Микробиота семян и филлосферы растений фасоли при обработке селеном

Литература

1. Дудин Г.П. Мутабильность пшеницы при обработке семян и посевов регуляторами роста: кампозан и тур // Успехи современного естествознания. - 2006. - № 1. - С. 66.

2. Черемисинов М.В. Мутагенное действие химических и биологических препаратов на яровой ячмень сорта Биос-1: автореф. дис. ... канд. с.-х. наук: 06.01.05. - Киров, 2004. - 16 с.

3. Соли калия и натрия как мутагенные факторы на культуре ячменя / Г.П. Дудин [и др.] // Научное обеспечение развития АПК в современных условиях: мат-лы Всерос. науч.-практ. конф. (15-18 февраля 2011 года): в 3 т. Т. 1. - Ижевск: Изд-во Ижев. ГСХА, 2011.

4. Харрасова Л.К. Способы увеличения доступной отбору генотипической изменчивости у томата: автореф. дис. ... канд. биол. наук. - М., 2001. - 16 с.

---------♦-----------

УДК 711.4; 712 Е.З. Усубова, Л.С. Тирранен

МИКРОБИОТА СЕМЯН И ФИЛЛОСФЕРЫ РАСТЕНИЙ ФАСОЛИ ПРИ ОБРАБОТКЕ СЕЛЕНОМ

Установлено влияние селена на микробиоту семян и филлосферы растений фасоли сорта «Сакса без волокна 615» при замачивании семян в водном растворе селенита натрия с концентрацией селена

0,001 % и опрыскивании этим раствором растений перед цветением.

Ключевые слова: селенит натрия, влияние селена на растения, аккумуляция селена, фасоль сорта «Сакса без волокна 615», микробиота фасоли.

E.Z. Usubova, L.S. Tirranen SEEDS AND PHYLLO-SPHERE MICROBIOTA OF HARICOT PLANTS IN SELENIUM PROCESSING

The influence of selenium on seeds and phyllo-sphere microbiota of haricot plant sort “Saksa without fi-bre615” during seed wetting in selenite sodium solution with selenium concentration of 0,001 % and spraying the plants by this solution before blossoming is determined.

Key words: sodium selenite, selenium influence on plants, selenium accumulation, haricot, sorts “Saksa without fibre615”, haricot microbiota.

Введение. Одним из актуальных вопросов факториальной экологии является исследование микроэлементов не только в живых организмах, но и в компонентах экосистем в целом, в первую очередь в регионах, подверженных интенсивному антропогенному воздействию. С дефицитом элемента селена связывают возникновение таких хронических заболеваний человека, как злокачественные новообразования, атеросклероз, гипертоническая болезнь, артриты, пародонтоз, катаракта, поэтому интенсивно исследуется недостаточность селена в питании человека. Согласно данным Института питания, дефицит селена отмечен более чем у 90 % населения России [1]. Установлено, что органические соединения селена усваиваются лучше неорганических и не вызывают аллергических реакций, поэтому проводятся поиск, синтез и исследования по использованию органических соединений селена [6].

Наиболее перспективное направление - получение обогащенной селеном продукции растениеводства. Одним из методов внесения селена является замачивание семян, а также опрыскивание растений [4]. Бобовые культуры обладают огромной пищевой ценностью и перспективны для оптимизации селенового статуса населения. Одним из вопросов современной науки является вопрос о взаимодействии микроорганизмов с высшими растениями, которое обеспечивает регуляцию физиологических процессов, упорядоченность развития организмов, способность их к адаптации в меняющихся условиях.

Цель исследований. Оценить влияние селена на состав микробиоты семян и филлосферы растений фасоли сорта «Сакса без волокна 615» (Phaseolus vulgar^sL.).

Материалы и методы исследований. Объект исследования - микробиота семян и филлосферы растений фасоли сорта «Сакса без волокна 615» (PhaseolusvulgarisL.). Сорт раннеспелый, от всходов до сбора недозрелых бобов съемной спелости 45-50 дней. Растение кустовое, слабораскидистое, высотой 25-40 см.

