CC BY
114
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ БИОЛОГИЯ, 2012, № 3
Растительно-микробные взаимодействия
УДК 631.46:579.64:581.138.1:581.133:57.044
РЕАКЦИЯ ГOPOХA НА ИHOKУЛЯЦИЮ PИЗOCФEPHЫMИ AЦK-УТИЛИЗИPУЮЩИMИ БAKТEPИЯMИ В ПPИCУТCТВИИ ЭHДOMИKOPИЗHOГO ГРИБА Glomus intraradicesm
А.А. БEЛИMOВ, C.b. ДEMЧИHCKAЯ, В.И. CAФPOHOВA
В вегетационном опыте с генотипами гороха, контрастными по эффективности образования эндомикоризного симбиоза (высокоэффективный генотип 8599 и низкоэффективный генотип 1G25), растения выращивали в присутствии или в отсутствие эндомикоризного гриба Glomus intraradices CIAM8 и инокулировали ассоциативными бактериями Pseudomonas brassicacearum Am3 или Pseudomonas putida Bm3, содержащими 1-аминоциклопропан-1-карбоксилат (АЦК) деза-миназу. Инокуляция генотипа 8599 штаммом Am3 повысила биомассу побегов и корней на 6G % у немикоризованных растений. У микоризованных растений оба штамма обусловили увеличение биомассы побегов на 4G %, а также биомассы корней на 4G % (штамм Am3) и 7G % (штамм Bm3). Влияния микоризы и бактерий на рост у генотипа 1G25 не обнаружили. При микоризации генотипа 8599 ассоциативные бактерии снизили содержание азота в побегах на 2G %, но в отсутствие микоризы повысили содержание фосфора у генотипа 1G25 на 25 % (штамм Am3) и 5G % (штамм Bm3). При высокой и одинаковой степени развития микоризных структур у обоих генотипов гороха штамм Bm3 снизил обилие арбускул и везикул в корнях растений у генотипа 8599. Mикopизация растений способствовала усилению ростстимулирующего действия бактерий у генотипа 8599. Полученные результаты представляют интерес для эффективного использования биопрепаратов и селекции сортов, обладающих высокой симбиотрофностью.
Ключевые слова: арбускулярная микориза, АЦК дезаминаза, инокуляция, растительномикробные взаимодействия, ризосфера, симбиоз, Glomus, Pisum sativum, Pseudomonas.
Keywords: arbuscular mycorrhiza, ACC deamrnase, iiioeuhilioii, pla^-microbe inteгactions, rhizosphere, symbiosis, Glomus, Pisum sativum, Pseudomonas.
Обpaзoвaниe стмбгоза c эндoмикopизными рибами пopяцкa Glo-males (apбycкyляpнaя микopизa) у бoльшинcтвa ceльcкoxoзяйcтвeнныx куль-тyp — важный фaктop улучшєния минepaльнoгo, в ocoбeннocти фocфop-Hora, питания pacтeний и ^вышен^ nx пpoдyктивнocти. Однaкo в pe-зультате ceлeкции на фoнe пpимeнeния вы^км дoз минepaльныx yдoбpe-ний cимбиoтpoфнocть pacтeний cнижaeтcя (1). Этo пpeпятcтвyeт paзвитию pecypcocбepeгaющиx и экoлoгичecки бeзoпacныx пoдxoдoв в pacтeниeвoд-cтвe, ocнoвaнныx на биoлoгичecкиx пpинципax и иcпoльзoвaнии pacra-тeльнo-микpoбныx cимбиoзoв. В качестве пoлoжитeльнoгo пpимepa мoжнo пpивecти copт гopoxa Tpиyмф, кoтopый coздaн в peзyльтaтe cкpeщивaний copтa Classic c выcoкocимбиoтpoфным гeнoтипoм К-8274 (2), oднaкo no-иcкy и ceлeкции выcoкocимбиoтpoфныx гeнoтипoв pacтeний пoкa нє уде-ляeтcя дoлжнoгo внимания.
