CC BY
24
УДК 632.981.11 + 632.937.1.01/.07
Минич М.В., Бехбудзадa Н.Б., Журавлёва А.С., Шагаев А.А., Горюнова О.Б., Марквичёв Н.С.
ФОРМИРОВАНИЕ БИОЦЕНОЗА В ПРИКОРНЕВОЙ ЗОНЕ ОГУРЦА ПУТЁМ ВНЕСЕНИЯ СУХИХ МИКРООРГАНИЗМОВ В МИНЕРАЛЬНУЮ ВАТУ
Минич Мария Владимировна, магистр 1 курса факультета биотехнологии и промышленной экологии, e-mail: [email protected];
Журавлёва Александра Сергеевна, студентка 4 курса факультета биотехнологии и промышленной экологии
Бехбудзаде Нурлан Башир оглы, аспирант 3 курса факультета биотехнологии и промышленной экологии
Шагаев Антон Александрович, аспирант 2 курса факультета биотехнологии и промышленной экологии
Горюнова Ольга Борисовна, к.т.н., генеральный директор ООО «БИОМ-ПРО»
Марквичёв Николай Семёнович, к.т.н., доцент кафедры биотехнологии;
Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева,
125480, Москва, ул. Героев Панфиловцев, д. 20
В данной работе представлены результаты по внесению сухих форм Lactobacillus plantarum, Trichoderma viride, Pseudomonas fluorescens в минеральную вату с целью создания биоценоза в прикорневой зоне огурца. Результаты показали, что T. viride, Ps. fluorescens распространяются по всему субстрату и оставались в нём в течение всего эксперимента. Распространение L. plantarum не произошло, а концентрация снизилась. Посторонняя фитопатогенная микрофлора была обнаружена в крайне низких концентрациях. Ключевые слова: Экссудаты, микроорганизмы, биоценоз, минеральный субстрат,
THE FORMATION OF BIOCENOSIS IN THE ROOT AREA OF CUCUMBERS BY INTRODUCING DRY MICROORGANISMS IN MINERAL WOOL
Minich M.V., Bekhbudzada N.B, Zhuravlyova A.S., Shagaev A.A., Goryunova O.B., Markvichev N.S. D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia
This paper deals with the introduction of dry forms of Lactobacillus plantarum, Trichoderma viride, Pseudomonas fluorescens to mineral wool in order to create a biocenosis in the root zone of cucumber. The results showed that T. viride, Ps. fluorescens spread throughout the substrate and remained in it through the whole experiment, while L. plantarum did not spread and its concentration fell. Extraneous phytopathogenic microflora was found in extremely low concentrations.
Keywords: Exudates, microorganisms, biocenosis, mineral wool
Известно, что растения в ризосферу выделяют ] особые вещества — экссудаты. Для каждого вида ( растений и условий его выращивания их состав ] варьируются, но в большинстве своём они i представляют различные продукты метаболизма растений: органические кислоты (лимонная, < янтарная, фумаровая), дисахариды, глюкоза, ] фруктоза, малые количества аминокислот[1]. ] Количество выделяемых экссудатов также может < различаться, однако может достигать 20% от ] производимых растением органических веществ.
Некоторые исследования показывают, что экссудаты не всегда полезны для самих растений. Исследования показали, что рост огурца < ингибировался его собственными экстрактами корней и корневыми экссудатами, но улучшался при удалении этих веществ из ризосферы[2], а обработка ] листьев огурца экссудатами привело к уменьшению их проводимости[3]. Зачем же тогда растениям ] тратить свои ресурсы и выделять в свою ризосферу подобные вещества? i
Ответ заключается в микроорганизмах, растущих ] в почве. Экссудаты являются прекрасным ] субстратом для потребления, причём, их состав и концентрация напрямую влияет на структуру микробных сообществ прикорневой зоны. [4] В свою ] очередь микроорганизмы при потреблении экссудатов способны оказывать помощью растению:
широко известен симбиоз клубеньковых бактерий и бобовых культур, где растений снабжают бактерий питательными веществами, а микроорганизмы фиксируют молекулярный азот, обогащая им почву. Также микроорганизмы могут образовывать соединения, стимулирующие рост растений, такие как индолилуксусная кислота. Стоит отметить, что потреблять экссудаты способны не только «положительные» или «нейтральные» для растения микроорганизмы, но также и фитопатогены. Экссудация позволяет растениям оберегать себя от действия фитопатогенной микрофлоры, которая не будет тратить свои ресурсы на атаку растения, пока есть более доступный источник питания. Однако в моменты стрессовых ситуаций растение перестаёт выделять экссудаты, из-за чего фитопатогены начинают атаковать растение.
В настоящее время в теплицах ушли от использования обычной земли, а применяют маты на основе минеральной ваты. Особенно хороша минеральная вата за счёт своих свойств: прекрасное впитывание воды, неорганическая основа, возможность многократного использования и стерильность. Однако при росте растения в настоящих условиях полную стерильность поддерживать невозможно, ризосферная микрофлора при выделении экссудатов непременно будет развиваться, потому, если не контролировать
процесс, то это может привести к появлению и фитопатогенов.