В работе использовали обыкновенный чернозем, легкий суглинок. Агрохимические показатели почвы: содержание гумуса 7,3 %, рНш7,1. Содержание элементов в почве определяли на масс-спектрометре с индуктивно связанной плазмой (ИСП-МС) Agilent 7500a, предварительно вскрывая пробы в системе микроволнового вскрытия MWS-2 (Berghof, Германия) во фторопластовых автоклавах DAP-60 (объемом 60 мл) 30 минут. Концентрация элементов (мг/100 г почвы): фосфор - 114,8; калий - 464,1; кальций - 798,4; марганец - 36,75; никель - 2,1; медь - 2,1; цинк - 5,0; кадмий - 0,06; ванадий - 7,98; свинец - 1,15; селен - 0,26; сурьма - 0,03. Концентрация элементов в почве опытного участка не превышала ПДК [2]. Концентрацию гумуса учитывали по Тюрину.

Эксперимент проводили в условиях мелкоделяночного опыта. Семена замачивали на 24 часа в воде и водном растворе селенита натрия с концентрацией Se 0,001% и высевали в почву с глубиной заделки 5 см. Перед цветением растения опрыскивали водным раствором селенита натрия с концентрацией селена 0,001 %.

Микробиотуфиллосферы растений фасоли сорта «Сакса без волокна 615» исследовали в фазы проростков, цветения и плодоношения методом посева в чашки Петри на элективные питательные среды [5]. Для учёта общего количества аэробных бактерий, усваивающих органический азот, использовали пептонный агар (ПА), споровые бактерии в стадии спор учитывали на сусле споровом (смеси равных объемов пептонно-го агара и сусло-агара) после пастеризации суспензии при 80 °С в течение 10 минут. Микроорганизмы, использующие минеральные формы азота, учитывали на крахмало-аммиачном агаре (КАА). Чашки инкубировали в термостате при температуре 28°С. Бактерии группы кишечной палочки (БГКП) учитывали на среде Эндо при температуре 37°С. Микроскопические грибы выделяли на разбавленном сусло-агаре с антибиотиками (стрептомицин и пенициллин) при комнатной температуре. На 3-4-е сутки проводили учет микроорганизмов. Работа выполнена в 4 повторностях. Статистическая обработка данных проведена по Г.Ф. Лакину [3].

Результаты и обсуждение. На семенах, замоченных на 24 часа в водном растворе селенита натрия с концентрацией селена 0,001 %, происходит снижение численности микроорганизмов (табл.).

Численность микроорганизмов контрольных и опытных

Группы бактерий Контроль Обработка Se t*

Общее количество аэробных бактерий, усваивающих органический азот, 1  10 4 3,51 ± 0,13 1,36 ± 0,04 15,8

Бактерии группы кишечной палочки, 1 10 4 2,38 ± 0,51 0,61 ± 0,01 3,47

Споровые бактерии в стадии спор 0 0 -

Бактерии, использующие минеральные формы азота,1  10 4 2,45 ± 0,25 2 ,0 0, +1 2 ,5 2, 0,28

Микроскопические грибы, 1  10 2 0,56 ± 0,1 0 5,6

Актиномицеты, 1  10 2 0,7 ± 0,03 0,68 ± 0,03 0,48

Примечание: Р - разница в численности микроорганизмов в опыте и контроле; различия достоверны при ^разности^ tst(tsl=2,78 для р< 0,05; 1э=4,60 для р < 0,01; 1э=8,61для р < 0,001); КОЕ - колониеобразующие единицы; «0» - отсутствие роста.

Из таблицы видно, что на опытных семенах достоверно снизилось общее количество аэробных бактерий, усваивающих органический азот (р < 0,001), бактерий группы кишечной палочки (р < 0,05) и микроскопических грибов (р < 0,01). Споровых бактерий в стадии спор на семенах не обнаружено. Достоверных изменений в численности как актиномицетов, так и бактерий, использующих минеральные формы азота, не зафиксировано ни в опыте, ни в контроле.

