CC BY
26
УДК 632.981.11 + 632.937.1.01/.07
Минич М.В., Бехбудзаде Н.Б., Шагаев А.А., Марквичёв Н.С.
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ОБРАБОТКИ СЕМЯН ПШЕНИЦЫ СУСПЕНЗИЕЙ LACTOBACILLUS PLANTARUM
Минич Мария Владимировна, студентка 4 курса факультета биотехнологии и промышленной экологии, e-mail: mminich8@gmail.com;
Бехбудзаде Нурлан Башир оглы, аспирант 2 курса факультета биотехнологии и промышленной экологии Шагаев Антон Александрович, аспирант 1 курса факультета биотехнологии и промышленной экологии 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 влияния обработки семян пшеницы разбавленной суспензией Lactobacillus plantarum. Эксперимент показал, что предобработка семян не влияет на такие показатели, как энергия прорастания, всхожесть, средние значения длины корневой системы и стебля, что говорит об отсутствии фитотоксичного эффекта у данного вида микроорганизмов. Также результаты продемонстрировали значительное снижение общей заражённости обработанных семян по сравнению с контрольными.
Ключевые слова: Lactobacillus plantarum, предобработка семян, заражённость
EFFECTS OF TREATING WHEAT SEEDS WITH LACTOBACILLUS PLANTARUM SUSPENSION.
Minich M.V., Bekhbudzade N.B Shagaev A.A., Markvichev N.S.
This paper presents the results of treating wheat seeds with a diluted suspension of Lactobacillus plantarum. The experiment showed that seed pretreatment does not affect such indicators as germination energy, germination, average values of the length of the root system and the stem, which indicates the absence of a phytotoxic effect in this type of microorganism. The results also indicate a decrease in the overall incidence of treated seeds compared with the control. D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia
Keywords: Lactobacillus plantarum, seedpretreatment, infection
Молочнокислые микроорганизмы уже давно используются человеком в его жизни: так их уже очень давно используют для сохранения различных продуктов питания, таких как сыр, хлеб, сыр, силос для животных [1]. Дикие виды Lactobacillus легко культивировать, не используя специальное оборудование, а их способность сохранять и улучшать вкус и качество позволили широко применять лактобацилл фермерам и широкой общественности[2]. Уже в 1930-х годах, когда началось активное использование химических удобрений и пестицидов. появились сторонники активного применения молочнокислых бактерий для борьбы с вредителями, стимулирования роста растений и обработки почвы [3].Основной особенностью молочнокислых микроорганизмов является их способность продуцировать органические кислоты, такие как молочная и уксусная кислоты, а также муравьиная, пропионовая, масляная и индол-3-молочнвя кислоты[4]. Кислоты снижают pH, тем самым мешая развитию патогенной микрофлоры. Также широко известная их способность лактобактерий вырабатывать различные антибактериальные вещества пептидной природы, например, антибиотики. Помимо прямого антагонизма к фитопатогенам, обработка лактобактериями может изменить реакцию растения на патогены, тем самым улучшая их врожденное сопротивление патогенам. Такой эффект называется системным приобретенным сопротивлением (САР) [5]. Также различные молочнокислые микроорганизмы широко распространены в ризосфере растений. Богатая
углеводами среда способствует росту лактобактерий, однако они не являются доминирующей группой в большинстве почв из-за того, что выделяемые ими органические кислоты быстро разлагаются [6]. Однако при своих достоинствах широкого применения в сельском хозяйстве молочнокислые микроорганизмы не получили.
Известно, что на прорастание семян влияют различные биотические и абиотические факторы. Для борьбы с ними, а также для защиты используют различные виды предобработки семян. Также широко известна проблема общей заражённости семян пшеницы перед посадкой. Так как молочнокислые микроорганизмы и в частности Lactibacillus plantarum разнообразные антисептические соединения по отношению к различным микроорганизмам, их можно было бы использовать в качестве агента биологического контроля для решения этой проблемы. Именно это мы и решили исследовать.
