CC BY
121
BIOTECHNOLOGIA ACTA, V. 8, No 1, 2015
УДК 577.11:631.8 doi: 10.15407/biotech8.01.076
ВПЛИВ М1КРОБНИХ ПОВЕРХНЕВО-АКТИВНИХ РЕЧОВИН НА Р1СТ БОБОВИХ РОСЛИН
Н. С. Щеглова1 ^щдшення фiзико-хiмп горючих копалин
О. В. Карпенко1 1нституту фiзико-органiчноi xiMii i вуглехiмп
Р. I. Вiльданова1 iM. Л. М. Литвиненка НАН Украши, Львiв
О. М. Шульга1 2Львiвський нацiональний унiверситет iM. I. Я. Франка,
В. I. Баранов2 Укра'на
E-mail: [email protected]
Отримано 15.10.2014
Дослщжено вплив бмгенних поверхнево-активних речовин — рамнолшЩв, трегалозолiпiдiв мшробного походження — на picT бобових рослин. Рамнолшщш поверхнево-активнi речовини, як е продуктом бiосинтезу штаму Pseudomonas sp. PS-17, екстрагували сумiшшю хлороформ: iзопропанол 2:1 i3 супернатанта культурально! рiдини, трегалозолiпiднi — з бммаси Rhodococcus erythropolis УКМ Ас-50. Бмкомплекс PS — сумiш рамнолiпiдiв i3 полiсахаридами — осаджували i3 супернатанта культурально! рiдини штаму Pseudomonas sp. PS-17 пщкисленням до рН 3. Насшня люцерни i вики озимо! перед поивом обробляли розчинами бмгенних поверхнево-активних речовин та вiдповiдними культурами азотфiксаторiв, вирощували в емностях за умов шщано! культури. Вплив рамнолшЩв та iндлолiл-3-оцтово! кислоти вивчали у бмтесм на ризогенез живцiв квасоль
Визначено оптимальну концентрацiю бiогенних поверхнево-активних речовин (0,01 г/л) для передпомвно! обробки насшня люцерни та вики озимо!, що сприяе зростанню !хньо! надземно! маси на 16-20%. Показано, що оброблення насшня розчинами бмгенних поверхнево-активних речовин тдвищуе ефективнiсть шокулящ! насiння вики озимо! культурою Rhizobium leguminosarum bv. Viciae, при цьому надземна маса рослин збшьшуеться на 34% порiвняно з контролем. У раз1 замочування живщв квасолi в сумiшi бiокомплексу PS та шдолшоцтово! кислоти кiлькiсть утворених коренiв збшьшуеться на 26,7%, а !хня маса — на 19,2% порiвняно iз контролем (iндолiлоцтова кислота).
Отже, встановлено, що бмгенш поверхнево-активнi речовини (рамнолшщи, трегалозолiпiди) стимулюють рiст бобових рослин (люцерни, вики), а також формування симбмзу вики озимо! з бактерiями R. leguminosarum bv. viciae. Одним iз механiзмiв впливу !х на р^т рослин е пiдвищення ефективносм екзогенних фiтогормонiв, зокрема iндолiлоцтово! кислоти.
Ключовi слова: бмгенш поверхнево-активнi речовини, бобовi рослини, iндолiлоцтова кислота.
Сучасн методи аграрного виробництва не обмежуються традицшними схемами ви-рощування рослин. Постшно проводяться пошуки нових перспективних технологш, якi не справляють негативного впливу на навколишне середовище i забезпечують ви-сокий економiчний ефект за 1х впроваджен-ня у йльськогосподарське виробництво. Значний iнтерес у виршенш дано' проблеми становить використання бюгенних поверх-нево-активних речовин (бюПАР) мiкробного походження. Завдяки сво'м фiзико-хiмiчним i бiологiчним властивостям бiоПАР за низь-ких концентрацiй пiдвищують проникшсть клiтинних мембран, впливають на метабо-лiзм бактерiй та активнiсть ензимiв [1]. На сьогоднi широкого впровадження набули
синтетичн ПАР, якi тдвищують ефектив-нiсть мiнеральних добрив, мшроелементав та пестицидiв. Зважаючи на рiвень еколопч-но'1 загрози, що ii спричинюють синтетичш засоби, найбiльш перспективними е препара-ти бiологiчного походження, ям ефективно стимулюють потенцiйнi можливост рослин i, водночас, швидко трансформуються ^рун-товими мiкроорганiзмами.
