CC BY
57
УДК 621.039.75
А.А. Шагаев*, В.В. Соколова, А.А. Самородова, Т.В. Балабанова, Е.Н. Дмитриева, Н.С. Марквичёв
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия 125480, Москва, ул. Героев Панфиловцев, д. 20, корп. 1 * e-mail: shagaev.anton.94@ mail.ru
ИССЛЕДОВАНИЕ РОСТА TRICHODERMA VIRIDE И FUSARIUM OXYSPORUM НА ТВЁРДЫХ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИХ СРЕДАХ, СОДЕРЖАЩИХ ЭКССУДАТЫ РАСТЕНИЙ ОГУРЦА
В проведённом исследовании был изучен процесс метаболизма экссудатов огурца сорта Атлет гибрида F1 фитопатогенным грибом Fusarium oxysporum и его антагонистом грибом Trichoderma viride. Также, была определена минимальная концентрация экссудатов, при которой происходит развитие микроорганизмов.
Ключевые слова: метаболизм; экссудаты огурца; концентрация
Корневые выделения - экссудаты - характерны растениям на протяжении всего периода их развития. Под экссудатами, как правило, понимают органические и неорганические вещества, которые растение выделяет в процессе своей жизнедеятельности. Растения выделяют в ризосферу большое количество высоко- и низкомолекулярных веществ органической природы, состоящих из органических кислот, сахаров, аминокислот, полисахаридов, пептидов и ферментов. Многие продукты секреции (особенно органические кислоты, сахара и аминокислоты) являются легкодоступными источниками питания для микроорганизмов [1,2]. Однако растения секретируют не только метаболизируемые микроорганизмами соединения, но и токсичные(фитонциды), концентрация которых падает по мере удаления от корня. Организмы, обладающее резистентностью к фитонцидам, получили возможность обитать по соседству с корневой системой растения. Таким образом, вокруг корней возникает специфическая микрофлора, которая меняется по градиенту концентраций метаболитов, диффундирующих из корней [3]. Исходя из этого, было принято решение исследовать метаболизм экссудатов корневой системы двумя микроорганизмами, способных по-разному воздействовать на растение. Один из них Fusarium oxysporum - фитопатоген, вызывающий фузариозное увядание, другой, Trichoderma viride, проявляет антагонистические свойства по отношению к фитопатогенам, в том числе за счёт выделения биологически активных веществ [4]. Поскольку в реальных условиях ризосферные микроорганизмы развиваются поверхностно, возникла потребность в изучении их роста на агаризованных средах, содержащих экссудаты в качестве единственного источника питания.
Для получения экссудатов, растения огурца сорта Атлет гибрида F1 выращивали в стерильных условиях в пробирках на 30 мл. Для этого в пробирку помещали фильтровальную бумагу, сложенную в гармошку (2*10 см), вносили 25 мл минерального раствора, закрывали ватными
пробками и автоклавировали при 1 ати в течение 30 минут. Состав минерального раствора на литр среды (г.): Ca(N03)2 - 0.6963, KNO3 - 0.5407, NH4NO3 -0.0492, K2SO4 - 0.1269, KH2PO4 - 0.17, Mg(NO3)2 -0.2223, MnSO4 - 0.0017, ZnSO4 - 0.0015, CuSO4 -0.0003, H3BO3 - 0. 0028. Семена огурца предварительно простерилизованные 96% спиртом вносили в подготовленные, охлажденные до комнатной температуры пробирки на сложенную гармошкой фильтровальную бумагу. Пробирки помещали в растительный бокс, в котором поддерживали температуру 25оС и освещенность 1000 люкс в течение 14 часов в сутки. Растения выращивали в течение 14 суток. После чего определяли концентрацию экссудатов. Для анализа концентрации экссудатов применяли метод титриметрического определения ХПК. Метод основан на окислении органических веществ избытком K2Cr2O7 в растворе H2SO4 при нагревании в присутствии катализатора - AgSO4. Остаток бихромата калия находят титрованием соли Мора в присутствии индикатора N-фенилантраниловой кислоты [5]. Было определено, что на 14 день развития растения концентрация экссудатов составляет 2000 мгО/л.