Дpyгим пoдxoдoм для пoвышeния эффeктивнocти эндoмикopизнoгo стмбгоза мoжeт быть ycилeниe пoлoжигєльныx взaимoдeйcтвий cимбиoнтoв c accoциaтивными pocтcтимyлиpyющими бaктepиями. Извecтнo, чгo ми-кopизныe ^ибы aкгивнo взaимoдeйcтвyют c шиpoким cпeктpoм бaктepий, oбpaзyя єдиную cиcгeмy, кoгopaя no aнaлoгии c pизocфepoй названа ми-кocфepoй (3). Важными мexaнизмaми пoлoжитeльнoгo вoздeйcтвия бакте-pий на микopизy и микopизoвaнныe pacтeния ^ужат пpoдyкция биoлoги-чecки активна веществ, мoбилизaция питaгєльныx элeмeнгoв пoчвы, фик-caция aтмocфepнoгo aзoтa и биoкoнтpoль фитопaтoгeнныx гpибoв (2, 4).
* Paбoтa пoццєpжaнa гpaнгaми РФФИ (06-04-49486-a и 09-04-01614-а) и Mиниcгєpcгвoм oбpaзoвaния и науки РФ (Гocyцapcгвєнный кoнгpaкг № 16.512.11.2162).
Поэтому перспективной представляется совместная инокуляция растений эндомикоризными грибами и ростстимулирующими бактериями. Максимальный эффект на рост пшеницы получен при инокуляции растений смесью бактерий Pseudomonas fluorescens и грибов Glomus mossae (5) или G. intraradices (6). Бактерия Enterobacter sp. повышала рост побегов и содержание N и Р в растениях люцерны, инокулированных грибом G. mossae (7). Синергический эффект на рост корней клевера получен при инокуляции бактерией Brevibacillus brevis и G. mossae (8). Однако имели место и неудачные попытки повысить эффективность эндомикоризного симбиоза с помощью ассоциативных бактерий у ряда сельскохозяйственных культур, например у кукурузы (9), ячменя (10), картофеля (9) и гороха (11). Это указывает на необходимость более глубокого изучения механизмов взаимодействия симбиотрофных партнеров и факторов, определяющих реакцию растений на инокуляцию.
Многие ассоциативные бактерии содержат фермент 1-аминоцикло-пропан-1-карбоксилат (АЦК) дезаминазу, благодаря которому бактерии снижают образование фитогормона этилена из АЦК и стимулируют рост растений. Этилен вовлечен во многие процессы роста и развития растений и играет важную роль в регуляции образования симбиотических структур, а именно азотфиксирующих клубеньков и эндомикоризы (12). Положительная роль АЦК-утилизирующих бактерий в процессах роста, питания и устойчивости растений к абиотическим стрессам подтверждена многими исследованиями (13, 14). Однако их влияние на симбиоз растений с эндомикоризными грибами изучено недостаточно. Было показано, что штамм Ps. putida UW4 улучшал рост корней и побегов, увеличивал площадь листьев и их фотосинтетическую активность, а также встречаемость микоризной инфекции и обилие арбускул в корнях огурца, колонизированных грибом Gigaspora rosea (15). В описываемых опытах мутант штамма UW4, не обладающий АЦК-дезаминазной активностью, не оказывал положительного действия на растения огурца. Это свидетельствовало о важной роли бактериальной АЦК дезаминазы в образовании эффективного эндомикоризного симбиоза. В то же время в экспериментах с горохом не было обнаружено аддитивных эффектов при совместной инокуляции АЦК-ути-лизирующим штаммом Ps. brassicacearum Am3 и G. intraradices BEG141 (11). Весьма вероятно, что высокая вариабельность в эффективности симбиоза обусловлена сложностью взаимодействия микро- и макросимбионтов, обладающих индивидуальными наборами свойств, вовлеченных в образование и функционирование растительно-микробной системы.
Цель работы состояла в изучении роли ассоциативных бактерий, содержащих АЦК дезаминазу, во взаимодействии растений с эндомикоризными грибами.
Методика. В эксперименте использовали штаммы ассоциативных бактерий Ps. brassicacearum Am3 и Ps. putida Bm3, обладающие соответственно относительно высокой и низкой активностью фермента АЦК дезаминазы in vitro (16), и штамм эндомикоризного гриба G. intraradices CIAM8, образующий эффективный симбиоз с горохом (17). Инокулюм G. intraradices CIAM8 получали посредством выращивания микоризованных растений суданской травы (Sorghum sudanense) в стерилизованной почве и приготовления смеси почвы и корней с общей интенсивностью микоризной инфекции 80 %. В контрольных вариантах для инокуляции использовали почвенно-корневую смесь, не содержащую эндомикоризных грибов. Растительными объектами были контрастные по эффективности ростовой
реакции на эндомикоризу генотипы гороха (Pisum sativum L.) из коллекции Всероссийского НИИ растениеводства (ВИР, г. Санкт-Петербург): 8599 (высокоэффективный) и 1025 (низкоэффективный) (17).