Решить эту проблему возможно, заранее создав биоценоз в субстрате на стадии производства мата путём внесения в него микроорганизмов, которые необходимы человеку. Ранее была разработана технология внесения микроорганизмов в минеральные маты. [5]
Целью нашей работы было изучить возможность влияния на создание биоценоза в прикорневой зоне огурца путём внесения сухих микроорганизмов в минеральную вату на стадии производства субстрата.
На основании проанализированной
литературы[6], а также данных о применимых в сельском хозяйстве микроорганизмов, были выбраны следующие объекты исследования: Lactobacillus plantarum, Trichoderma viride, Pseudomonas fluorescens. Данные сухие микроорганизмы были внесены в мат фирмы Grodan на различную глубину: P. fluorescens вносились на 2 см сверху, T.viride в середину мата, L. plantarum— на 2 см снизу. Далее маты напитывались минеральным раствором и сверху помещали двухнедельную рассаду гибрида огурца сорта Атлет, выращенную в минеральный кубиках, по 3 на один мат. Эксперимент проводился на экспериментальном участке Владимирском тепличном комбинате. В течение 5 недель маты разрезали как показано на рисунке 1, с разных точек отбирали пробы и проводили микробиологический анализ. Полученные образцы оценивали качественно, выкладывая на агаризованную питательную среду в чашки Петри. Использовали питательные среды Чапек с антибиотиком, Кинг, L-arap с нистатином.
Рисунок 1 Мат с огурцом в разрезе
В эксперименте изучали распределение внесённой микрофлоры во времени, а также фиксировали проявление посторонней микрофлоры, в том числе патогенной.
Результаты эксперимента приведены на рисунках 2. Крестиками на графиках обозначено, что была обнаруженная посторонняя фитопатогенная микрофлоры, в частности, Fusarium sp.
Верх мата
100
so
0 12 3 4
B|KMrt, Herein
Середина мага
100
о 1 2 3 4 S
Время, недели
Hin мата
<1
■
-щ -- •
0 113 4 5
Вр€мя недели
• ^гдомч •TYjrhfttenrirvjT bie *¿flFtojn■ '-о /V.'i
Рисунок 2 Графики зависимости процентного содержания микрофлоры прикорневой зоны огурца во времени в разных частях мата
Как видно на графиках, Trichoderma viride и Pseudomonas с первой недели начали распространяться на весь объём мата, причём, содержание T.viride не опускалось ниже 20% от общей микрофлоры ризосферы, процент Ps.
fluorescens к третьей неделе начал снижаться Молочнокислые микроорганизмы были обнаружены только в нижней части мата и течении эксперимента имели низкий проент содержания. С третьей недели в различных частях были обнаружены фитопатогенные микроорганизмы Fusarium sp., однако в единичных количествах, а на корневой системе растения они не были обнаружены
Таким образом можно сделать вывод, что там удалось повлиять на образование биоценоза в ризосфере огурца путём внесения микроорганизмов в минеральную вату, а также поддержать этот биоценоз на протяжении всего эксперимента.
Список литературы
1. Кравченко Л.В. видовые особенности состава корневых выделений растений и его изменение в ризосфере под влиянием почвенной микрофлоры / Кравченко Л.В., Шапошников А.И., Макарова Н.М., Азарова Т.С., Львова К.А., Костюк И.И., Тихонович И.А. // Сельскохозяйственная биология - 2011. - № 3 - С.71-75.
2. Asao T. Decrease of yield of cucumber by nonrenewal of the nutrient hydroponic solution and its
reversal by supplementation of activated charcoal / Asao T., Umeyama M., Ohta K., Hosoki T., Ito N., Ueda H. // Journal of the Japanese Society for Horticultural Science - 1998. - Т. 67 - № 1 - С.99-105.
3. Yu J.Q. Effects of root exudates and aqueous root extracts of cucumber (Cucumis sativus) and allelochemicals, on photosynthesis and antioxidant enzymes in cucumber / Yu J.Q., Ye S.F., Zhang M.F., Hu W.H. // Biochemical Systematics and Ecology -2003. - Т. 31 - № 2 - С.129-139.
4. Broeckling C.D. Root exudates regulate soil fungal community composition and diversity / Broeckling C.D., Broz A.K., Bergelson J., Manter D.K., Vivanco J.M. // Applied and Environmental Microbiology - 2008. - Т. 74 - № 3 - С.738-744.
5. Патент RU 155135 U1 МПК7 H A01G 31/02. Мат для гидропоники. Горюнова О. Б., Марквичев Н. С.; заявитель и патентообладатель Горюнова О. Б., Марквичев Н. С. Опубликовано: 2015.09.20
6. Минич М.В. Исследование влияния обработки семян пшеницы суспензией Lactobacillus plantarum / Минич М.В., Бехбудзада Н.Б., Шагаев А.А., Марквичев Н.С. - 2019. - Т. 5.
