Популяционная динамика компонентов защитно-стимулирующих микробных ассоциаций и их влияние на урожайность зерновых культур

Мохова С.В., Мельникова Н.В., Романовец Ю.Н. Суховицкая Л.А., канд. биол. наук

“Институт микробиологии НАН Беларуси, г. Минск, Беларусь

Бруй И.Г., канд. с.-х. наук

Институт земледелия и селекции НАН Беларуси, г. Жодино, Беларусь

Бажанов Д.П., канд. биол. наук

Институт генетики и цитологии НАН Беларуси, г. Минск, Беларусь

Изучение популяционной динамики энтеро- и флавобактерий, обладающих азотфиксирующей, фосфатмобилизующей и антагонистической активностями, их влияние на сукцессию резидентных диазотрофных и фосфатмобилизующих микроорганизмов и урожайность зерновых культур проводили в полевых мелкоделяночных опытах. Интродукцию генетически маркированных защитно-стимулирующих ассоциаций и их компонентов осуществляли инокуляцией семян пшеницы и ячменя.

Изучение колонизации корней пшеницы и ячменя трансконъюгантами ассоциативных диазотрофов Enterobacter sp. 5и-1, Enterobacter sp. 11-1 c повышенной нитрогеназной активностью, фосфатмобилизующими бактериями Flavobacterium sp. 25 Rif^r, Enterobacter sp. 27 Rif^r, защитно-стимулирующей ассоциацией Enterobacter sp. 5и-1+ Flavobacterium sp. 25 Rif^r (табл. 1) и их влияние на резидентные популяции олигонитрофильных и фосфатмобилизующих бактерий проводили в фазы массовых всходов и колошения. Все исследуемые микроорганизмы, сохраняясь на корнях ячменя и пшеницы, достигали численности более миллиона КОЕ/г корней. Наиболее высокая колонизирующая способность в исследуемые фазы развития (массовых всходов и колошения) на пшенице отмечена у защитно-стимулирующей ассоциации Enterobacter sp. 5и-1+ Flavobacterium sp. 25 Rif^r (6,3^.10⁶ и 1,5^.10⁷ КОЕ/г корней соответственно). Ризоплану ячменя активно колонизировал Enterobacter sp. 11-1 – 5,1^.10⁶ и 9,1^.10⁶ КОЕ/г корней соответственно.

Результаты исследований показали, что интродукция в агроценоз инокулянтов стимулировала развитие азотфиксирующих и фосфатмобилизующих бактерий.

В вариантах с инокуляцией диазотрофами увеличивалось количество олигонитрофилов. В фазу массовых всходов оно повысилось в 6 раз после бактеризации пшеницы Enterobacter sp. 5и-1 и в 5 после бактеризации ячменя Enterobacter sp. 11-1, в фазу колошения – в 5,2 и 2,8 раз соответственно. При инокуляции Flavobacterium sp. 25 Rif^r и Enterobacter sp. 27 Rif^r повышалась численность     фосфатмобилизующих микроорганизмов: в фазу массовых всходов – в 3,0 и 2,8 раза, в фазу колошения – в 2,7 и 2,5 раза соответственно. Защитно-стимулирующая ассоциация Enterobacter sp. 5и-1 + Flavobacterium sp. 25 Rif^r способствовала  увеличению резидентных популяций олигонитрофилов и фосфатмобилизующих бактерий.

 

Таблица 1 Динамика численности интродуцируемых микроорганизмов и резидентных популяций олигонитрофильных и фосфатмобилизующих бактерий в ризоплане растений ячменя и пшеницы (2002-2003 гг.)

Варианты инокуляции	Численность микроорганизмов, млн./г корней
	Интродуцированные микроорганизмы		Олигонитрофильные микроорганизмы		Фосфат-мобилизующие микроорганизмы
	стадия массовых всходов	стадия колоше ния	стадия массовых всходов	стадия колоше-ния	стадия массовых всходов	стадия колоше-ния
пшеница
Контроль	0,28±0,03	2,1±0,37	2,3±0,17	38,0±3,05	2,5±0,07	39,0±2,91
Enterobacter sp. 5и-1	6,2±0,14	14,0±0,52	14,0±0,71	200,0±7,91	3,8±0,23	61,0±3,71
Flavobacterium sp. 25 Rifr	5,9±0,10	11,0±0,67	5,4±0,40	63,0±3,53	7,6±0,46	110,0±6,37
Enterobacter sp. 5и-1 + Flavobacterium sp. 25 Rifr	6,3±0,08	15,0±0,63	8,1±0,29	150,0±6,63	5,4±0,34	130,0±4,83
ячмень
Контроль	0,24±0,06	1,8±0,23	2,0±0,30	31,0±2,91	2,3±0,24	38,0±3,05
Enterobacter sp. 11-1	5,1±0,08	9,1±0,59	10,2±0,52	89,0±4,06	3,7±0,24	59,0±3,71
Enterobacter sp. 27 Rifr	4,8±0,08	9,4±0,57	4,8±0,41	51,0±3,53	6,4±0,41	97,0±2,91

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Как следует из полученных данных, выявленные нами сукцессии диазотрофных и фосфатмобилизующих микроорганизмов ризоплана зерновых злаков тесно связаны с интродукцией исследуемых энтеро - и флавобактерий и зависят от колонизирующей способности последних.

Увеличение численности резидентных микробных сообществ ризоплана, функциональные свойства которых соответствуют интродуцируемым микроорганизмам, способствуют повышению азотфиксирующего и фосфатмобилизующего потенциала растений, что подтверждается полученными экспериментальными данными. Как видно из рисунков 1 и 2, интродукция диазотрофных микроорганизмов во всех вариантах применения способствовала повышению потенциальной нитрогеназной активности на корнях ячменя и пшеницы. Наиболее высокая активность отмечена в вариантах с монокультурой Enterobacter sp.11-1 и бинарной ассоциацией Enterobacter sp.5и-1 + Flavobacterium sp. 25 Rif^r (852,3 и 818,2 нМоль/С₂Н₄ соответственно).

Как видно из данных (табл. 2), во всех вариантах с бактеризацией получены прибавки урожая. Наиболее высокими они были на культуре ячменя с инокуляцией Enterobacter sp. 11 (2,7 ц/га) и Enterobacter sp. 27 Rif^r (5,9 ц/га). При инокуляции пшеницы наиболее высокий эффект получен в варианте с ассоциацией Enterobacter sp. 5и + Flavobacterium sp. 25 Rif^r.

 

Таблица 2 Влияние инокуляции на урожайность зерновых культур

№	Варианты	Урожайность, ц/га	Прибавка урожая, ц/га
пшеница
1	Контроль	46,9	-
2	Enterob  acter sp.5и	47,4	0,5
3	Flavobacterium sp.25 Rifr	48,4	1,5
4	Enterobacter sp.5и + Flavobacterium sp.25 Rifr	49,1	2,2
НСР05		1,5	-
ячмень
1	Контроль	60,1	-
2	Enterobacter sp.11	62,8	2,7
3	Enterobacter sp.27 Rifr	63,8	3,7
4	Enterobacter sp.11 + Enterobacter sp.27 Rifr	61,3	1,2
НСР05		1,95

 

Таким образом, полученные нами данные свидетельствуют о полифункциональном действии изучаемых микроорганизмов. Обеспечивая растения биологическим азотом, обладая антимикробным действием, они содействуют росту урожая зерновых. Более высокой колонизирующей способностью и нитрогеназной активностью характеризуется бинарная синергическая ассоциация Enterobacter sp. 5и-1 + Flavobacterium sp. 25 Rif^r..