У лаборатори бiотехнологii Вщд^ен-ня фiзико-хiмii горючих копалин Институту фiзико-органiчноi хiмii i вуглехiмii iм. Л. М. Литвиненка НАН Украши вид^е-но й вивчено поверхнево-активш метаболь ти бактерш Pseudomonas sp. PS-17 — рамнолшщи та комплекс 1х iз полiсахаридами, а також сумш лiпiдiв — продуктiв бюсинте-
зу штаму Rhodococcus erythropolis УКМ Ас-50, основними компонентами яко'' e трегало-золiпiди [2, 3]. Висока ефектившсть, низька токсичшсть та екологiчна безпека бiоПAР визначае перспективу ix використання в еко-логiчно безпечних теxнологiяx.
У наших попередшх роботах показано, що застосування бюПАР для передпойвно' обробки насшня редису, люцерни, вики озимо'' сприяе зб!льшенню енергп проростання i стимулюе розвиток проросткiв [4]. Встанов-лено стимулювальний вплив рамнолiпiдниx ПАР на рют злакових рослин (ячменю ярого та озимого, пшенищ яро''), що сприяло зрос-танню надземно'' та коренево'1 маси рослин на 12-15% [5]. У складi бюдобрив на основi азотфiксувальниx бактерiй бюПАР шдвишу-ють 1хню ефективнiсть, при цьому коренева та надземна маса люцерни зб!льшуеться на 25-30% [6]. Проте вплив ПАР на рют бобо-вих рослин, а також мехашзм 1хньо'1 дп до-слщжено недостатньо.
Метою роботи було вивчення впливу бiоПAР (рамнолiпiдiв та трегалозолшвдв) на рiст люцерни та вики озимо'' на раншх стадь ях вегетацп.
Матерiали i методи
Об'ектами дослщжень були люцерна сорту Роксолана та вика озима сорту Льв!в'ян-ка; рамнолшщи i бюкомплекс PS (сумiш рамнолiпiдiв iз полюахаридами) — продукти бiосинтезу штаму Pseudomonas sp. PS-17 [2]; трегалозолiпiднi ПАР — продукти бюсинте-зу R. erythropolis УКМ Ас-50 [3]. Критичну концентращю мiцелоутворення (ККМ) роз-чишв бiоПAР визначали за методом Дю-Ну'1 [7] на тензiометрi фiрми «Krüss» (Шмеччи-на). Загальнi лiпiди штаму Pseudomonas sp. PS-17 екстрагували iз супернатанта культу-рально'1 рiдини (СКР) сум!шшю хлороформ: iзопропанол 1:2. Концентращю рамнолшвдв визначали орциновим методом [8]. Бюкомплекс (БК) PS осаджували iз СКР шдкислен-ням 10%-м розчином соляно'1 кислоти до pH 3,0 [2]. Кйтинно-зв'язаш ПАР штаму R. erythropolis УКМ Ас-50 екстрагували з бю-маси бактерш сум!шшю хлороформлзопропа-нол 1:2. Якiсний аналiз глiколiпiдниx ПАР здiйснювали методом тонкошарово'1 хромато-графп на пластинках Sorbfil ПТСХ-АФ-А-УФ (ЗАО «Сорбполимер», Росiя); рухома фаза — хлороформ-метанол-вода 65:15:2 [8].
