семян гороха экстрактом в концентрации 10-8 %. Длина корешков превышала аналогичный показатель при обработке водой на 63 %, этиленом — на 57 %, длина проростков была больше соответственно на 102 и 97 % (рис. 2).

При дальнейшем выращивании (до 24 сут) различие между концентрациями 10-8 и 10-9 % постепенно сглаживалось (рис. 3). Так, длина 24-

11З

суточных проростков гороха в первом случае оказалась на 112 % больше по сравнению с контролем и на 96 % — по сравнению с обработкой эпи-ном, длина корешков — больше соответственно на 82 и 41 %, накопление

Рис. 3. Длина надземной части (А), главного корня (Б), сырая биомасса (В) и содержание углеводов (Г) у растений гороха (Pisum sativum L.) на 10-е (а), 14-е (б) и 24-е сут (в) выращивания при различной обработке: 1 — вода, 2 — препарат эпин, 3, 4 — экстракт вторичных метаболитов грибов рода Trichoderma в концентрации соответственно 10-8, 10-9 % (лабораторный опыт).

углеводов — на 40 и 15 %, сырой биомассы — на 31 и 15 %. При обработке экстрактом в концентрации 10-9 % наблюдалось усиление роста проростков соответственно на 106 и 91 % по сравнению с контролем и с обработкой эпином, увеличение длины корешков — на 108 и 60 %, накопления углеводов — на 15 и 19 %, сырой биомассы — на 27 и 4 %. Экстракты вторичных метаболитов грибов рода Trichoderma в концентрации 10-6 и 10-7 % не оказывали выраженного стимулирующего действия на растения гороха.

Таким образом, вторичные метаболиты орловской популяции грибов рода Trichoderma в концентрации 10-8 и 10-9 % стимулируют энергию прорастания, лабораторную всхожесть семян, рост и развитие проростков, а также отложение запасных питательных веществ в растениях гороха посевного. Экстракт обладает длительным (до 1 мес) последействием и может быть использован в растениеводстве для увеличения продуктивного потенциала растения и получения экологически чистой продукции.

Авторы выражают глубокую благодарность Г.А. Борзенковой (Всероссийский НИИ зернобобвых и крупяных культур, Орловская обл.) за предоставленные почвенные изоляты грибов рода Trichoderma.

Л И Т Е Р А Т У Р А

1. П а в л о в с к а я Н.Е., Г а г а р и н а И.Н., Б о р о д и н Д.Б, Г о р ь к о в а И.В.,

Б о р з е н к о в а Г.А. Биотехнология создания экологически безопасных средств защи-

ты растений от болезней и вредителей. Тр. Межд. форума по проблемам науки, техники и образования. М., 2010: 151-153.

2. B e n i t e z T., R i n c o n M., L i m o n M., C o d o n A. Biocontrol mechanisms of

Trichoderma strains. International Microbiology, 2004, 7: 249-260.

3. H a r m a n G.E. Myths and dogmas of biocontrol. Changes in perceptions derived from re-

search on Trichoderma harzianum T22. Plant Dis., 2000: 377-393.

4. П а в л о в с к а я Н.Е., Ш а л и м о в а О.А., А з а р о в а Е.Ф., А н д р ю х и н а Р.М.

Методические рекомендации по оценке устойчивости генотипов гороха к возбудителям фузариоза и аскохитоза с помощью биохимических тестов. Орел, 2002.

5. И г н а т о в В.В. Молекулярные основы взаимоотношения ассоциативных микроорга-

низмов с растениями. М., 2005: 44-68.

6. Т у л е м и с о в а К.А. Значение микроорганизмов и их метаболитов в повышении устойчивости сельскохозяйственных растений Микробиологические основы повышения урожайности сельскохозяйственных растений (тр. Института микробиологии и вирусологии АН Казахской ССР, Алма-Ата), 1986, 30: 3-14.

7. ГОСТ 10968-88. Зерно. Методы определения энергии прорастания и способности прорастания (http://gost.prototypes.ru/gost/10968-88).

8. ГОСТ 8756.13-87. Продукты переработки плодов и овощей. Методы определения сахаров (http://libgost.ru/gost/4939-GOST_8756_13_87.html).

EFFECT OF SECONDARY FUNGAL METABOLITES FROM Trichoderma GENUS ON SOWING QUALITY OF PEA SEEDS

N.E. Pavlovskaya, I.A. Gneusheva, I.Yu. Solokhina, I.V. Yakovleva

The effect of secondary metabolites of Orel’s population of fungi was investigated on sowing quality of seeds, growth and development of seedlings of pea (Pisum sativum L.). It was shown, that studied extract in a concentration of 10-8-10-9 % stimulates the germination energy, the labora-torial germination capacity of seeds, the growth and the development of seedlings, the accumulation of storage nutrient substances in plants of Pisum sativum L.

Организаторы: РАН, Русское ботаническое общество, РФФИ, Ботанический институт им. В.Л. Комарова РАН, институты биологии и леса Карельского НЦ РАН, УФЦ РАН, Институт биологии УНЦ РАН, Ботанический сад-институт УФЦ РАН, Институт экологии Волжского бассейна РАН, АН Республики Башкортостан, Башкирский государственный университет, Национальный парк «Башкирия», заповедник «Шульган-Таш».

Основные тематические направления:

Разнообразие и классификация растительный сообществ, вопросы их охраны

Структура и динамика растительныгх сообществ

Экология растительныгх сообществ

География и картография растительности

Контакты и информация: http://ib.anrb.ru, ufaconf2012@mail.ru

4-я МЕЖДУНАРОДНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ «ПРОБЛЕМЫ ИЗУЧЕНИЯ АДВЕНТИВНОЙ И СИНАНТРОПНОЙ ФЛОР РОССИИ И СТРАН БЛИЖНЕГО ЗАРУБЕЖЬЯ»

Организаторы: Удмуртский государственный университет, Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Русское ботаническое общество.

Основные тематические направления:

Современное состояние изучения адвентивныгх и синантропныгх флор в регионах России и странах ближнего зарубежья

Методические подходы к изучению адвентивных и синантропныгх флор

Пути и способы проникновения адвентивных видов растений в регионы России и страны ближнего зарубежья

Терминологические проблемы при изучения адвентивныгх и синантропныгх флор

Анализ адвентивных и синантропныгх флор

Динамика адвентивныгх и синантропныгх флор

Натурализация адвентивныгх растений

Инвазивные растения

Контакты и информация: advenflora2012@mail.ru

ФГБОУ ВПО Орловский государственный аграрный университет,

302019 г. Орел, ул. Генерала Родина, 69, e-mail: obc1-2010@mail.ru

Поступила в редакцию 21 апреля 2011 года

S u m m a r y

Научные собрания

IV ВСЕРОССИЙСКАЯ ШКОЛА-КОНФЕРЕНЦИЯ «АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ГЕОБОТАНИКИ»