Влияние внешних факторов на антагонизм бактерий в ризосфере льна к фитопатогенным грибам

УДК 631. 461. 52 Н.Н. Наплекова, Ю.В. Чудинова

ВЛИЯНИЕ ВНЕШНИХ ФАКТОРОВ НА АНТАГОНИЗМ БАКТЕРИЙ В РИЗОСФЕРЕ ЛЬНА

К ФИТОПАТОГЕННЫМ ГРИБАМ

Исследованиями установлено, что крахмал, глюкоза и аммонийный азот стимулируют антагонизм бактерий к фитопатогенным грибам.

Ключевые слова: лен, ризосфера, антагонизм, бактерии, грибы.

N.N. Naplekova, J.V. Chudinova THE EXTERNAL FACTORS INFLUENCE ON BACTERIUM ANTAGONISM IN LINT RIZOSPHERE TO THE PLANT PATHOGENIC FUNGI

The research showed that starch, glucose and ammonia nitrogen stimulate bacteria antagonism to the plant pathogenic fungi.

Key words: lint, rhizosphere, antagonism, bacteria, fungi.

Растения и микроорганизмы составляют основу фитоценоза и постоянно взаимодействуют друг с другом. Микроорганизмы составляют неотъемлемую часть внешней среды, с которой постоянно взаимодействуют растения. Отношения между ними сложны и многообразны и зависят как от состава корневых выделений, так и условий окружающей среды.

В основном в ризосфере растений развиваются гетеротрофные микроорганизмы, обеспечивающие растения доступными формами минеральных соединений, а также физиологически активными веществами. Но среди них в почве ризосферы развиваются и фитопатогенные микроорганизмы, микромицеты и бактерии, наносящие вред растениям.

Взаимоотношения между растениями, корневыми и ризосферными микроорганизмами достаточно полно обобщены в обзорах [1-4]. Однако в них не отражено проявление антагонизма самой почвенной микрофлоры к фитопатогенным микромицетам и влияние факторов внешней среды на этот процесс. Данные по антагонизму бактерий к фитопатогенным микромицетам в почве под льном практически отсутствуют. Предлагаемая работа несколько восполняет этот пробел.

Объекты и методы исследования

Объектом исследования послужили 64 изолята бактерий и актиномицетов, выделенных из почвы подо льном на разных питательных средах: мясо-пептонном агаре, крахмало-аммиачном агаре и подкисленной среде Чапека для грибов. Выделенные изоляты бактерий и актиномицетов затем выращивали на среде Гис-са с добавлением 1% различных источников углерода: манит, галактоза, глюкоза, ксилоза, сорбит, лактоза, сахароза, рамноза, лактоза, фруктоза, или с внесением 0,1% различных источников азота к основной среде Гисса с сахарозой. На свежий посев гриба - условного фитопатогена на агаризованной среде Чапека - методом цилиндриков (методом диффузии в агар) [5] наносили культуральную жидкость 5-суточных изолятов бактерий или актиномицетов. Через 5 суток учитывали зоны угнетения роста грибов.

Результаты исследований

Антагонисты среди мира микробов широко распространены в природе. Число их в различных субстратах неодинаково и определяется как типом почв, так и культурой возделываемого растения. В почве под льном, как известно [6], сильно выражена почвоутомляемость. Одной из причин ее являются активное развитие микромицетов и малая численность микробов-антагонистов. Как показали наши исследования (табл. 1), содержание микробов-антагонистов заметно зависит от наличия и вида источника азотного питания в среде. На среде с аммонийным азотом (КАА) обнаружено шесть культур антагонистов к фитопатогенным микромицетам (42, 48, 49, 53, 58, 59).