Вегетационный опыт проводили в летний период (июнь—август, г. Санкт-Петербург) в теплице с естественным световым и температурным режимом. Растения выращивали в сосудах, содержащих 2,5 кг стерилизованной дерново-подзолистой почвы. Характеристика почвы: Собщ. — 2,5 %, ^бщ. — 0,2 %, Рподв. — 6 мг Р205/100 г, Кподв — 7 мг К20/100 г; рН солевой вытяжки — 6,0. Удобрения вносили в следующем количестве (мг/кг почвы): NH4NO3 — 30, KCl — 200, MgSO4 — 60, H3BO3 — 3, MnSO4 — 3, ZnSO4 — 3, Na2MoO4 — 1,5. Для создания естественных условий роста растений вносили клубеньковые бактерии Rhizobium leguminosarum bv. vi-ciae CIAM1026 (коллекция ВКСМ, Всероссийский НИИ сельскохозяйственной микробиологии), образующие азотфиксирующий симбиоз с горохом (106 кл/г почвы).
Семена гороха стерилизовали, скарифицировали концентрированной H2SO4 в течение 30 мин и проращивали в течение 3 сут. В каждый сосуд помещали 4 проростка, которые инокулировали суспензиями ассоциативных бактерий (108 клеток на проросток). Почвенно-корневую смесь, содержащую или не содержащую G. intraradices CIAM8, предварительно вносили в сосуды слоем под проростки в количестве 25 г/сосуд. Влажность почвы поддерживали на уровне 60-70 % от полной влагоемкости. Растения выращивали в течение 45 сут до фазы начала образования бобов.
В конце эксперимента корни отмывали в воде и окрашивали анилиновым синим в молочной кислоте после обесцвечивания 15 % раствором КОН (18). Образцы корней микроскопировали и определяли встречаемость микоризной инфекции (F), обилие арбускул в образце (М), обилие арбускул в микоризованных фрагментах (m), обилие везикул в образце (V) и обилие везикул в микоризованных фрагментах (v) по методу Травло (18). Растения высушивали, взвешивали и измеряли содержание общего азота методом Кьельдаля на автоматическом анализаторе Kjelteck-AUTO («Tecator», Швеция) и содержание общего фосфора колориметрически по интенсивности окраски восстановленного фосфорно-молибденового комплекса (19).
Экспериментальные данные обрабатывали стандартными методами расчета доверительных интервалов и t-критерия Стьюдента, а также методом двухфакторного дисперсионного анализа (/-критерий Фишера) (20).
Результаты. Инокуляция штаммом Ps. brassicacearum Am3 повысила
А Б
3,0 2,0 п
8599 8599 + CIAM8 1025 1025 + CIAM8 8599 8599 + CIAM8 1025 1025 + CIAM8
Генотип и вариант
Сухая биомасса побегов (А) и корней (Б) у контрастных по эффективности ростовой реакции на эндомикоризу растений гороха Pisum sativum L. генотипов 8599 и 1G25, инокулированных эн-домикоризным грибом Glomus intraradices CIAM8 и ассоциативными бактериями: а — контроль (без инокуляции), б — инокуляция штаммом Pseudomonas brassicacearum Am3, в — инокуляция Ps. putida Bm3. Вертикальными отрезками обозначен доверительный интервал при Р = 0,05 (вегетационный опыт, г. Санкт-Петербург—Пушкин).
