CC BY
14УДК 633.8:631.5:631.53.04
ДИНАМИКА МИКРОБОЦЕНОЗА СЕМЯН ШАЛФЕЯ МУСКАТНОГО (SALVIA SCLAREA) ПРИ ДЛИТЕЛЬНОМ ХРАНЕНИИ
Баглаева Л. Ю.
Южный филиал Национального университета биоресурсов и природопользования Украины «Крымский агротехнологическийуниверситет», Симферополь, Vorticella55@mail.ru
Изучен количественный состав микробоценоза семян шалфея мускатного урожаев разных лет. Установлен видовой состав микромицетов-эпифитов. Показано, что при долговременном хранении происходит закономерная смена структуры микофлоры семян, снижается доля условно-патогенных микромицетов.
Ключевые слова: эпифитная микрофлора, микромицеты, семена, шалфей мускатный.
ВВЕДЕНИЕ
Семена растений, особенно культурных, в течение длительного времени могут существовать не как репродуктивный орган, а как отдельный организм. При этом на их поверхности формируется очень специфический и достаточно устойчивый микробоценоз. Микроорганизмы и семена пребывают в постоянных симбиотических и антагонистических взаимоотношениях, которые до конца еще не изучены. Часто нельзя провести четкую границу между симбиотической и паразитической природой некоторых микроорганизмов, которые ранее считались строго фитопатогенными. В связи с этим возникает термин «условный патоген», который подразумевает способность в некоторых случаях переходить от одного экологического типа взаимодействий к другому [7, 8]. Многие эпифиты являются условными патогенами растений, что является веской причиной ухудшения посевных качеств семян при неправильном хранении. В целом динамика микрофлоры семян в процессе хранения изучена слабо, данные по этому вопросу весьма немногочисленны.
Микробоценоз поверхности семян активно развивается в период их набухания и прорастания, в течение которого микроорганизмы распространяются по поверхности всех вегетативных органов. Проращивание семян в стерильных условиях позволило установить, что эпифиты семян полностью определяют качественный и количественный состав ризопланы (поверхности корней) и филлосферы (поверхности листьев) [9].
Шалфей мускатный (Salvia sclarea L.) - ценная эфиромасличная культура. В списках приоритетных для Крыма эфиромасличных культур он стоит под номером 1 вследствие высокой рентабельности выращивания. Доход с 1 га - 5-7 тыс. грн., стоимость эфирного масла, идущего на экспорт, - 30 долларов за 1 кг. Шалфей мускатный является прекрасным медоносом, поэтому возделывать это растение экономически выгодно.
Узким местом агротехники шалфея мускатного является семеноводство: всхожесть семян зависит от условий созревания и сильно варьирует по годам - от 30
© 2011 Ekosistemy, ikh Optimizatziya i Okhrana, 4: 43-50.
Published by V. I. Vernadskiy Taurida National University, Simferopol, Ukraine.
до 80% [3]. Стоимость семян всегда очень высока и составляет около 30% всех затрат. При хранении посевные качества семян шалфея снижаются очень незначительно - на 1-2% ежегодно [2]. В связи с этим возникает проблема долговременного хранения семян шалфея мускатного при сохранении их высоких посевных качеств. При длительном хранении одной из основных причин снижения посевных качеств семян является обильное обсеменение их поверхности микроорганизмами. Следовательно, микрофлора семян является показателем их здоровья [4, 7].
В связи с изложенным выше было предпринято настоящее исследование, целью которого явилось изучение динамики некоторых компонентов микробоценоза семян селекционных партий при различных режимах их длительного хранения.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
В ходе исследований в период с 2003 по 2010 гг. изучались эпифитная микрофлора и посевные качества семян шалфея мускатного сорта Симферопольский урожаев разных лет при различных режимах долговременного хранения. Семена шалфея урожаев 1999, 2001, 2002, 2003 гг. были заложены на хранение при температуре 18-20° С в октябре 2003 г., а семена урожая 2005 г. заложены на хранение в октябре 2005 г. При закладке и в процессе хранения анализировались следующие признаки:
1) Лабораторная всхожесть и энергия прорастания. Увлажненные семена проращивались в стерильных чашках Петри при температуре 20° С в течение двух недель. Количество проросших семян учитывали через день. По этим данным определялась энергия прорастания (на 3-и сутки) и всхожесть семян (на 10-е сутки);
2) Интенсивность плесневения. На 14-е сутки проращивания анализировались оставшиеся непророщенными семена и матрасики из фильтровальной бумаги, на которой производилось проращивание. Площадь плесневения оценивалась визуально в процентах к площади матрасика;
3) Исходные численность и состав эпифитной микрофлоры, которые определялись путем посева смывов с семян на плотные питательные среды МПА и крахмало-аммиачный агар.