БтПАР в експериментах iз росли-нами використовували за концентрацiй 0,1-0,05 г/л. Передпойвну обробку насiн-ня проводили за загальноприйнятою ме-
тодикою [9]: вiдкалiброване насiння обро-бляли розчинами бюПАР у кiлькостi 2% в!д маси насiння; контроль — водопров!дна вода, час експозици — 1 год. Окрiм того, насшня вики озимо'' шокулювали культурою Rhizobium leguminosarum bv. viciae, а насшня люцерни — Synorhizobium meliloti ЛН11 (титр клггин 2х109 КУО/мл), а також поеднували оброблення насшня бюПАР з шокулящею. Азотфшсувальну актившсть кореневих бульбочок визначали ацетилено-вим методом [10] на газовому хроматограф! ЛХМ-80 з полум'яно-iонiзацiйним детектором. Вегетацшш досл!ди проводили у емно-стях об'емом 500 мл з! стерильним п!ском, збагаченим живильним середовищем Гель-ригеля (1/4 норми азоту) [9]. Повторюванють досл!д!в 4-кратна, тривалють — 4 тижн!.
Для встановлення впливу бюПАР на ефектившсть ф^огормошв виконували бю-тест на ризогенез 10-добових живц!в квасолi, як! замочували впродовж 3 год у розчинах бюкомплексу PS, шдол^оцтово! кислоти (1ОК) та в сумiшаx бюкомплексу PS з 1ОК. Живц! пророщували у склянках з водою [11].
Для статистичного анатзу застосовували методи варiацiйноi статистики.
Результати та обговорення
У наших попередшх доотдженнях показано стимулювальний вплив бюПАР (рамнолшвдв, трегалозолiпiдiв) на р!ст злакових рослин (пшенищ, ячменю), а також формування асощацп ячменю ярого з бакте-р!ями Enterobacter sp. [5] i симбюзу люцерни з бактерiями S. meliloti ЛН11 [6]. Згщно з даними [12] одним !з меxанiзмiв впливу рамнолiпiдниx ПАР на рослини е змша гщ-рофо6ност! поверxнi кореня, а також полш-шення 6!одоступност! поживних речовин. Окр!м того, рамнолiпiднi ПАР бактерш роду Pseudomonas впливають на актившсть ^рунтово! мшрофлори, рухлив!сть бактерiй, колошзащю ними кореня та утворення бю-пл!ВКИ.
В!домо, що за великих концентрацш 6!оПАР пригн!чують проростання насшня i зменшують чисельнiсть м!крофлори Грунту [4], що в кiнцевому тдсумку може негативно позначитися на рост! та урожайноста рослин. Ми припустили, що ефектившсть дп 6!оПАР на рослини залежить в!д ф!зико-х!м!чних характеристик ''хшх розчин!в. В!домо, що в точ-ц! критично'' концентрацп мiцелоутворення (ККМ) розчини ПАР характеризуются р!зкою зм!ною властивостей, зокрема таких, як солю-б!л!зац!я, утворення мщел i м!кроемульс!й
ВЮТЕСНШШаТА ЛОТА, V. 8, N0 1, 2015
[7]. Для сумiшi рамнолшЩв ККМ становить 0,05 г/л, для сумiшi трегалозолшщних ПАР — 0,15 г/л. З подальшим збiльшенням концентрацп ПАР фiзико-хiмiчнi властивост iхнiх розчишв суттево не змiнюються. Саме тому для оброблення насшня було обрано концентрацп бюПАР, близькi або рiвнi за значен-ням ККМ: 0,1; 0,05 та 0,01 г/л (табл. 1).
Встановлено, що бюПАР за вйх досль джених концентрацш сприяють збiльшенню вегетативноi маси рослин. Проте найкращ1 результати одержано тсля оброблення на-сiння розчинами рамнолш^в або трегало-золiпiдiв за концентрацп, нижчоi за ККМ (0,01 г/л): надземна маса люцерни зросла вiдповiдно на 12% та 16% вщносно контролю; коренева — на 33-35%. Отже, оптималь-ний вплив на рослини бюПАР справляють за концентрацш, нижчих за ККМ.