Соотношение микроорганизмов филлосферы контрольных и опытных (обработанных селеном) проростков фасоли представлено на рисунке 1. Вопытных проростках фасоли снизилась доля бактерий, использующих минеральные формы азота, повысилась доля актиномицетов, микроскопических грибов, споровых бактерий в стадии спор, бактерий, усваивающих органический азот, бактерий группы кишечной палочки.

Соотношение численности микроорганизмов филлосферы контрольных и опытных (обработанных селеном) растений фасоли в фазу цветения представлено на рисунке 2.

Соотношение микроорганизмов филлосферы контрольных проростков фасоли

Соотношение микроорганизмов филлосферы опытных проростков фасоли

А

27,66%

Е

1,84%

Д

1,19%

Б

1,08%

В

0,43%

Г

67,79%

Е

2,92%

Д 1,61%

А

7,46%

Б

1,46%

В

2,49%

Г

84,06%

Рис. 1. Соотношение микроорганизмов филлосферы контрольных и опытных (обработанных селеном) проростков фасоли сорта «Сакса без волокна 615»: А - бактерии, использующие минеральные формы азота; Б - микроскопические грибы; В - актиномицеты; Г - бактерии, усваивающие органический азот; Д - бактерии группы кишечной палочки; Е - споровые бактерии в стадии спор

а

и

и

я

зН

О

и і

и

О

И

25

20

15

10

5

0

Бактерии, усваивающие Бактерии, использующие органический азот минеральные формы азота

9

ы

Контроль

Обработка Эе

Бактерии группы кишечной палочки

а

Л

I? °,5

-а

и

и

л

о о и і

0

Споровые бактерии в стадии спор

15

12

Контроль

Обработка Эе

Микроскопические грибы

4

3

2

1

0

1

9

6

3

0

Рис. 2. Численность бактерий, усваивающих органический азот, использующих минеральные формы азота, бактерий группы кишечной палочки, споровых бактерий в стадии спор и микроскопических грибов в филлосфере контрольных и опытных (обработанных селеном) растений фасоли сорта «Сакса без волокна 615» в фазу цветения

В фазу цветения в филлосфере опытных (обработанных селеном) растений фасоли, в сравнении с контрольными растениями, численность бактерий, усваивающих органический азот, ниже на 34 %. Количество бактерий, использующих минеральные формы азота, ниже на 18 %. Возможно, бактерии, усваивающие органический азот, более чувствительны к присутствию селена, чем бактерии, использующие минеральные формы азота. В филлосфере опытных растений фасоли в сравнении с контрольными растениями, численность бактерий группы кишечной палочки ниже на 63 %.

Диаграмма (рис. 2) наглядно демонстрирует снижение на 41 % числа споровых бактерий в стадии спор в филлосфере опытных (обработанных селеном) растений фасоли в фазу цветения по сравнению с филлосферой контрольных растений. Численность микроскопических грибов в филлосфере опытных растений фасоли в фазу цветения ниже на 43 %. Этот эффект можно объяснить тем, что перед цветением фасоли растения опрыскивали водным раствором селенита натрия с концентрацией селена 0,001%. Полагаем, что селен оказал бактериостатическое действие на микробиоту филлосферы фасоли.

Бактериостатическое действие селена, проявившееся в фазу цветения растений фасоли (в связи с опрыскиванием водным раствором селенита натрия с концентрацией селена 0,001%), продолжилось и в фазу плодоношения (рис. 3).