Культивирование микроорганизмов проводилось в термостате в темноте при 28° С в течение 7-14 суток. Видовой состав выделенных микромицетов анализировался по Определителю грибов [5, 6]. Опыты проводились в 20-кратной повторности. Полученные данные обработаны по программе ЛКОУЛ.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Изменение количества и состава эпифитных микроорганизмов на семенах шалфея при хранении. Один из важнейших параметров микробоценоза - общее микробное число (ОМЧ) семян (количество микроорганизмов на поверхности 1 грамма семян). Исследования показали, что наибольшее микробное число у самых молодых семян (урожая 2003 и 2005 гг.), наименьшее - у самых старых (1999 г.) (табл. 1).
Таблица 1
Изменение общего микробного числа семян шалфея мускатного при длительном хранении
Год урожая семян Общее микробное число
2003 г. -при закладке на хранение в том числе при закладке на хранение в 2003 г. 2005 г. 2010 г.
бактерии мицели-альные грибы дрожжи
1999 44000 23000 21000 0 36600 19000
2001 187000 170000 16000 1000 94000 44600
2002 392000 387000 5000 0 116300 53000
2003 1940000 1034800 59000 2000 1516700 156000
2005 - 1460000 760000
В составе микробоценоза семян шалфея преобладали бактерии. Доля мицелиальных грибов составляла от 1,2 до 47,7% (табл. 1).
При хранении происходило уменьшение общего микробного числа. Так, на 1 грамме семян урожая 2003 г. при закладке на хранение было около 2 млн. микроорганизмов, через два года их количество уменьшилось на 20%, а через семь лет - в 12 раз. Общее микробное число на семенах урожая 2002 г. за семь лет уменьшилось в 7 раз, урожая 2001 г. - в 4 раза. Только на семенах урожая 1999 г. число микроорганизмов снизилось всего в 2,3 раза. Это явилось следствием того, что семена 1999 г. на момент закладки опыта уже хранились 4 года, в течение этого срока численность микроорганизмов могла уменьшиться в несколько раз.
Влияние плесневения на посевные качества семян шалфея. Проращивание семян в стерильных условиях без предварительной поверхностной стерилизации показало, что они в значительной степени инфицированы спорами мицелиальных грибов, которые образуют многочисленные колонии на матрасиках из фильтровальной бумаги и мертвых семенах.
Учет площади очагов плесневения позволил сделать предварительное заключение о том, что наиболее инфицированы грибной микрофлорой семена урожая 1999 г. (плесневый газон на 14-е сутки покрывал в среднем 76% площади чашки Петри), в меньшей степени - семена урожая 2001 и 2003 гг. (площадь плесневого газона составила 36 и 44% соответственно). Минимальное плесневение наблюдалось у семян урожая 2002 г. (11%). Сопоставление интенсивности плесневения и основных посевных качеств семян показало, что показатели энергии прорастания и всхожести находятся в обратной зависимости от интенсивности плесневения (табл. 2).
Так, семена урожая 1999 г. характеризовались наименьшей всхожестью (26%) и наибольшей интенсивностью плесневения (76%). Высоким посевным качествам семян урожая 2002 г. (всхожесть 67%) соответствовала низкая интенсивность плесневения (11%). Наибольшее количество плесеней (от 3 до 47%) появлялось на
семенах, сформированных в годы с большим количеством осадков - 1999 и 2003 гг. На семенах 2002 г. доля плесеней составила около 1%.
Результаты исследований предыдущих лет свидетельствуют о том, что отдельные микокомпоненты микробоценоза сильно ингибируют прорастаниие семян шалфея [1]. Следовательно, можно утверждать, что численность и активность микромицетов, обитающих на поверхности семян, является одним из существенных показателей их здоровья.