Одним iз механiзмiв стимулювальноi дп бiогенних ПАР на рют рослин може бути без-посереднiй вплив 'х на утворення коршня за рахунок активацп клiтинних ензимiв або пiдсилення дп 1ОК екзогенного походження. Вiдомо, що 1ОК вiдiграе значну роль у про-цесах росту рослин. Вона синтезуеться в рос-линних кл^инах, а також може утворюва-тись i видiлятись у ^рунт мшрооргашзмами ризосфери [13]. У модельних бютестах, що 'х проводили на живцях квасол^ встановлено, що iх замочування у розчинах бюкомплек-су Р8 за концентрацiй 0,01 та 0,001 г/л не впливае на ризогенез рослин, проте сприяе тдвищенню ефективностi 1ОК у сумiшах iз бiоПАР. Загальна шльшсть коренiв зростае на 26,7%, iхня маса — на 19,2% порiвня-но з контролем — оброблення живщв роз-чином 1ОК (табл. 2). При цьому показано, що концентращю 1ОК у суммах з бiоПАР можна зменшити у 4 рази ^ 100 до 25 мг/л) без втрати п ефективностi (рис. 1).
За результатами експерименив можна зробити висновок, що стимулювальний вплив бiоПАР на ризогенез живщв квасолi е опосередкованим i може бути пов'язаний з1 збiльшенням проникностi клiтинних мембран для ф^огормошв. Iмовiрнiсть такого припущення пiдтверджуеться даними л^е-ратури про можлив^ть утворення стаб^ь-них супрамолекулярних комплекйв мемб-ранних фосфолiпiдiв з рамнолшщами [14]. Саме iз цим пов'язана змша проникност клiтинних мембран, яка вщбуваеться за дii бюПАР у разi низьких концентрацiй (нижчих за ККМ). Результатом тако' взаемодп е довготривалий вплив бюПАР на рiст корене-во' i надземноi маси рослин.
Завдяки впливу на проникшсть кл^ин-них мембран бюПАР також можуть зб!льшу-вати ефектившсть iнших бiологiчно актив-них речовин, ям синтезуються мiкрофлорою ризосфери (амшокислот, вiтамiнiв тощо). Ми припустили, що такий шдхщ може бути ви-користано для пiдвищення ефективноста бак-терiальних зразкiв азотфiксувальних бакте-рiй для iнокуляцii бобових рослин, зокрема вики озимо' культурою R. leguminosarum Ъу. у1е1ае ЛН11 (рис. 2).
Згщно з результатами експерименту най-бiльш ефективним виявилося поеднання передпойвно' обробки насiння вики озимо'1 розчинами трегалозолiпiдiв з iнокуляцiею R. leguminosarum Ъу. у1е1ае ЛН11. Це спри-яло збiльшенню коренево' та надземно' маси рослин вiдповiдно на 25 i 34% (вiдносно контролю) та зростанню нодуляцшно' актив-ност ризобiй на 29%. Цi даш корелювали з азотфiксувальною активнiстю кореневих бульбочок, яка зб!льшилась на 44%. Значне зростання шлькост кореневих бульбочок у бобових рослин ми також пов'язуемо iз впливом бюПАР на проникшсть кл^инних
Таблиця 1. Вплив бшПАР на рiст люцерни сорту Роксолана (М ± m, п = 25)
Вар1анти оброблення насшня К1льк1сть бульбочок, шт./10 рослин Суха коренева маса, г/10 рослин Суха надземна маса, г/10 рослин
Контроль (оброблення водою) 0 0,136±0,005 0,202±0,009
Я. твШвН ЛН11 73±3 0,185±0,010 0,238±0,011
Трегалозолш1ди 0,15 г/л 0 0,179±0,008 0,224±0,010
Трегалозолш1ди 0,05 г/л 0 0,180±0,007 0,229±0,010
Трегалозолш1ди 0,01 г/л 0 0,184±0,009 0,235±0,011
Рамнолш1ди 0,05 г/л 0 0,179±0,003 0,221±0,007
Рамнолш1ди 0,01 г/л 0 0,182±0,003 0,226±0,008
Примтка: для вс1х зразк1в Р < 0,05 пор1вняно з контролем.