1. Характеристика контрастных по эффективности ростовой реакции на эндомикоризу генотипов гороха Pisum sativum L. 8599 и 1025 по изучаемым показателям (средние значения для всех вариантов инокуляции, вегетационный опыт, г. Санкт-Пе-тербург—Пушкин)
биомассу побегов и корней на 60 % у немикоризованных растений гороха генотипа 8599 (рис.). У микоризованных растений указанного генотипа оба штамма ассоциативных бактерий обусловили увеличение биомассы побегов на 40 %, биомассы корней — соответственно на 40 % (штамм Am3) и 70 % (штамм Bm3). Влияние бактерий на рост гороха генотипа 1025 не было статистически значимым (см. рис.). Микоризация корней грибом G. intraradices CIAM8 улучшала рост побегов и корней только у генотипа 8599, который по средним показателям всех вариантов опыта существенно отличался от генотипа 1025 по ростовой реакции на микоризацию (табл. 1). Полученные результаты хорошо согласуются с данными литературы о более высоком потенциале генотипа 8599 в отношении образования эффективного симбиоза с эндомикоризными грибами (17).
2. Содержание (мг/г биомассы) и накопление (мг/растение) азота и фосфора в побегах у контрастных по эффективности ростовой реакции на эндомикоризу генотипов гороха Pisum sativum L. при инокуляции ассоциативными бактериями и эндомикоризным грибом Glomus intraradices CIAM8 (вегетационный опыт, г. Санкт-Петербург—Пушкин)
Показатель |] Генотип 8599| Генотип 1025
Масса побега, г/растение 1,7 1,9*
Масса корня, г/растение 0,45 1 14***
Содержание N мг/г биомассы 2б,8 27,1
Накопление N мг/растение 45 51**
Содержание Р, мг/г биомассы 11,8 1б,2***
Накопление Р, мг/растение 20 31***
Встречаемость микоризной
инфекции (Е), % бЗ б0
Обилие арбускул, %:
М 42 44
т б4 70
Обилие везикул, %:
V 28 32
V бЗ б9
П р и м е ч а н и е. Описание генотипов см. в разделе «Методика». М и V — соответственно обилие арбускул и везикул в образце, т и V — соответственно обилие арбускул и везикул в микоризованном фрагменте.
*, ** и *** Различия между генотипами гороха по /-критерию Стьюдента существенны соответственно при Р < 0,05, Р < 0,01 и Р < 0,001.
Вариант опыта
N
содержаний накопление
P
содержание накопление
Г е н о т и п 8599
Контроль (без инокуляции) 26і* 27а 14а 15а
Pseudomonas brassicacearum Am3 24а 39b 11a 18а
Ps. putida Bm3 31b 41bc 12а 1ба
G. intraradices CIAM8 31b 49cd 12а 18а
G. intraradices CIAM8 + Ps. brassicacearum Am3 25a 57d 11a 27b
G. intraradices CIAM8 + Ps. putida Bm3 24a 56d 12а 27b
Г е h о т и п 1025
Контроль (без инокуляции) 26а 43а 12а 21а
Ps. brassicacearum Am3 25а 4ба 15ab 28b
Ps. putida Bm3 26а 48ab 18b 34c
G. intraradices CIAM8 30а 60c 19b 37c
G. intraradices CIAM8 + Ps. brassicacearum Am3 27а 58c 18b 37c
G. intraradices CIAM8 + Ps. putida Bm3 28а 55cb 15ab 29b
П р и м е ч а н и е. Описание генотипов см. в разделе «Методика». Неодинаковые латинские буквы означают, что между вариантами инокуляции для индивидуального генотипа гороха имеются существенные различия по ^-критерию Фишера (Р < 0,05).
При микоризации генотипа 8599 ассоциативные бактерии снизили содержание азота в побегах примерно на 20 %. Это, вероятно, происходило за счет эффекта разбавления биомассой, поскольку накопление азота в инокулированных бактериями растениях не отличалось от такового в контрольных (табл. 2). В отсутствие микоризы повышение накопления азота в инокулированных растениях у генотипа 8599 можно объяснить увеличением
биомассы побегов в результате стимулирующего действия бактерий на рост растений. Повышение содержания фосфора в растениях было существенным только при инокуляции генотипа 1025 монокультурами Ps. putida Bm3 и G. intraradices CIAM8 (см. табл. 2). В этих вариантах получены максимальные значения накопления фосфора побегами. Улучшение фосфорного питания может быть связано со стимулирующим действием бактерий на рост корней у микоризованного генотипа 8599, а также с их способностью растворять труднодоступные для растений фосфаты (16). Обращает на себя внимание тот факт, что повышение содержания фосфора у генотипа 1025 при микоризации не способствовало усилению роста растений. Известно, что снабжение растений фосфором — не единственный механизм положительного действия микоризы на растения, а эффективная интеграция симбиотических партнеров обусловлена комплексом положительных эффектов, включая ассимиляцию других питательных элементов, обмен биологически активными веществами, оптимизацию водного питания и защиту от неблагоприятных факторов среды (2). Следует отметить, что нами получены оригинальные данные о способности АЦК-утилизирующих бактерий повышать содержание фосфора у гороха, поскольку в предыдущих исследованиях эти бактерии не влияли или снижали содержание фосфора у разных генотипов гороха (15, 21) и рапса (22).