Таблица 2
Взаимосвязь плесневения и посевных качеств семян шалфея (показатели 2009 г.)
Год урожая семян Интенсивность плесневения, % Энергия прорастания, % Всхожесть, %
1999 76 15 26
2001 36 38 44
2002 11 59 67
2003 44 19 31
2005 32 55 61
НСР 17,9 11,7 8,5
Динамика микокомпонента микробоценоза семян шалфея при хранении.
Изучение динамики грибного компонента микрофлоры показало, что чем старше семена, тем ниже видовое разнообразие плесеней.
Закладка семян шалфея на хранение проводилась в 2003 г. Более старые семена (урожая 1999, 2001, 2002 гг.) уже хранились у производителя, и состав микофлоры в год сбора семян у них не определялся. При закладке на хранение наибольшее видовое разнообразие плесеней наблюдалось у самых молодых семян урожая 2003 и 2005 гг. - 12 и 11 видов соответственно. В 2010 г. (через 5-7 лет хранения) на семенах осталось по 5 видов микромицетов. Семена урожая 2002 г. при закладке несли споры 10 родов, через семь лет их них осталось 4 рода, на семенах урожаев 2001 и 1999 г. были споры 7 и 4 родов, к 2010 г. из них жизнеспособными оказались 4 и 3 рода соответственно (табл. 3).
Из списка микромицетов, выделенных с поверхности семян шалфея мускатного (всего 29 видов) 15 видов являются исключительно сапрофитами (52%), 14 видов -условные патогены растений (48%). Последние в почве и на поверхности органов живых растений могут длительное время питаться сапрофитно, но в определенных условиях (например, повреждение покровных тканей, снижение иммунитета организма) проникают внутрь растения, переходя к паразитическому образу жизни и вызывая микозы. Облигатные сапрофиты фитопатогенами не являются и развиваться могут только на мертвых семенах и других органических субстратах, в том числе, и на фильтровальной бумаге.
Представители патомикрофлоры, вызывающие черную гниль корней шалфея мускатного (Fusarium, Thielaviopsis basicola), среди эпифитных плесеней не обнаружены.
Среди представителей микромицетов преобладали плесени, относящиеся к родам Alternaria, Penicillium, Aspergillus, Rhizopus. Они относятся к категории
«плесеней хранения», поскольку чаще всего встречаются в хранилищах и при правильном хранении ущерба не наносят.
Таблица 3
Изменение состава микофлоры семян шалфея мускатного после длительного хранения
Год ТЗттгг Экофизиологи- Год учета
урожая Род Вид ческая группа
семян 2003 2010
Rhizopus Rh. stolonifer Усл. патоген + +
1 999 Aspergillus A. niger Сапрофит + +
1 У У У Penicillium P. notatum Сапрофит + -
Chaetomella Chaetomella sp. Сапрофит + +
Всего 4 3
Rhizopus Rh. nigricans Усл. патоген + +
Myxothrichum M. chartarum Сапрофит + +
Chaetomium Ch. globosum Сапрофит + +
2001 Alternaria A. alternata Усл. патоген + -
Cladosporium C. herbarum Сапрофит + -
Aspergillus A. niger Сапрофит + -
Moniliopsis M. alderholdii Сапрофит + +
Всего 7 4
Rhizopus Rh. orizae Усл. патоген + +
Dipodascus D. albidum Сапрофит + +
Rosellinia R. mammiformis Сапрофит + -
Dactylaria D. candida Сапрофит + -
2002 Aspergillus А. niger Сапрофит + -
Botrytis Botrytis sp. Усл. патоген + -
Botryosporium B. diffusum Сапрофит + -
Penicillium P. notatum Сапрофит + +
Alternaria A. alternata Усл. патоген + +
Cryptococcus C. laurentii Усл. патоген + -
Всего 10 4
Rhizopus Rh. stolonifer Усл. патоген + +
Mucor M. mucedo Усл. патоген + -
Pezizella P. conori Сапрофит + -
Rosellinia R. mammiformis Сапрофит + +
Penicillium P. chrysogenum Сапрофит + +
Alternaria A. gossipii Усл. патоген + +
2003 Aspergillus A. nidulans Сапрофит + +
Botryosporium B. diffusum Сапрофит + -
Botrytis Botrytis sp. Усл. патоген + -
