CC BY
29
УДК 576.6.581.192
H. П. Черногор, И. В. Жерносекова, А. А. Тымчук, Т. П. Килочек, А. И. Винников
Днепропетровский национальный университет
ИЗУЧЕНИЕ СТИМУЛИРУЮЩЕГО ДЕЙСТВИЯ ФЕРМЕНТНЫХ ПРЕПАРАТОВ НА РАСТИТЕЛЬНЫХ ОБЪЕКТАХ
Представлено даш про стимулюючу д'ио комплексних л!зоензимних препаратов стреп-томщетного походження. Показано, що обробка насшня розчинами дослщжуемих препаратов збшьшуе швидк!сть ix проростання i схоиасть, позитивно впливае на розвиток проростюв.
This article is devoted to stimulation action of lytic enzyme preparations. The treatment of the plant seeds by these preparations increased their germination and had positive effect on plant development.
На протяжении последних десятилетий в отечественной и зарубежной литературе активно обсуждался вопрос о том, что почвенные микроорганизмы способны влиять на рост и развитие растений непосредственно продуктами своей жизнедеятельности. Известно, что микроорганизмы синтезируют физиологически активные вещества - регуляторы и стимуляторы роста растений.
Впервые на способность синтезировать ауксины обратили внимание Burger, Bukatsch [5]. Гибберелины стали известны благодаря японскому фитопатологу Ку-росаве, которые были обнаружены в культуре грибов Fusarium moniliforme - возбудителе фузариоза риса и ряде других растений [3]. Цитокинины, обнаруженные среди продуктов метаболизма различных микроорганизмов, впервые выделены Miller et al. [6] из дрожжевого экстракта.
В настоящее время накоплен большой фактический материал, подтверждающий, что продуцируемые микроорганизмами разнообразные метаболиты (продукты их жизнедеятельности) способны оказывать воздействие и играть существенную роль в жизни растений [1; 2; 3].
Среди представителей различных систематических групп обнаружены микроорганизмы-стимуляторы, метаболиты которых повышают энергию всхожести семян, ускоряют рост корней и стеблей растений, увеличивают вес зеленой массы проростков-
Актиномицеты широко известны своими биологическими активными веществами. Выделяя в среду как биотические, так и антибиотические вещества, актиномицеты способны оказывать существенное влияние на рост и развитие различных растений. Синтез стимулирующих веществ зависит от условий культивирования актиномицетов, а эффективность действия - от концентрации активных веществ в культуральной жидкости. Кроме того, способ внесения микробов-стимуляторов может оказывать влияние на их эффективность [1]. Перспективно применение стимулирующих веществ, являющихся продуктами метаболизма микроорганизмов, которые способны усиливать обмен веществ, в частности, усиливать энергию дыхания тканей, повышать активность ферментов, увеличивать фотосинтез и поглощение питательных элементов, в результате чего ускоряется развитие и повышается урожайность сельскохозяйственных растений без приживаемости клеток в ризосфере. Перспективность использования микробных метаболитов-стимуляторов создает предпосылки для проведения исследований по поиску подобных соединений и созданию эффективных технологий их получения.
На кафедре микробиологии и вирусологии ДНУ изучается препарат, полученный на основе биосинтеза Streptomyces recifensis var. lyticus 243 5, который оказыва-
© HepHorop H. n., >KepH0ceK0Ba H. B., TbiMHyK A. A., KunoieK T. IX, Bhhhhkob A. H., 2005 282
Bicronc flmnponeipoBCBKoro ymBepcHTeTy. Eionom, eKonoria. Visnik Dmpiopetiovs'kogo univeisitetu. Seria Biologia, ekologia Visnyk of Dnipropetrovsk University. Biology, ecology. Visn. Dnipropetr. Univ. Ser. Biol. Ekol. 2005.13(1). ISSN 2310-0842 print ISSN 2312-301X online www.ecology.dp.ua
ет лизирующее действие в отношении клеток бактерий и дрожжей, в состав которого входит ростостимулирующий фактор гликопротеидной природы [4]. Это послужило основанием для проведения исследований препаратов, полученных в опытно-промышленных условиях, в качестве биостимуляторов на растительных объектах.