3. Показатели микоризообразования у контрастных по эффективности ростовой реакции на эндомикоризу генотипов гороха Pisum sativum L. при инокуляции ассоциативными бактериями и эндомикоризным грибом Glomus intraradices CIAM8 (вегетационный опыт, г. Санкт-Петербург—Пушкин)
Встречаемость О и и о с ? % Обилие везикул, %
Вариант опыта микоризной инфекции (F), % M m V v
Г е н о т и п 8599
G. intraradices CIAM8 G. intraradices CIAM8 + Pseudomonas 65a 50a 76a 37a 74a
brassicacearum Am3 66a 42a 64ab 26ab 60ab
G. intraradices CIAM8 + Ps. putida Bm3 58a Г е н о т и п 1025 33b 53b 20b 75b
G. intraradices CIAM8 G. intraradices CIAM8 + Ps. brassicacea- 66a 49a 72a 33a 67a
rum Am3 64a 46a 70a 34a 74a
G. intraradices CIAM8 + Ps. putida Bm3 50a 38a 68a 30a 68a
П р и м е ч а н и е. Описание генотипов см. в разделе «Методика». М и V — соответственно обилие арбу-скул и везикул в образце, т и V — соответственно обилие арбускул и везикул в микоризованном фрагменте. Неодинаковые латинские буквы означают, что между вариантами инокуляции для индивидуального генотипа гороха имеются существенные различия по ^-критерию Фишера (Р < 0,05).
Результаты микроскопирования выявили высокую степень развития микоризных структур при инокуляции грибом G. intraradices С1АМ8 у обоих генотипов гороха (табл. 3), при этом генотипических различий в показателях микоризообразования не обнаружили (см. табл. 1). В вариантах без внесения в почву эндомикоризного гриба образования микоризы корней не отмечали. Ассоциативные бактерии не повлияли на параметры микоризообразования, за исключением снижения обилия арбускул и везикул штаммом Рз. putida Вт3 в корнях у генотипа 8599. Несмотря на это рост растений улучшался относительно варианта с инокуляцией эндомикоризным грибом (см. рис.). Похожие результаты, а именно одновременное уменьшение микоризации корней под действием бактерий и усиление роста растений, наблюдали ранее в опытах с пшеницей, ассоциативной бактерией Рз. Аиогезсет и грибом G. тоззае (6). Было показано также, что в микоризованных растениях люцерны стимуляция роста и повышение содержания азота и фосфора штаммом ЕШегоЬа^ег 8р. не сопровождались
усилением микоризации корней (7). Отметим, что интенсивность образования микоризных структур и ростовые реакции растений на эндомико-ризные грибы часто не коррелируют, более того, в некоторых случаях гриб может проявлять паразитические свойства (9, 23).