Для оценки влияния молочнокислых микроорганизмов на семена пшеницы, а также обсеменённость семян, мы исследовали воздействие разбавленной суспензии Lactobacillus plantarum на всхожесть, энергию прорастания и общую заражённость семян пшеницы, а также на средние значения длины корневой системы и стебля. Методика подготовки разбавленной суспензии заключалась в следующем: микроорганизмы выращивали глубинным способом на питательной среде MRS в стерильных условиях микроаэрофильно при 35°С в течение суток. Рабочие растворы приготавливали путём разбавления
суспензии физиологическим раствором таким образом, чтобы добиться концентрации клеток 106 КОЕ/мл. Нестерильные семена пшеницы обрабатывали путём замачивания в рабочих растворах в течение минут[7]. Далее обработанные семена выращивали согласно ГОСТ 12038-84[8] на рулонах. Определяли энергию прорастания и всхожесть семян на 3 и 7 сутки соответственно. А также определяли размер корневой системы и стебля каждого семечка и вычисляли среднее. Кроме того, определяли общую заражённость семян визуально. В качестве контроля использовали необработанные семена. Результаты эксперимента представлены на рисунке 1 и в таблице 1.
Рисунок 1. Вид рулонов в развёрнутом и свёрнутом виде
Эксперимент показал, что обработка разбавленной суспензией Lactobacillus plantarum не влияет энергию прорастания семян. Значения не отличались от контрольных и составляли 100% (см таблица 1). Значения всхожести у обработанных семян были сопоставимы с контрольными: 98% и 100% соответственно. Общая заражённость у обработанных семян составляла 19%, у контрольных 38%. По рисунку 1 видно, что обработка разбавленной суспензией не оказала значительного влияния на среднюю дину корневой системы и стебля.
Обработка разбавленной суспензией по четырём показателям (энергия прорастания, всхожесть, средние значения длины корневой системы и стебля) не отличались от контроля. На основании этогочего можно предположить, что вид Lactobacillus plantarum не является фитотоксичным для семян пшеницы. Заражённость семян упала на 50% по сравнению с контролем, из чего можно сделать вывод, что подобная обработка подавляет рост различных микроорганизмов. Вид Lactobacillus plantarum показал свою возможность применения в качестве объекта биологического контроля для предобработки семян. Однако стоит помнить, что молочнокислые микроорганизмы не способны должно выживать в подобных условиях из-за того, что их действующие на других микроорганизмы вещества быстро разлагаются. Подобная обработка семян позволяет снизить заражённость семян без вреда для их роста для дальнейшего использования других микроорганизмов, способствующих росту растения и защищающих их от болезней.
Список литературы
1. Vuyst L. De Lactic Acid Bacteria and Bacteriocins: Their Practical Importance Boston, MA: Springer US, 1994. - 1-11с.
2. Katz S.E.Wild fermentation : the flavor, nutrition, and craft of live-culture foods / S. E. Katz - Chelsea Green Pub, 2003.- 187c.
3. Higa T. Effect of Lactic Acid Fermentation Bacteria on Plant Growth and Soil Humus Formation // - 2004.
4. Guimaraes A. Anti-aflatoxigenic effect of organic acids produced by Lactobacillus plantarum / Guimaraes A., Santiago A., Teixeira J.A., Venancio A., Abrunhosa L. // International Journal of Food Microbiology - 2018. - Т. 264 - С.31-38.
5. Hamed H.A. In vivo Efficacy of Lactic Acid Bacteria in Biological Control against Fusarium oxysporum for Protection of Tomato Plant // - 2011.
6. Jones D.L. Organic acids in the rhizosphere - a critical review / Jones D.L. // Plant and Soil - 1998. - Т. 205 - № 1 - С.25-44.
7. ГОСТ 12044-93.Семена сельскохозяйственных культур. Методы определения зараженности болезнями.
8. ГОСТ 12038-84. Семена сельскохозяйственных культур. Методы определения всхожести (с Изменениями N 1, 2).
Таблица 1. Значения энергии прорастания, всхожести и общий процент заражённости на седьмые сутки семян пшеницы, обработанных разбавленной суспензией и контрольных
Энергия прорастания Всхожесть Заражённость
Контроль 100% 100% 38%
Семена, обработанные разбавленной суспензией Lactobacillus plantarum 100% 98% 19%
120 100 S 80 и' 60 40 20 0
Корень Стебель
■ Контроль ■ Обработанные се\Ееня
Рисунок 1. Длина корневой системы и стебля для контрольных семян и обработанных разбавленной суспензией