Изучали влияние препаратов Г10х и ГЗх на скорость прорастания семян разных растений, их всхожесть и активность роста проростков. Семена по 30 штук в каждом варианте опыта предварительно замачивали в растворах препаратов разной концентрации, в контроле для замачивания семян использовали воду.
Предварительная обработка исследуемым препаратом Г10х семян фасоли увеличивает скорость их прорастания (табл. 1). Так, из 30 семян через 24 часа в контроле проросло лишь 3, в разных вариантах опыта - от 6 до 15, что находится в прямой зависимости от концентрации препарата в растворах. Через 48 часов всхожесть семян в опытных вариантах превышает контроль на 25% и достигает 50% против 40% в контроле.
Таблица 1
Влияние разных концентраций лизоэнзимного препарата штамма 2435 (Г10х) на активность всхожести семян фасоли и развитие их проростков
Концентрация препарата, % Всхожесть семян, число из 30 штук Состояние проростков через 48 часов
24 часа 48 часов длина проростка боковые ответвления
а 6с. Л% а 6с. ' Л% см А% число длина, см
0 (контроль) з - 12 - 3,8±0,5 - - -
0,01 6 100 15 25 7,8±0,4 105 5±1 0,5±0,1.
0,1 9 200 15 25 7,2±0,6 89 4±1 ■0,4±0,1
0,25 9 200 15 25 4,0±0,4 5 начальное развитие
0,5 15 400 15 25 3,8±0,3 0 начальное развитие
Предварительная обработка семян фасоли 0,01-0,1%-ными растворами стимулирует и развитие проростков - их длина превосходит контроль на 89-105%, 48-часовые проростки имеют по 4-5 боковых веточек, чего не наблюдается в контроле.
ß опытах с семенами зерновых культур (кукуруза, ячмень, овес) дополнительно изучали влияние препарата на дальнейшее развитие проростков. С этой целью через 48-72 ч все проросшие семена переносили на фильтровальную бумагу, погруженную в воду. Через 10 суток в качестве тестов реакции растения на предобработку семян растворами исследуемого препарата использовали длину корневой системы проростков и высоту лиственной части. Результаты этих исследований обобщены в табл. 2.
Из табл. 2 видно, что препарат Г10х в испытуемых концентрациях - 0,01-0,5% не оказывает отрицательного влияния на прорастание семян зерновых культур и развитие их проростков. Предобработка семян кукурузы указанными растворами положительно влияет на скорость прорастания. Наиболее эффективен препарат в концентрации 0,05-0,1%. В этих вариантах опыта число проросших семян кукурузы через 48 часов превосходит контроль на 42-50%, через 72 часа - на 11%, всхожесть семян достигает 100%. При этих же концентрациях препарата наблюдается и активация ростовых процессов. Так, у 10-суточных проростков высота превосходит контроль на 19-20%, а длина корней - на 7-8%.
Предобработка семян ячменя и овса растворами исследуемого препарата также ускоряет их прорастание и увеличивает всхожесть. Из полученных данных следует, что наиболее благоприятной является концентрация препарата 0,025-0,05%. При замачивании семян в этих растворах через 24 часа увеличивается число проросших
BicHHK Дтпропетровського ушверситету. Бюлогш, еколопя. 283
Visnik Dnipropetrovs'kogo universitetu. Seria Biología, ekologiä Visnyk of Dnipropetrovsk University. Biology, ecology.
Visn. Dnipropetr. Univ. Ser. Biol. Ekol.
2005. 13(1).
ISSN 2310-0842 print ISSN 2312-301X online www.ecology.dp.ua
семян ячменя на 100-125%, овса - на 100-114%, через 48 часов всхожесть указанных семян превышает контроль на 35-40%, у 10-суточных проростков ячменя высота превышает контроль на 7,4-9,1%, длина корней - на 6,6-8,0%, у овса соответственно - на 10,1-11,9% и 7,9-9,7%.