Рис. 1. Ризогенез живщв квасол1 шсля оброблення розчинами 1ОК (25 мг/л) та БК: 1 — контроль (вода); 2 — 1ОК; 3 — 1ОК + БК (0,05 г/л); 4 — 1ОК +БК (0,01 г/л); 5 — 1ОК + БК (0,001 г/л)
Таблиця 2. Вплив бшкомплексу Рв на ризогенез живц1в квасол1 (М ± т, п = 10)
Вар1анти оброблення живц1в квасол1 Кшьмсть корешв, шт./рослина Середня сира маса 10 корешв, г/рослина Довжина кореня, мм
1ОК, мг/л БК, г/л
0 0 21,7±1,5 0,0146±0,0009 5,49±0,25
100 0 61,8±4,5 0,0172±0,0011 7,29±0,45
50 0 51,4±4,3 0,0166±0,0010 7,02±0,49
25 0 25,8±1,8 0,0146±0,0006 5,83±0,26
0 0,050 19,5±1,0 0,0156±0,0006 4,32±0,22
0 0,010 18,9±1,6 0,0159±0,0007 6,12±0,25
0 0,001 21,5±1,5 0,0152±0,0009 3,92±0,10
25 0,050 26,6±2,3 0,0140±0,0008 3,98±0,12
25 0,010 30,5±2,5* 0,0176±0,0009* 8,34±0,54*
25 0,001 34,3±2,3* 0,0181±0,0010* 9,76±0,64*
Примтка: * Р < 0,05 порiвняно з 1ОК 25 мг/мл.
2 3
BapiaHTM
Рис. 2. Вплив трегалозолппдних ПАР (ТЬ) на наростання вегетативно! маси та нодуляцшну актившсть у систем1 Я. 1е^^т1ио8агиш ьу. viciae ЛН11 — вика озима сорту Льв1в'янка:
1 — контроль (оброблення водою);
2 — оброблення насшня розчином ТЬ;
3 — шокулящя Я. 1едиттовагит ъу. у1е1ае ЛН11;
4 — оброблення насшня розчином ТЬ та шокулящя Я. 1едиттовагит Ъу. у1е1ае ЛН11. *Р < 0,05 порiвняно з варiантом шокуляцп насiння Я. 1едиттовагит Ъу. у1е1ае ЛН11
BIOTECHNOLOGIA ACTA, V. 8, No 1, 2015
мембран кореня, що полегшуе процес його первинного iнфiкування ризобiями. Вiдомо, що аналогiчний ефект спричинюють i по-верхнево-активнi сапонiни рослинного похо-дження, бiологiчна дiя яких на клггини по-дiбна до дп мiкробних ПАР: вони впливають на проникнiсть клiтинних мембран, мають антимiкробну активнiсть, сприяють зростан-ню шлькост кореневих бульбочок у бобових рослин. Вважають, що сапонши виконують функщю сигнальних молекул за формування симбюзу бобових рослин iз ризобiями [15].
Таким чином, нами встановлено стимулю-вальний вплив рамнолiпiдних i трегалозоль пiдних ПАР на рют бобових рослин (люцерна,
вика), а також визначено оптимальну кон-центращю бiоПАР для передпойвно! обробки насшня, яка становила 0,01 г/л. Поеднання технологи попередньо! обробки насiння роз-чинами бiоПАР з iнокуляцiею азотфшсуваль-ними бактерiями стимулювало формування симбюзу бактерш Я. ЬвдитЬпоэагит Ъу. у1е1ае з викою озимою сорту Львiв'янка. Вщзначе-но збiльшення надземноi та кореневоi маси рослин, кiлькостi кореневих бульбочок та 'хньо' азотфiксувальноi активность Показано, що одним iз механiзмiв стимулюваль-ного впливу бюПАР на бобовi рослини може бути тдвищення ефективностi екзогенно'1 1ОК, унаслщок чого полiпшуеться ризогенез рослин.
REFERENCES
1. Ron E., Rosenberg E. Natural roles of biosurfactants. Env. Microbiology. 2001, 3(4), 229-236.
2. Karpenko O. V., Martyniuk N.B., Shulga O. M., Shcheglova N. S. Surface-active biological product. Pat. 71792 A UA, 7 C12N1/02, C12R1:38. Appl. 25.12.2003; Publ. 15.12.2004, Buil. N 12. (In Ukrainian).