Положительный эффект изучаемых бактерий проявлялся на генотипе гороха 8599, который более эффективно взаимодействовал с эндо-микоризным грибом. При этом ростстимулирующее влияние в большей степени наблюдали на микоризованных растениях. Ранее нами было показано, что стимуляция роста рапса штаммом Ps. putida Bm3 прекращалась при фосфорном дефиците, который вызывал снижение биосинтеза этилена в растениях и нивелировал эффект бактериальной АЦК дезами-назы на этот фитогормон и рост растений (22). Однако содержание фосфора и эффект G. intraradices CIAM8 на потребление фосфора у отзывчивого на инокуляцию генотипа гороха 8599 были ниже, чем у генотипа 1025 (см. табл. 2) при одинаковой степени развития микоризообразующих структур (см. табл. 1). Поэтому генотипические различия в реакции гороха на АЦК-утилизирующие бактерии нельзя объяснить улучшением фосфорного питания микоризованных растений. Важная роль АЦК деза-миназы изучаемых штаммов во взаимодействии с растениями была нами ранее показана с использованием чувствительного к этилену мутанта гороха E2(sym5) (16) и дефектного по гену АЦК дезаминазы мутанта Ps. brassi-cacearum Am3 (24). В условиях in vitro штамм Ps. brassicacearum Am3 обладает более высокой (в 2,5 раза) активностью АЦК дезаминазы, чем штамм Ps. putida Bm3 (16). В нашем опыте с горохом в отсутствие микоризы только этот штамм стимулировал рост, что косвенно свидетельствует о вовлеченности АЦК дезаминазы в стимуляцию роста растений. Возможно, эндомикоризный гриб повышал интенсивность биосинтеза этилена или чувствительность растений к этилену (11), что положительно повлияло на реакцию растений на АЦК-утилизирующие бактерии. Для проверки этой гипотезы необходимо сравнить изучаемые генотипы по продукции и чувствительности к этилену у микоризованных и немикоризованных растений.
Таким образом, нами впервые показано, что действие ассоциативных АЦК-утилизирующих бактерий на рост и питание растений гороха зависит от присутствия эндомикризы в корнях. Микоризация растений способствовала усилению ростстимулирующего действия бактерий. Проявление аддитивного эффекта АЦК-утилизирующих бактерий и эндомикориз-ного гриба на рост и питание у растения гороха во многом определяется его генотипом. Вероятно, отзывчивость на инокуляцию АЦК-утилизирую-щими бактериями и эндомикоризным грибом — взаимосвязанные свойства. Доказательство наличия такой взаимосвязи может быть полезным для селекции сортов, обладающих высоким симбиотическим потенциалом одновременно в отношении ростстимулирующих бактерий и эндомикориз-ных грибов.
Л И Т Е Р А Т У Р А
1. Т и х о н о в и ч И.А., П р о в о р о в Н.А. Симбиозы растений и микроорганизмов:
молекулярная генетика агросистем будущего. СПб, 2009.
2. S h t a r k O.Y., B o r i s o v A.Y., Z h u k o v V.A., P r o v o r o v N.A., T i k h o n o-
v i c h I.A. Intimate associations of beneficial soil microbes with the host plants. In: Soil mi-
crobiology and sustainable crop production. Springer Science+Business Media B.V., Dordrecht, The Netherlands, 2010: 119-196.
3. D e B o e r W., F o l m a n L.B., S u m m e r b e l l R.C., B o d d y L. Living in a fun-
gal world: impact of fungi on soil bacterial niche development. FEMS Microbiol. Rev., 2005, 29: 795-811.
4. F r e y - K l e t t P., G a r b a y e J., T a r k k a M. The mycorrhiza helper bacteria revisited. New Phytol., 2007, 176: 22-36.
5. B e h n O. Influence of Pseudomonas fluorescens and arbuscular mycorrhiza on the growth, yield, quality and resistance of wheat infected with Gaeumannomyces graminis. J. Plant Dis. Protect., 2008, 115: 4-8.
6. J a d e r l u n d L., A r t h u r s o n V., G r a n h a l l U., J a n s s o n J.K. Specific interactions between arbuscular mycorrhizal fungi and plant growth-promoting bacteria: as revealed by different combinations. FEMS Microbiol. Lett., 2008, 287: 174-180.
7. T o r o M., A z c o n R., B a r e a J.M. The use of isotopic dilution techniques to evaluate the interactive effects of Rhizobium genotype, mycorrhizal fungi, phosphatesolubilizing rhizobac-teria and rock phosphate on nitrogen and phosphorus acquisition by Medicago sativa. New Phy-tol., 1998, 138: 265-273.
8. V i v a s A., B a r e a J.M., A z c o n R. Interactive effect of Brevibacillus brevis and Glomus mosseae, both isolated from Cd contaminated soil, on plant growth, physiological mycorrhizal fungal characteristics and soil enzymatic activities in Cd polluted soil. Environ. Pollut., 2005, 134: 257-266.