-й

и

и

л

28

24

20

16

12

8

4

0

Контроль

Обработка Эе

Бактерии, усваивающие органический азот

а

Л

30

24

18

95 ^

о ©

Ъ212

Контроль

Обработка Эе

Бактериии группы Микроскопические кишечной палочки грибы

6

0

Рис. 3. Численность бактерий, усваивающих органический азот, бактерий группы кишечной палочки и микроскопических грибов в филлосфере контрольных и обработанных селеном растений фасоли сорта

«Сакса без волокна 615» в фазу плодоношения

В фазу плодоношения численность бактерий, усваивающих органический азот, в филлосфере опытных (обработанных селеном) растений снизилась на 56 % по сравнению с контрольными растениями. Количество бактерий группы кишечной палочки в филлосфере опытных растений стало ниже на 97 %, а микроскопических грибов - на 50 %, чем в филлосфере контрольных растений фасоли. По-видимому, эти группы микроорганизмов обладают наибольшей чувствительностью к микроэлементу селену.

Данные по изменению численности исследованных групп микроорганизмов в филлосфере контрольных и опытных растений фасоли в разные фазы ее развития представлены на рисунке 4.

При опрыскивании опытных растений фасоли водным раствором селенита натрия с концентрацией селена 0,001 % обнаружен бактериостатический эффект селена. Выявлено, что численность всех исследованных групп микроорганизмов в филлосфере опытных растений была достоверно ниже, чем в филлосфе-ре контрольных. Наибольшее бактериостатическое действие раствор селена оказал на бактерии группы кишечных палочек, численность которых в филлосфере опытных растений была на 97 % ниже, чем в филло-сфере контрольных растений фасоли.

* ъ

О w

^ >s

о § frt £

Общее количество аэробных бактерий, усваивающих

Бактерии группы кишечной палочки

Споровые бактерии в стадии спор

Микроскопические грибы

о

s

о

Рис. 4. Численность бактерий, усваивающих органический азот, бактерий группы кишечной палочки, споровых бактерий в стадии спор и микроскопических грибов филлосферы контрольных и опытных (обработанных селеном) растений фасоли сорта «Сакса без волокна 615» в разные фазы роста: 1 - проростков; 2 - цветения; 3 - плодоношения

Таким образом, экспериментально показано, что замачивание семян фасоли сорта «Сакса без волокна 61б» в водном растворе селенита натрия с концентрацией селена 0,001 % и опрыскивание этим раствором растений перед цветением оказывают достоверный бактериостатический эффект как на микробиоту опытных семян, так и на микробиоту филлосферы опытных растений фасоли сорта «Сакса без волокна 61б».

Выводы

1. Обнаружен бактериостатический эффект селена на микробиоту семян фасоли сорта «Сакса без волокна 61б», проявившийся в достоверном снижении общего количества аэробных бактерий, усваивающих органический и минеральный азот, бактерий группы кишечной палочки, микроскопических грибов.

2. Опрыскивание растений фасоли сорта «Сакса без волокна 61б» перед цветением водным раствором селенита натрия с концентрацией селена 0,001 % оказывает достоверное бактериостатическое действие на микробиоту филлосферы растений фасоли. Численность микроскопических грибов к концу вегетации роста опытных растений снизилась до б0 %, бактерий группы кишечной палочки до 97 %, бактерий, усваивающих органический азот, до б6 %, споровых бактерий в состоянии спор до 41 %, бактерий, использующих минеральные формы азота, до 18 %.

Литература

Голубкина Н.А., Кононков П.Ф., Гинс В.К. Перспективы обогащения селеном растений // Агрохимический вестник. - 1998. - № 5. - С. 41.

КотоваД.Л. Методы контроля качества почвы. - Воронеж, 2007. - С. 22-25.

Лакин Г.Ф. Биометрия: учеб.пособие. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1990. - 352 с.

4. Приёмы обогащения зерна пшеницы селеном / В.А. Ревенский [и др.] // Вестн. РАСХН. - 2006. - № 6. - С. 26-28.

5. Теппер Е.З., Шильникова В.К., Переверзева Г.И. Практикум по микробиологии: учеб. пособие для вузов / под ред. В.К. Шильниковой. - 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Дрофа, 2004. - 256 с.

6. Накопление селена овощными культурами и яровым рапсом при удобрении селеном / С.П. Торшин [и др.] // Агрохимия.- 1995. - № 9. - С.40-47.