Таблица 1

Действие культур бактерий, выращенных на разных источниках азота на микромицеты

Культура бактерий Bipolaris sorocinianum Fusarium lini Fusarium oxysporum Alternaria tenuis Stachybot rys atra Aspergillus flavus

Аммонийный азот

42 2,3 1,9

48 1,5

49 1,2

53 1,9 1,5 1,4

58 1,2 1,4

59 1,4

Белковый азот

20 2,1 2,5

25 1,9 2,5

26 1, 1 2,4 2,3 2,7

35 2,5

38 2, 1

44 1,9 2,5 3,2 2,2 0,9

Нитритный азот

26 4,1 2,2 2,3 1,8

38 2,3 2,2

44 1,6 2,3 1,2

Нитратный азот

25 2,5 1,8

26 1,8

41 2, 1 2,6 2, 1

48 3,0 1,8

Анализ приведенных данных показывает, что бактерии, выращенные на среде с аммонийным и белковым азотом (КАА, МПА), обладают наиболее интенсивными антибиотическими свойствами, чем бактерии, выращенные на нитратной и нитритной средах. Наибольшее количество бактерий-антагонистов к Bipolaiis sorociniana и Aspergillus flavus (по десять антагонистов), к Stachybotrys atra - 9, к остальным микромицетам -по четыре-пять.

Антибиотическая активность обнаружена у 13 видов бактерий, но действуют на фитопатогенные грибы они не одинаково. Одни бактерии проявляют антагонизм к трем-четырем видам грибов (26, 41, 44, 53), другие подавляют рост одного-двух видов грибов (35, 38, 48).

Интенсивность антагонизма бактерий к микромицетам зависит от нескольких факторов:

1) от самой культуры-антагониста. Поэтому их действие на тест-культуру гриба избирательное;

2) от источника азота и углерода в окружающей среде. Вероятно, наиболее сильно антагонизм будет проявляться на первых этапах разложения растительных остатков, особенно с высоким содержанием белкового азота, подвергающегося аммонификации.

По мере накопления нитратного или нитритного азота в среде число культур бактерий, обладающих антагонизмом к фитопатогенным грибам, сокращается. Однако культуры, сохранившие эту физиологическую функцию, дают большие зоны угнетения роста грибов.

На взаимоотношения микробов-антагонистов с фитопатогенными микромицетами большое влияние оказывает наличие источника углеродного питания. Из одиннадцати изученных источников углерода по результатам метода диффузии в агар (табл. 2) две культуры (38, 4І) проявили антагонизм на маните, три (35, 57, 59) - с галактозой, четыре (25, 41, 38, 57) - с глюкозой, шесть (25, 41, 43, 48, 49, 57, 58) - с крахмалом, пять (20, 25, 26, 41, 59) - с мальтозой, одна - с сахарозой и рамнозой, три (35, 41, 44 ) - с сорбитом, три (43, 48, 58 ) - с лактозой, четыре (41, 43, 58, 59 ) - с фруктозой.

Это показывает, что наиболее сильно проявляется антагонизм при наличии в окружающей среде крахмала, глюкозы, фруктозы и мальтозы.

Культуры 27, 28, 29, 30, 31, 32 проявили антагонизм только на отдельных источниках углерода, но давали очень большие зоны (7-11 мм) угнетения роста грибов фитопатогенов. Наиболее активным антагонистом к фитопатогенным микромицетам является культура бактерий 41. Она обладает антибиотической активностью при использовании многих источников углерода, т.е. характеризуется высокой адаптационной способностью к источникам азота (что было показано выше) и к источникам углерода. Эта культура, а также бактерии 58, 59 представляют интерес для биотехнологического производства и приготовления микробного препарата для уменьшения численности фитопатогенных микромицетов в почве под льном и снижения их токсического действия за счет накопления метаболитов грибов и отчасти связанного с этим почвоутомления. Целесообразно использовать для этих целей и культуры 27, 28, 29, 30, 31, 32, высокоактивные при определенных условиях.