3. Nogina T. M., Khomenko L. A., Karpenko O. V., Pristai M. V. Growth features of actinobacteria-destructors of mineral engine oils in environments with hydrocarbons. Visnyk ZNU. Ser. Biolohiia. 2007, N 1, C. 152-158. (In Ukrainian).
4. Shcheglova N. S., Pokynbroda T, Karpenko O. V., Glycolipids SAS — environmentally friendly agricultural plant growth regulators. Visnyk NU "Lviv. politechnika". Chemistry and chemical technology. 2007, N 590, P. 133-138. (In Ukrainian).
5. Lisova N.,Shcheglova N., Vildanova R., Cholovska O., Karpenko O., Effectiveness iimproving of biologics associative Diazotroph in spring barley cultivation technologies: the role of biogenic SAS and glauconite. Zbirnyk nauk. prats UNU. 2011, P.116-120. (In Ukrainian).
6. Shcheglova N. S. Karpenko O. V., Pristai M. V., Lisova N., Nogina T. Effect of biogenic surfactants on formation of Synorhizobium meliloti symbiosis with alfalfa. Mikrobiologiia i biotechnologiia. 2011, N 1, P. 48-55. (In Ukrainian).
7. Abramzon A. A., Zaichenko L. P. Surface-active substances. Synthesis, analysis, properties, application. Leningrad: Khimiya. 1988. 200 p. (In Russian).
8.Ando S., Saito M. Chromatography lipid, biomedical research and chemical diagnostic. Amsterdames: Elsevier, 1987. 310 p.
9. Seihy Y. Metods of Soil Microbiology. Moskva: Kolos, 1983, 345 p. (In Russian).
10. Hardy R., Holsten. Application of the acetylene-ethylene assay for measurement of nitrogen fixation. Soil. Biol. and Biochem. 1973, 5(1), 47-81.
11. Kefeli B., Turetskaia R. Methods for determining the phytohormones, growth inhibitors, defoliants, and herbicides. Moskva: Kolos. 1973, 157 p. (In Russian).
12. D'aes J., K. De Maeyer, E. Pauwelyn. Biosurfactants in plant — Pseudomonas interactions and their importance to biocontrol. Environ. Microbiol. Reports. 2010, 2(3), 359-372.
13. Volkogon V., V., Dulnev P. H., Kovtun E. P. Effect of plant hormones and their synthetic analogues on the activity of associative nitrogen fixation. Mikrobiologiya. 1996, 65(6), 850-854. (In Russian).
14. Pashinskaia V. A. Mass spectrometric study of ramnolipidnyh biosurfactants and their interaction with the phospholipids of cell membranes. Biopolym. Cell. 2009, 25(6), 504-508. (In Russian).
15. Lisova N., Kowalczuk E. Competition of Rhizobia for nodulation of fababean in Ukrainian soils. Polish J. Soil Science. 1997, 30(2), 49-53.
ВЛИЯНИЕ МИКРОБНЫХ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ НА РОСТ БОБОВЫХ РАСТЕНИЙ
Н. С. Щеглова1, Е. В. Карпенко1, Р. И. Вилъданова1, А. М. Шульга1, В. И. Баранов2
1Отделение физико-химии горючих ископаемых Института физико-органической химии и углехимии им. Л. М. Литвиненко НАН Украины, Львов
2Львовский национальний университет им. И. Я. Франко, Украина
E-mail: [email protected]
Исследовано влияние биогенных поверхностно-активных веществ — рамнолипидов, трегало-золипидов микробного происхождения — на рост бобовых растений. Рамнолипидные поверхностно-активные вещества — продукт биосинтеза штамма Pseudomonas sp. PS-17 — экстрагировали смесью хлороформ-изопропанол 2:1 из супер-натанта культуральной жидкости, трегалозоли-пидные — из биомассы Rhodococcus erythropolis УКМ Ас-50. Биокомплекс PS — смесь рамно-липидов с полисахаридами — осаждали из су-пернатанта культуральной жидкости штамма Pseudomonas sp. PS-17 подкислением до рН 3. Семена люцерны и вики озимой перед посевом обрабатывали раствором биогенных поверхностно-активных веществ и соответствующими культурами азотфиксаторов, выращивали в емкостях в условиях песчаной культуры. Влияние рамнолипидов и индолил-3-уксусной кислоты изучали в биотесте на ризогенез побегов фасоли.