9. V o s a t k a M., G r y n d l e r M. Treatment with culture fractions from Pseudomonas
putida modifies the development of Glomus fistulosum mycorrhiza and the response of potato
and maize plants to inoculation. Appl. Soil Ecol., 1999, 11: 245-251.
10. Б е л и м о в А.А., С е р е б р е н н и к о в а Н.В., С т е п а н о к В.В. Взаимодейст-
вие ассоциативных бактерий и эндомикоризного гриба с ячменем при совместной инокуляции. Микробиология, 1999, 68(1): 122-126.
11. E n g q v i s t L.G., M е r t e n s s o n A., O r l o w s k a E., T u r n a u K., B e l im o v A.A., B o r i s o v A.Y., G i a n i n a z z i - P e a r s o n V. For a successful pea
production on polluted soils, inoculation with beneficial microbes requires active interaction between the microbial components and the plant. Acta Agric. Scand., B, 2006, 56: 9-16.
12. G u i n e l F.C., G e i l R.D. A model for the development of the rhizobial and arbuscular
mycorrhizal symbioses in legumes and its use to understand the roles of ethylene in the establishment of these two symbioses. Can. J. Bot., 2002, 80: 695-720.
13. Б е л и м о в А.А., С а ф р о н о в а В.И. АЦК деаминаза и растительно-микробные взаимодействия (обзор). С.-х. биол., 2011, 3: 23-28.
14. G l i c k B.R., C h e n g Z., C z a r n y J., D u a n J. Promotion of plant growth by ACC deaminase-producing soil bacteria. Eur. J. Plant Pathol., 2007, 119: 329-339.
15. G a m a l e r o E., B e r t a G., M a s s a N., G l i c k B.R., L i n g u a G. Interactions
between Pseudomonas putida UW4 and Gigaspora rosea BEG9 and their consequences for the
growth of cucumber under salt-stress conditions. J. Appl. Microbiol., 2010, 108: 236-245.
16. B e l i m o v A.A., S a f r o n o v a V.I., S e r g e y e v a T.A., E g o r o v a T.N., M a tv e y e v a V.A., T s y g a n o v V.E., B o r i s o v A.Y., T i k h o n o v i c h I.A., K l u-
g e C., P r e i s f e l d A., D i e t z K.-J., S t e p a n o k V.V. Characterisation of plant growth-promoting rhizobacteria isolated from polluted soils and containing 1-aminocyclopropane-1-carboxylate deaminase. Can. J. Microbiol., 2001, 47: 642-652.
17. Я к о б и Л.М., К у к а л е в А.С., У ш а к о в К.В., Ц ы г а н о в В.Е., Н а у м к и-
н а Т.С., П р о в о р о в Н.А., Б о р и с о в А.Ю., Т и х о н о в и ч И.А. Полимор-
физм форм гороха посевного по эффективности симбиоза с эндомикоризным грибом Glomus sp. в условиях инокуляции ризобиями. С.-х. биол., 2000, 3: 94-102.
18. 3 о л ь н и к о в а Н.В., В о р о б ь е в Н.И. Методы исследования грибов, образующих с растениями микоризу арбускулярно-везикулярного типа. СПб, 1992.
19. В о с к р е с е н с к а я О.Л., А л я б ы ш е в а Е.А., П о л о в н и к о в а М.Г. Большой практикум по биоэкологии. Ч. 1. Йошкар-Ола, 2006.
20. Л а к и н Г.Ф. Биометрия. М., 1990.
21. S a f r o n o v a V.I., S t e p a n o k V.V., E n g q v i s t G.L., A l e k s e y e v Y.V., B e l i m o v A.A. Root-associated bacteria containing 1-aminocyclopropane-1-carboxylate deaminase improve growth and nutrient uptake by pea genotypes cultivated in cadmium supplemented soil. Biol. Fertil. Soils, 2006, 42: 267-272.
22. B e l i m o v A.A., S a f r o n o v a V.I., M i m u r a T. Response of spring rape to inoculation with plant growth-promoting rhizobacteria containing 1-aminocyclopropane-1-carboxy-late deaminase depends on nutrient status of the plant. Can. J. Microbiol., 2002, 48: 189-199.
23. H u i y i n g L., S m i t h F.A., D i c k s o n S., H o l l o w a y R.E., S m i t h S.E. Plant growth depressions in arbuscular mycorrhizal symbioses: not just caused by carbon drain? New Phytol., 2008, 178: 852-862.