Восстановление плодородия «утомленной» почвы, как известно, достигается внесением удобрений, введением севооборотов и известкованием. Одним из перспективных и экологичных приемов регулирования взаимоотношений и поддержания гомеостаза микробных сообществ, как приведено выше, является обогащение почвы микробами-антагонистами фитопатогенных микромицетов. Если учесть, что состав микроми-цетов в ризосферной почве льна весьма разнообразен (их выделено 74 изолята), и среди них встречаются не только фитопатогенные и условно фитопатогенные грибы, но и сапрофиты (табл. 3), то все они могут принимать участие своими метаболитами в создании токсикоза почв. Поэтому крайне важно регулирование не только численности микромицетов, но и их состава в почвах.

Таблица 2

Влияние источников углерода на антагонизм бактерий к фитопатогенным грибам

Источник углерода Номера бактерий-антагонистов к грибам

Манит 38, 41

Г алактоза Зб, б7, б9

Глюкоза 2б, 27, 28, 29, 38, 41, б7

Крахмал 2б, 41, 43, 48, 49, б7, б8

Мальтоза 20, 2б, 2б, 27, 28, 29, 41, б9

Сахароза 30, 31, 32, 41

Рамноза 41

Ксилоза 43, 49, б9

Сорбит Зб, 41, 44

Лактоза 43, 48, б8

Фруктоза 41, 43, б8, б8

Таблица 3

Состав микромицетов ризосферы льна на серых лесных почвах

Грибы 0 1 2 3 4

1 2 3 4 б б

Alternaría tenuis + + +

Aspergillus versicola + + +

Aspergillus awamorii + + +

Aspergillus fumigatus + + + +

Chaetomium globosum + + + + +

Chaetomium erectum + + +

Chaetomium funicola + + +

Cladosporium elegantulum + + +

Dematium pullulans + + + + +

Fusarium oxysporum + +

б4

Окончание табл. З

1 2 3 4 б б

Fusarium lini +

Gymnoascus setosus + + +

Mycogone nigra + + + + +

Mucor sp. + +

Penicillium chrisogenum + + + +

Penicillium brevi-compactum + + +

Stachybotrys atra + + + + +

Stachybotrys alternans + + + + +

Trichoderma lignorum + + + +

Trichoderma viridis + + + +

Verticillium dahlie +

Примечание: 0 - серая лесная почва «Сад Мичуринцев» НГАУ Новосибирской области; 1-2 - серая лесная почва ТГСХОС (1 - май, 2 - сентябрь); 3-4 - серая лесная почва поселка Ключи Томской области (3 - май, 4 - сентябрь).

Выводы

1. В почве под льном развивается большое число (20 % от выделенных изолятов) бактерий-антагонистов фитопатогенных грибов. Однако заметные зоны угнетения микромицетов дают только 5% от всех изолятов.

2. Антагонизм бактерий к фитопатогенным микромицетам зависит от источника азота и углерода в окружающей среде. Антагонистическая активность бактерий усиливается при наличии в среде белкового или аммонийного азота, крахмала, глюкозы и мальтозы.

Литература

1. Красильников, H.A. Микроорганизмы почвы и высшие растения I H.A. Красильников. - М.: Изд-во АН СССР, 1958. - 462 с.

2. Clark, F.E. Soil Microorganisms and Plant Roots I F.E. Clark II Advancis in Agronomy. - 1940. - Vol. 1. -P. 241-247.

3. Lochhead, A.G. Soil Microbiology I Lochhead, A.G. II Annal Review Microbiol. - 19б2. - Vol. б. - P. 11б.

4. Macura, J. Some Biological and Ecological Aspects of the Rhizosphere Effect I J. Macura II Folia microbiolo-gica. - 1971. - Vol. 1б. - № 4. - P. З28-ЗЗб.

б. Егоров, Н.С. Выделение микробов-антагонистов и методы учета их антибиотической активности I

Н.С. Егоров. - М., 1957. - 75 с. б. Возняковская, Ю.М. Агрономическая микробиология I Ю.М. Возняковская; под ред. Г.С. Муромцева. -

Л.: Колос, 1976. - 2З0 с.

бб