Определена оптимальная концентрация биогенных поверхностно-активных веществ (0,01 г/л) для предпосевной обработки семян люцерны и вики озимой, что способствует увеличению их надземной массы на 16-20%. Показано, что обработка семян растворами биогенных поверхностно-активных веществ повышает эффективность инокуляции семян вики озимой культурой Rhizobium leguminosarum bv. viciae, при этом надземная масса растений увеличивается на 34% относительно контроля. Установлено, что одним из механизмов влияния биогенных поверхностно-активных веществ на рост растений может быть повышение эффективности индолил-3-уксусной кислоты экзогенного происхождения: общее количество корней на побегах фасоли возрастает на 26,7%, а их масса — на 19,2%.
Таким образом, показано, что биогенные поверхностно-активные вещества (рамнолипиды, трегалозолипиды) стимулируют рост бобовых растений (люцерны, вики), а также формирование симбиоза вики озимой с бактериями R. leguminosarum bv. viciae. Одним из механизмов их влияния на рост растений является повышение эффективности экзогенных фитогормо-нов, в частности индолилуксусной кислоты.
Ключевые слова: биогенные поверхностно-активные вещества, бобовые растения, индо-лилуксусная кислота.
INFLUENCE OF MICROBIAL SURFACTANTS ON THE GROWTH OF LEGUMES
N. S. Shcheglova1, O. V. Karpenko1, R. I. Vildanova1, O. M. Shulga1, V. I. Baranov2
department of Physical Chemistry of Fossil Fuels of Lytvynenko Institute of physic and organic chemistry of the National Academy of
Sciences of Ukraine, Lviv, Ukraine 2Ivan Franko Lviv National University, Lviv, Ukraine
E-mail: [email protected]
The influence of biogenic surfactants — rhamnolipids, trehalose lipids — on the growth of legumes was investigated. Rhamnolipid surfactants — product of biosynthesis of Pseudomonas sp. PS-17 strain were extracted by Folch mixture from the culture liquid supernatant and trehalose lipid surfactants — from biomass of Rhodococcus erythropolis Ac-50 strain. Biocomplex PS, which is a mixture of rhamnolipids and polysaccharides was precipitated from culture liquid supernatantof Pseudomonas sp. PS-17 strain with acidification to pH 3. Seeds of alfalfa and winter vetch were treated before sowing with solutions of biosurfactants or with appropriate culture of nitrogen-fixing bacteria and were grown in vessels in the sand culture conditions. The influence of rhamnolipids and indoleacetic acid on rhizogenesis was set in the biotest with beans cuttings.
The optimal concentration of biosurfactants (0.01 g/l) was determined for pre-sowing treatment of alfalfa and winter vetch seeds, which promoted the growth of their aboveground mass by 16-20%. It was shown that treatment of seeds by biosurfactants improved the efficiency of winter vetch seeds inoculation by biopreparation of nitrogen-fixing microorganisms: an aboveground plant mass increased by 34%. It was shown that soaking of beans cuttings in a mixture of biocomplex PS and indoleacetic acid increased the number of formed roots on 26.7% and their weight — on 19.2% compared with the control which was indoleacetic acid.
It was shown that biogenic surfactants (rhamnolipids, trehalose lipids) stimulated the growth of legumes (alfalfa, vetch), contributed to the increase of vegetative mass and stimulated the formation of symbiosis of winter vetch with bacteria Rhizobium leguminosarum bv. viciae. It was determined that one of the mechanisms of biosurfactant influence on the plant growth was improving the efficiency of phytohormones, including indole-3-acetic acid.
Key words: biogenic surfactants, legumes, stimulation of plant growth, indoleacetic acid.