24. B e l i m o v A.A., D o d d I.C., S a f r o n o v a V.I., H o n t z e a s N., D a v i e s W.J. Pseudomonas brassicacearum strain Am3 containing 1-aminocyclopropane-1-carboxylate deaminase can show both pathogenic and growth-promoting properties in its interaction with to-
ГНУ Всероссийский НИИ сельскохозяйственной Поступила в редакцию
микробиологии Россельхозакадемии, 7 февраля 2012 года
196608 г. Санкт-Петербург—Пушкин-8, ш. Подбельского, 3, e-mail: [email protected], [email protected], [email protected]
REACTION OF PEA PLANTS ON INOCULATION BY RHIZOSPHERE 1-AMINOCYCLOPROPANE-1-CARBOXYLATE (ACC) UTILIZING BACTERIA IN THE PRESENCE OF ENDOMYCORRHIZAL
FUNGUS Glomus intraradices
A.A. Belimov, S.V. Demchinskaya, V.I. Safronova S u m m a r y
In pot experiment with pea genotypes contrasting for efficiency of endomycorrhizal symbiosis (high-efficient genotype 8599 and low-efficient genotype 1025), the plants were grown in the presence or in the absence of endomycorrhizal fungus Glomus intraradices CIAM8 and inoculated with associative bacteria Pseudomonas brassicacearum Am3 or Pseudomonas putida Bm3 containing ACC deaminase. The inoculation of 8599 genotype with Am3 strain increases the biomass of shoots and roots by 60 % for plants without mycorrhiza. In plants with mycorrhiza both strains determined the increased shoot biomass by 40 %, and also root biomass by 40 % (Am3 strain) and by 70 % (Bm3 strain). The influence of mycorrhiza and bacteria on the growth of genotype 1025 is insignificant. After mycorrhization of genotype 8599 the associative bacteria reduced the nitrogen content in shoots by 20 %, but in the absence of mycorrhiza they raised the phosphorus content in genotype 1025 by 25 % (Am3 strain) and by 50 % (Bm3 strain). At a high and similar degree of mycorrhiza development in both pea genotypes the Bm3 strain decreased the number of arbuscles and vesicles in roots of genotype 8599. These results are of interest for more effective application of biopreparations and breeding of the varieties with high symbiotrophity.
Научные собрания
ВСЕРОССИЙСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ «СТРАТЕГИЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ И РАСТЕНИЙ С ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДОЙ»
(г. Саратов, ИБФРМ РАН, 25-27 сентября 2012 года)
В работе конференции будут рассматриваться актуальные проблемы экологии и симбиологии микробов и растений: биоразнообразие микробных и растительных сообществ и их функционирование в природе; механизмы взаимодействия партнеров в симбиозах и ассоциациях; метаболическая и генетическая интеграция в растительно-бактериальных симбиозах; микробная коммуникация и ее роль во взаимодействии с макроорганизмом-хозяином; разнообразие микробных метаболитов и их влияние на организм человека и животных; адаптация микроорганизмов и растений к воздействию неблагоприятных природных факторов.
В рамках конференции планируется проведение следующих секций:
■ Биоразнообразие микробных и растительных сообществ и их функционирование
■ Адаптация микроорганизмов и растений к действию биотических и абиотических факторов окружающей среды
■ Механизмы взаимодействия партнеров в симбиозах и ассоциациях
■ Растительно-микробные симбиозы: метаболическая и генетическая интеграция
■ Микробная коммуникация и ее роль во взаимодействии с макроорганизмом-хозяином
■ Микробные метаболиты и их влияние на организм человека и животных
■ Микроорганизмы и растения в биомедицинских исследованиях
■ Современные физико-химические методы в физиолого-биохимических исследованиях
Контакты и информация: http://ibppm.ru, [email protected], [email protected]
СЕМИНАР «СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ ПРОТЕОМНОГО АНАЛИЗА»
Компания «Био-Рад Лаборатории» на базе Института биоорганической химии имени академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН (г. Москва) бесплатно проводит ежемесячные семинары, позволяющие получить практический опыт проведения всех этапов протеомного анализа.
Контакты и информация: +7 (495) 721-14-04 (доб. 135), e-mail: [email protected]