Для проведения эксперимента раствор экссудатов вносили в стерильные чашки Петри, таким образом, чтобы концентрация в среде составляла: 2000 мгО/л, 800 мгО/л, 400 мгО/л, 300 мгО/л, 200 мЮ/л. Для затвердения среды в разбавленные растворы экссудатов добавляли проавтоклавированный и охлаждённый до комнатной температуры микробиологический агар в концентрации 17 г/л. Проводили посев спор Fusarium oxysporum (вариант 1) и Trichoderma viride (вариант 2) методом штриха. В качестве контроля высевали споры микромицетов на поверхность агаризованной среды Чапека, а также на голодный агар. Чашки Петри помещали в термостат при температуре 28оС на 7 суток. После чего оценивали рост микроорганизмов на разных концентрациях экссудатов в процентах по сравнению с контролем. Результаты представлены на диаграмме 1.
Рис.1. Рост колоний Fusarium oxysporum
Рис. 2.Рост колоний Trichoderma viride Диаграмма 1. Рост Fusarium oxysporum и Trichoderma viride на средах, содержащих экссудаты огурца
X
о
а
о
о Ч О
а
и & «
о
о &
в
н
о
о рц
70
60
50
40
30
20
10
200
300
400
800
2000
Концентрация экссудатов растений, мгО/л
Fusarium oxysporum ■ Trichoderma viride
0
0
Как видно из диаграммы рост Trichoderma viride и Fusarium oxysporum снижен на средах, содержащих экссудаты огурца в концентрации 2000 мгО/л на, соответственно, 40% и 50% по сравнению с культивированием микроорганизмов на среде Чапек. Также заметно, что Fusarium oxysporum проявляет рост на средах, содержащих экссудаты огурца в концентрации 200 мгО/л, в то время как Trichoderma viride на этой же концентрации не развивается.
Следовательно, индукция литических ферментов у Trichoderma viride может начаться при тех
концентрациях экссудатов при которых Fusarium oxysporum ещё растёт на них, и, соответственно не секретирует свои литические ферменты, а это позволило предположить, что при росте в одной экологической среде, на экссудатах растения, Trichoderma viride может оказывать влияние на развитие Fusarium oxysporum, не исключая частичного или полного лизиса клеток последнего. Можно предположить, что это также является одним из механизмов, используемых в биологической защите растений.
Шагаев Антон Александрович студент кафедры биотехнологии РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва
Соколова Вера Вадимовна ученица ГБОУМосковская Гимназия на Юго-западе №1543, Россия, Москва
Самородова Алевтина Алексеевна ученица ГБОУ Московская Гимназия на Юго-западе №1543, Россия, Москва
Балобанова Татьяна Викторовна студент кафедры биотехнологии РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва
Дмитриева Евгения Николаевна ведущий инженер кафедры биотехнологии РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва
Марквичёв Николай Семёнович к.т.н., доцент кафедры биотехнологии РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва
Литература
1. Lynch J.M. The Rhizosphere. Chichester: J. Willey, 1990. 485 p.
2. Sugiyama A., Yazaki K. Root exudates of legume plants and their involvement in interactions with soil microbes // Secretions and Exudates in Biological Systems, Signaling and Communication in Plants / Eds. Vivanco J.M., Baluska F. Berlin Heidelberg: Springer-Verlag, 2012. P. 1227.
3. Фундаментальная фитопатология / Под ред. Ю. Т. Дьякова. - М.: Красанд, 2012. - 512 с.
4. Великанов Л.Л., Роль грибов в формировании мико- и микробиоты почв естественных и нарушенных биоценозов и агроценозов. Д.б.н. -М., 1997. - 547 с.
Shagaev Anton Aleksandrovich, Sokolova Vera Vadimovna, Samorodova Alevtina Alekseevna, Balabanova Tatyana Victorovna, Dmitrieva Evgeniya Nikolaevna, Markvichev Nikolai Semenovich
D.I. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia. *e-mail: [email protected]
THE STUDY OF GROWTH OF TRICHODERMA VIRIDE AND FUSARIUM OXYSPORUM ON THE SOLID CULTURE MEDIA CONTAINING CUCOMBER EXUDATES
Abstract
In this research we studied the process of metabolism of exudates of cucumber, sort Athlet hybrid F1, by phytopatogene fungus Fusarium oxysporum and its antagonist fungus Trichoderma viride. Also, was determined the minimum concentration of exudates at which the development of microorganisms.
Keywords: metabolism, cucumber exudates, concentration.