Geotrichum G. candidum Усл. патоген + -
Stemphyllium S. botryosum Усл. патоген + -
Rhizoctonia R. violaceae Усл. патоген + -
Всего 12 5
Продолжение таблицы 3
Год учета
2005 2010
+ +
+ +
+ -
+ -
+ -
+ -
+ -
+ +
+ +
+ +
+ -
11 5
Год урожая семян
Род
Вид
Экофизиологи-ческая группа
2005
Alternaria
Aspergillus
Botryosporium
Cladosporium
Doratomyces
Nigrospora
Penicillium
Rhizopus Mucor Trichoderma Verticillium
A. alternata
A. niger
B. diffusum
C. herbarum
D. purpureofuscus N. orizae
P. notatum Rh. stolonifer M. mucedo T. koningii V. albo-atrum
Усл. патоген Сапрофит Сапрофит Сапрофит Усл. патоген Усл. патоген Сапрофит Усл. патоген Усл. патоген Сапрофит Усл. патоген
Всего
Обращает на себя внимание тот факт, что на молодых семенах разнообразие мицелиальных грибов богаче, чем на более старых. Семена урожая 1999 г. несут споры только 4-х видов микромицетов. На семенах 2001 г. обнаружены 7 видов, 2002 г. - 10 видов, 2003 г. - 12 видов, 2005 г. - 11 видов (табл. 3).
Микромицеты, обнаруженные на самых старых семенах относятся к категории «плесеней хранения» - это Rhizopus, Aspergillus, Penicillium, Chaetomium. Более молодые семена несут на своей поверхности представителей «полевых плесеней», таких как Dipodascus, Botrytis, Botryosporium, Geotrichum, Rhizoctonia. Вероятно, в процессе хранения происходит освобождение семян от грибной микрофлоры и, в первую очередь, этот процесс происходит за счет элиминации видов этой последней группы.
При хранения семян меняется не только количественный состав микофлоры семян, но и структура экофизиологических групп. Если в годы закладки опыта на семенах урожая 2003 и 2005 гг. доля условно-патогенных микромицетов превышала долю сапрофитов, то после хранения соотношение изменилось в пользу последних. Так, на семенах урожая 1999 и 2001 гг. доля условно-патогенных грибов составляет 25-30% состава микофлоры, на более молодых семенах - от 40 до 60% (рис. 1).
w 5 -1
о 5
Ü 4 -«
о 3 -
Ö 24
& 0
1999
2001
2002
2003
2005
□ Сапрофит Щ Условный патоген
Рис. 1. Динамика структуры эпифитной микофлоры семян шалфея мускатного при долговременном хранении (учеты 2010 г.)
Следует отметить, что при влажности семян на уровне или выше критической (при наличии свободной влаги) начинается интенсивный рост и развитие практически всех групп микроорганизмов, в том числе и фитопатогенов. Микроскопические грибы, поражая семя, внедряются в его внутренние ткани и не только разрушают клетки, но и убивают зародыш и проросток продуктами своей жизнедеятельности. Даже вялое плесневение, особенно в период послеуборочной обработки семян при слабом развитии микроорганизмов, может привести к полной потере их всхожести, особенно при длительном хранении. При соблюдении режима хранения семян количество видов плесневых грибов-эпифитов, в том числе и условно-патогенных уменьшается.
ВЫВОДЫ
1. При возрастании интенсивности плесневения семенного материала показатели энергии прорастания и всхожести семян щалфея мускатного (Salvia sclarea L.) сорта Симферопольский, характеризующие их посевные качества, достоверно снижаются.
2. В составе микробоценоза семян шалфея мускатного преобладают бактерии, доля мицелиальных грибов среди представителей эпифитной микрофлоры составляет от 1,2 до 47,7%.
3. На семенах шалфея мускатного урожаев разных лет обнаружено 29 видов микромицетов, 14 из которых являются условными патогенами растений.
4. Среди микромицетов-эпифитов больше всего мукоровых грибов (порядок Mucorales), а также представителей родов Myxothrichum, Aspergillus и Penicillium.