Таблица 2
Влияние разных концентраций лизоэнзимного препарата штамма 2435 (Г10х)
на всхожесть семян зерновых культур при развитии их проростков
Вид Концен- Всхожесть семян, число из 30 штук Показатели роста через 10 суток
расте- трация препа- 24 час 48 час 72 час X высота проростков X длина корней
ний рата, % Абс. Д% абс. Д% абс. Д% абс. Д% абс. Д%
0(К) 6 - 12 - 27 - 10,0±1,7 - 21,3±2,2 -
я 0,025 8 33 17 42 29 7 10,5±1,5 5 22,0±2,1 3
a 0,05 9 50 18 50 30 11 12,0±1,9 20 22,9±2,1 8
и 0,1 8 33 17 42 30 11 11,9±1,6 19 22,7±1,8 7
0,25 7 16 15 25 28 4 11,6±1,6 16 21,8±1,5 2
0,5 7 16 15 25 28 4 10,8±1,7 8 21,4±2,0 0
0(К) 4 - 16 - 25 - 17,5±1,4 - 16,6±1,3 -
Л X 0,01 7 75 20 25 28 12 18,5±1,2 5,7 17,5±1,4 5,4
о 2 0,025 9 125 22 38 29 16 18,8±1,6 7,4 17,7±1,7 6,6
О? 0,05 8 100 22 38 30 20 19,1 ±2,0 9,1 17,9±1,7 8,0
0,1 8 100 21 31 28 12 19,0±1,8 8,8 17,8±1,1 7,2
0(К) 7 - 20 - 27 - 11,8±1,2 - 11,4±0,9 -
0,01 15 114 28 40 29 7 12,1±1,0 2,4 11,8±1,3 3,5
и а О 0,025 15 114 27 35 29 7 13,0±1,4 10,1 12,3±1,2 7.9
0,05 14 100 28 40 30 11 13,2±1,9 11,9 12,5±1,1 9,7
0,1 14 100 25 25 27 4 13,2±1,5 11,9 12,4±1,1 9,6
Из табл. 3 следует, что препарат ГЗх, также как и Г10х, оказывает стимулирующее влияние как на скорость прорастания семян, так и на их всхожесть. Для прерата ГЮх оптимальными являются концентрации 0,01-0,05%, для препарата ГЗх она выше - 0,1-0,25%.
Таблица 3
Влияние оптимальных концентраций лизоэнзимного препарата штамма 2435 на динамику прорастания семян различных растений
Исследуемый вид растения Концент- Всхожесть, число из 30 семян
Препарат рация пре- 24 часа 48 часов 72 часа
парата, % абс. Д% абс. Д% абс. Д%
Фасоль ПОх 0(К) 3 - 12 - 12 -
0,01 9 200 15 25 15 25
Кукуруза ГЮх 0(К) 2 - 12 - 27 -
0,05 4 100 18 50 30 11
Ячмень ПОх 0(К) 4 - 16 - 16 -
0,025 9 125 22 38 22 38
Овес ГЮх 0(К) 7 - 20 - 21 -
0,025 15 114 28 40 28 38
Пшеница ГЗх 0(К) 6 - 20 - 20 -
0,1 12 100 23 15 23 15
Горох ГЗх 0(К) 12 - 15 - 15 -
0,01 17 42 20 33 21 40
Обращает на себя внимание, что в контроле всхожесть семян разных растений значительно отличается: для фасоли и гороха она составляет 40-50%, для ячменя, овса и пшеницы - 53-70% и для кукурузы - 90%. Предобработка семян указанными выше препаратами увеличивает всхожесть на 11-40%, в результате в опытных
BicHrac Дтпропетровського унтерситету. Бюлогы, еколопя. 0Л Visnik Dnipropetrovs'kogo universitetu. Seria Biologia, ekologia
® Visnyk of Dnipropetrovsk University. Biology, ecology.
Visn. Dnipropetr. Univ. Ser. Biol. Ekol.
2005. 13(1).
ISSN 2310-0842 print ISSN 2312-301X online www.ecology.dp.ua
вариантах всхожесть достигает для фасоли и гороха -50-70%, для ячменя, овса и пшеницы - 73-93% и кукурузы - 100%.
