Ростостимулирующее действие дельта-эндотоксина Bacillus thuringiensis на Capsicum annuum

РОСТОСТИМУЛИРУЮЩЕЕ ДЕЙСТВИЕ ДЕЛЬТА-ЭНДОТОКСИНА BACILLUS THURINGIENSIS НА CAPSICUM ANNUUM

© Коробов Я.А.*, Каменёк Л.К.

Ульяновский государственный университет, г. Ульяновск

Данная статья посвящена решению проблемы стимуляции роста растений. Работа в этом направлении может способствовать решению вопроса продовольственного кризиса и экологизации сельского хозяйства.

Актуальность темы

В настоящее время регуляторы роста растений достаточно широко применяются при решении многих задач в растениеводческой практике. С их помощью совершенствуются агротехнические приемы выращивания отдельных сельскохозяйственных культур [2]. Применение регуляторов роста становится с каждым годом все более разнообразным. Однако спектр применяемых препаратов часто включает вредные в экологиском плане вещества. Применение биопрепаратов позволяет существенно уменьшить нагрузку на агроценозы, возникающую в результате использования химических пестицидов и стимуляторов роста [1].

Особые перспективы в качестве потенциального биологического агента имеет спорообразующие бактерии рода Bacillus [3].

Bacillus thuringiensis это грамположительная аэробная спорообразующая бактерия. Главным токсическим компонентом B. thuringiensis являются параспоральные кристаллы дельта-эндотоксинов. Объектом их воздействия являются сопрягающие мембраны клеток кишечного эпителия восприимчивых насекомых. Токсины обладают цитостатической активностью; они вызывают деэнергизацию клеток-мишеней вследствие разобщения окислительного фосфорилирования и дыхания [6].

Однако в последние годы помимо инсектицидного действия дельта-эндотоксинов установлены антибактериальные и антифунгальные свойства.

Кроме того, B.thuringiensis является естественным компонентом микрофлоры почв и, следовательно, ее применение в защитных мероприятиях существенно не нарушает видовую структуру биоценозов [3].

Целью данной работы является изучение возможного ростостимулирующего действия дельта-эндотоксина Bacillus thuringiensis на Capsicum annuum.

В связи с этим были поставлены следующие задачи:

* Аспирант кафедры Общей и биологической химии.

1. Проанализировать действие дельта-эндотоксина B.thuringiensis на морфометрические (длина стебля и корня, длина листа по средней жилке, обхват стебля, масса растения) показатели растений;

2. Оценить действие дельта-эндотоксина B.thuringiensis на всхожесть семян, средний вес;

3. Выявить механизм ростостимулирующего действия дельта-эндотоксина Bacillus thuringiensis на растения.

Методика исследования

Семена перца стручкового сортов «Крепыш», «Раннее чудо», «оранжевое чудо» стерилизовали поверхностно 0,5 %-ным раствором KMnO4 (15 мин) с последующим многократным промыванием стерильной дистиллированной водой. Затем, опытные образцы инкубировали в 0,3 %-ном растворе дельта-эндотоксина в течение 30 минут, а контрольные - в воде и осуществляли дальнейшее проращивание в пробирках на стерильном увлажненном песке при 28-30 оС в условиях 16-часового светового дня. В каждом варианте оценивали по 11 растений.

Всхожесть и энергию прорастания оценивали согласно ГОСТ 123038-84 «Семена сельскохозяйственных культур. Методы определения всхожести» [4].

Морфометрические параметры оценивали стандартными методиками [5].

Обсуждение результатов

Наиболее оптимальную и эффективную для предпосевного замачивания концентрацию рабочего раствора дельта-эндотоксина определяли по энергии прорастания семян и лабораторной всхожести (ГОСТ, 1986). Для предварительного анализа было взято две исходные концентрации:1,5 %, 0,3 %. Наилучший результат показала наименьшая концентрация 0,3 % (энергия прорастания - 71 %, лабораторная всхожесть - 94 %), которая и послужила для дальнейших опытов (табл. 1).

Таблица 1

Всхожесть семян

Показатель Контроль Концентрация дельта-эндотоксина Bacillus thuringiensis, %

1,5 0,3

Энергия прорастания, % 55 57 71

Лабораторная всхожесть, % 86 88 94

Кроме того, были проанализированы морфометрические показатели 15 дневных проростков растений: длина стебля и корня, длина листа по средней жилке, обхват стебля, масса растения (табл. 2).

Таблица 2

Влияние дельта-эндотоксина на морфологические показатели Capsicum annuum

Вариант опыта сырая масса проростка (стебель + корень), г длина стебля, мм длина корня, мм длина листа по средней жилке, мм Обхват стебля, мм

1 Контроль 0,173 37 31 20 35

2 Дельта-эндотоксин (первичная обработка)* 0,264 35 38 21 50

3 Дельта-эндотоксин 0,191 37 36 20 50

Примечание: * Семена обработали дельта-эндотоксином только при посадке, в дальнейшем полив осуществлялся дистиллированной водой.

Рис. 1. Влияние дельта-эндотоксина на массу проростков, г

Рис. 2. Влияние дельта-эндотоксина на морфометрические показатели проростков

* * *

В результате проделанной работы можно сделать выводы:

1. В лабораторных условиях было показано, что предварительная обработка семян перца стручкового (Capsicum annuum) раствором кристаллов дельта-эндотоксина Bacillus thuringiensis в концентрации 0,3 % положительно влияет на такие морфометрические показатели как, длина листа по средней жилке, обхват стебля, масса растения, длина корня, но слегка ингибирует длину стебля;

2. Предположительным механизмом ростостимуляции растений дельта-эндотоксином Bacillus thuringiensis является возникновение системного иммунитета и стимуляция синтеза фитогормонов.

Список литературы:

1. Алехина Н.Д., Балнокин Ю.В., Гавриленко В.Ф. Физиология растений. - М.: Академия, 2007. - 640 с.

2. Ващенко А.П., Дега Л.А., Логачев В.В., Демина Е.А., Анисимов М.М. Рост и продуктивность растений при действии стимуляторов роста ДВ 47-4 и биостил // Сельскохозяйственная биология. - 2008. - № 3.

3. Головко А.Э., Голышин П.Н., Рябченко Н.Ф. Роль Bacillus thuringiensis в природных биоценозах // Микробиологический журнал. - 1993. - Т. 55, № 3. - С. 104-110.

4. ГОСТ 123038-84 Семена сельскохозяйственных культур. Методы определения всхожести. - М.: Минсельхоз СССР, 1986. - 29 с.

5. Доспехов Б.А. Методы оценки морфометрических показателей. - М.: «Агропромиздат», 1985. - 56 с.

6. Каменёк Л.К. Дельта-эндотоксин Bacillus thuringiensis: строение, свойства и использование для защиты растений: автореф. дисс. ... доктора биологических наук. - М., 1998. - 52 с.

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ИЗМЕНЧИВОСТИ ВИБРАЦИОННЫХ СИГНАЛОВ ТРЕХ ВИДОВ КЛОПОВ-ЩИТНИКОВ РОДА CARPOCORIS (HETEROPTERA, PENTATOMIDAE)1

© Шестаков Л.С.*

Институт проблем передачи информации им. А.А. Харкевича РАН, г. Москва

Представители рода Carpocoris Kol. довольно обычны на территории России и часто встречаются совместно в различных биотопах. При этом идентификация этих видов представляет определенные сложно-

1 Работа поддержана грантом РФФИ № 12-04-31876 мол_а.

* Научный сотрудник лаборатории Обработки сенсорной информации.