5. Микромицеты родов Rhizopus, Aspergillus, Penicillium, Chaetomium, обнаруженные на самых старых семенах шалфея, относятся к категории «плесеней хранения». На поверхности молодых семян находятся споры представителей «полевых плесеней»: Dipodascus, Botrytis, Botryosporium, Geotrichum, Rhizoctonia.
6. При длительном хранении в условиях пониженной влажности происходит закономерное изменение структуры микробоценоза семян шалфея мускатного -снижается общее микробное число, исчезают полевые плесени, уменьшается доля условно-патогенных грибов, что лежит в основе сохранения посевных качеств семенного материала.
Список литературы
1. Баглаева Л. Ю. О проявлениях антагонизма при проращивании семян шалфея мускатного / Л. Ю.
Баглаева // Науковi пращ Поденного фшалу Нащонального ушверситету бюресурсш i
природокористування Украши «Кримський агротехнолопчний утверситет».
Сшьськогосподарсью науки. - ^мферополь, 2009. - Вып. 118. - С. 147-153.
2. Баглаева Л. Ю. Динамика эпифитной микрофлоры семян шалфея мускатного при длительном
хранении / Л. Ю. Баглаева, С. А. Кузнецов // Научные труды Южного филиала «Крымский
агротехнологический университет» Национального аграрного университета.
Сельскохозяйственные науки. - Симферополь, 2008. - Вып. 105. - С. 82-87.
3. Баглаева Л. Ю. Динамика параметров качества семян шалфея при длительном хранении / Л. Ю.
Баглаева, С. А. Кузнецов, В. Н. Чуниховская // Научные труды Южного филиала «Крымский
агротехнологический университет» Национального аграрного университета. Сельскохозяйственные науки. - Симферополь, 2005. - Вып. 89. - С. 84-92.
4. Бартон Л. Микрофлора, как фактор долговечности семян / Л. Бартон // Сельское хозяйство за рубежом. - 1963. - №6. - С. 37-43.
5. Визначник грибiв Украши. - Т. II. Аскомщети / [Шд ред. Д. К. Зерова]. - К.: Наукова думка, 1969. - 516 с.
6. Визначник грибш Украши. - Т. III. Незавершен гриби / [Шд ред. Д. К. Зерова]. - К.: Наукова думка, 1971. - 690 с.
7. Кристенсен К. М. Микрофлора и ухудшение качества семян / К. М. Кристенсен // Жизнеспособность семян. - М.: Колос, 1978. - С. 63-93.
8. Строна И. Г. Задачи научных исследований по улучшению качества семян при воздействии на них микроорганизмов и обеззараживающих препаратов / И. Г. Строна // Влияние микроорганизмов и протравителей на семена. - М.: Колос, 1972. - С. 5-10.
9. Тарасенко А. А. Морфологические и физиологические свойства эпифитных микроорганизмов, выделенных с поверхности семян и проростков кукурузы / А. А. Тарасенко // Рост растения и пути его регулирования. - М.: Колос, 1976. - С. 95-103.
Баглаева Л. Ю. Динамжа мжробоценозу насшня шавлil мускатного (Salvia sclarea) при тривалому збер^анш // Екосистеми, 1х оптимiзацiя та охорона. ймферополь: ТНУ, 2011. Вип. 4. С. 43-50.
Вивчено кшьюсний склад мшробоценоза насшня шавлй мускатно! урожа1в рiзних рокв. Встановлений видовий состав мжромщепв-етфтв. Показано, що при довготривалому збертанш вщбуваеться закономерна змша структури мжофлори насiння, знижуеться частка умовно-патогенних мiкроорганiзмiв.
Ключовi слова: етфггна мжрофлора, мжромщети, насiння, шавл1я мускатна.
Baglaeva L. Yu. Dynamics of seed microbiocenosis of clary (Salvia sclarea) at the prolonged storage // Optimization and Protection of Ecosystems. Simferopol: TNU, 2011. Iss. 4. P. 43-50.
Quantitative composition of seed microbiocenosis of clary were studied for several years harvest. The list of species micromycets-epiphytes was set. It was shown that there was an appropriate change of micoflora seed structure during a long-term storage, the part of conditionally-pathogenic microorganisms decreased. Key words: epiphytic microflora, seeds, clary.
Поступила в редакцию 07.09.2011 г.