Проведено сравнительное изучение влияния нативного и автоклавированного препарата ГЗх на всхожесть семян и развитие проростков пшеницы. Анализ полученных результатов свидетельствует о полном сохранении ростостимулирующей активности у препарата ГЗх после автоклавирования: также как нативный препарат, он в тех же концентрациях (0,1-0,25%) повышает всхожесть семян пшеницы на 15% и положительно влияет на показатели роста проростков. Полученные данные представлены в табл. 4.
Таблиг^а 4
Влияние нативного и автоклавированного лизоэнзимного препарата штамма 2435 (ГЗх)
на всхожесть семян и развитие проростков пшеницы
Концентрация препарата, % Всхожесть семян через 48 ч., число из 30 шт. Показатели роста через 10 суток
Препарат X высота проростков X длина корней
абс. Д% см А% см Д%
0(К) 20 - 9,8±0,3 - 10,2±0,3 -
JS ж ra 0,01 19 0 9,8±0,6 0 10,2±0,4 0
0,05 20 0 10,2±0,2 4 10,5±0,5 3
s й 0,1 23 15 10,3±0,4 5 10,8±0,2 6
X 0,25 22 10 10,8±0,5 10 10,3±0,4 1
0,5 20 0 10,2±0,5 4 10,8±0,3 0
1 0,01 20 0 10,0±0,1 2 10,2±0,5 0
11 0,05 20 0 10,4±0,4 6 10,2±0,3 2
51 0,1 23 15 10,3±0,2 5 10,4±0,2 2
S О 0,25 23 15 10,2±0,4 4 10,5±0,2 3
< 0,5 21 5 9,8±0,5 0 10,1 ±0,6 0
Обобщая полученные данные можно заключить, что выявленная нами росто-стимулирующая активность лизоэнзимных препаратов Г10х и ГЗх на микробных объектах [4] проявляется и в отношении испытанных растений. Предварительная обработка семян растворами исследуемых препаратов увеличивает скорости их прорастания и всхожесть, положительно влияет на развитие проростков. Ростости-мулирующая эффективность зависит от вида растений, качества семян, используемого препарата и его концентрации.
Полученные данные могут представить практический интерес в плане возможного применения препаратов в растениеводстве в качестве симулятора роста.
Библиографические ссылки
1. Андреюк В. И. Биологически активные вещества актиномицетов как фактор влияния на высшие растения. / В сб. «Микроорганизмы в сельском хозяйстве». - М.: МГУ, 1970. -С. 301.
2. Кулаева О. Н. Физиология растений / Т. С. Муромцев, Ф. А. Шакирова и др. - 1982. - Т. 29. -С. 886-894.
3. Муромцев Т. С. Регуляторы роста растений микробного происхождения / H. М. Герасимова, Н.С.Кобрина и др. // Успехи микробиологии. - М.: Наука, 1984. - Т. 19. -С. 106-135.
4. Черногор Н. П. Исследование ростостимулирующих свойств лизоэнзимного препарата Streptomyces recifensis var. lyticus 2435: Автореф. дис... канд. биол. наук. - К., 1998.
5. Burger К. Parasitenk, Infectionskrankh, und Hyg. Abd II / K. Burger, F. Bukatsch, Bl. Bacterid. Zentr.- 1958.-IH.-S. 1-28.
6. Miller C. In: Biochemystry and physiology of plant growth substance / Ed. Fwightman, G. Setter-sield. - Ottwa: Runge press, 1968. - P. 33-35.
Надшгила до редколеги 14.02.05
BicHHK Дншропетровського утверситету. Бюлопя, еколопя. О О С
Visnik Dnipropetrovs'kogo universitetu. Seria Biología, ekologiâ O J
Visnyk of Dnipropetrovsk University. Biology, ecology.
Visn. Dnipropetr. Univ. Ser. Biol. Ekol.
2005. 13(1).
ISSN 2310-0842 print ISSN 2312-301X online www.ecology.dp.ua
