Розенфельд В.В. Епіфітна і ендофітна мікрофлора насіння сосни звичайної Київського Полісся

summary

       Розділ 1. Мікрофлора в рослинних угрупованнях. Розкрито стан досліджень епіфітної і ендофітної мікрофлори, її взаємодію між собою та в рослинних угрупованнях. Численними дослідженнями (Гвоздяк Р.І., Кабашна Л.В.,        Пасічник Л.А. та ін., 2001) доведено наявність як епіфітних, так і ендофітних бактерій та мікроміцетів у здорових органах сільськогосподарських рослин, у т.ч. імунних. Практично всі види фітопатогенних бактерій виявлені на поверхні живильних рослин. Іхня кількість залежить від виду рослин, їх органів, фаз розвитку, змін біохімічних та фізіологічних процесів у рослинах, пори року, кліматичних умов тощо (Hirano S.S., Upper C.D., 1983; Daub M.E., Hagedo D.J., 1998; Krimm U., Schwab W., 2005). Відзначено, що ендофіти менш досліджені порівняно з епіфітами. В ендофітному стані  виявлено фітопатогенні бактерії, які належать до родів Pseudomonas, Erwinia, Pantoea, Enterobakter, Curtobakterium, Clavibakter, та сапротрофи – спороносні бактерії з родів Bacillus, Paenibacillus (Гвоздяк Р.І., 2005).

       Акцентовано увагу на тому, що, зважаючи на позитивний вплив деяких епіфітів і ендофітів на рослини, вони потребують подальшого вивчення.

       Розділ 2. Об’єкти, матеріали та методи досліджень. Об’єкт досліджень – насіння сосни звичайної (Pinus sylvestris L.) Київського Полісся.

       Для мікробіологічних досліджень використано насіння 37 партій сосни звичайної з десяти державних лісових господарств Київщини. Схожість та енергію проростання його визначали за відповідним ГОСТом. Кількість мікроорганізмів залежно від функціональних та інших ознак тестували за їх ростом на спеціальних живильних середовищах. Патогенні властивості ізолятів виявляли шляхом штучного зараження хвої дворічних сіянців сосни звичайної та індикаторних рослин. Фітотоксичність виділених ізолятів виявляли на проростках сосни, насінні пшениці, редиски ("Методы экспериментальной микологии", 1982). 

      Морфологію колоній мікроорганізмів, їх біологічні, біохімічні та культуральні властивості вивчали за загальноприйнятими методами (Бельтюкова К.И., Матышевская М.С., Куликовская М.Д., Сидоренко С.С., 1968; Klement Z., Rudolf K.,          Sands D.S., 1990).

      Здатність ізолятів бактерій засвоювати різні джерела вуглецю вивчали на мінеральному середовищі Омельянського з додаванням 0,5 %  карбогідратів,  а саме:  мальтози, рамнози, лактози, фруктози, ксилози, манози, сахарози, сорбітолу, гліцеролу, дульцитолу, інозитолу, манітолу та саліцину.

      Ферментативний або окислювальний шлях засвоєння глюкози визначали за ростом мікроорганізмів на рідкому середовищі з глюкозою в аеробних і анаеробних умовах. Індикатором був водний розчин бромтимол голубий (Кучеренко Л.В., 1969).

      Для визначення жирнокислотного складу загальних ліпідів бактерії вирощували протягом доби на КА. Клітини змивали фізіологічним розчином та осаджували центрифугуванням (2000 об/хв, 40 хв). Гідроліз клітин і метилювання жирних кислот проводили в 1,5% розчині сірчаної кислоти в метанолі у запаяних ампулах   (1 год, 80^оС). Метилові ефіри жирних кислот екстрагували сумішшю ефір – гексан (1:1). Визначення  їх наявності здійснювали за допомогою газорідинної хроматомас–спектрометричної системи Agilеnt 6890N5973 inert. Одержані піки ефірів жирних кислот ідентифікували, порівнюючи їх зі стандартами комерційних ефірів жирних кислот фірми Supelco.

      Взаємовідносини між мікробіотою насіння вивчали методом відстроченого антагонізму (Егоров Н.С., 1954).

      Антибактеріальну активність хімічних і біологічних пестицидів досліджували методом титрів та на насінні. Для тестування інгібувальної дії пестицидів на епіфітну й ендофітну мікрофлору насіння сосни звичайної використовували водні розчини різних концентрацій таких препаратів: 0,5 і 5,0 %  KMnO₄;  фундазол – 0,02 і 0,2 мг ∙ (50 мл води)^-1;  вітавакс – 0,03 і 0,3 мг ∙ (100 мл води)^-1  та 12 мг ∙ (20 мл води)^-1 (30 хв); мікосан та мікосан новий 1:1; септодор і септодор форте – 1,0; 0,1; 0,01; 0,001 %.

      Тест-культурами були стандартний набір штамів бактерій, а також виділені нами з насіння сосни звичайної патогени. До складу стандартних (колекційних) культур належать такі патогени, як: Agrobacterium tumefaciens 8628, Pseudomonas fluorescens 8573, P. syringae pv. syringae 8511, Xanthomonas campestris pv. сampestris 8003 б, Erwinia carotovora subsp. сarotovora 8982, Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis 10-2. Свіжовиділені тест-культури, що використовували в досліді, –      P. syringae,  E. carotovora,  E. nimiprеssuralis.

      Видову належність бактерій і мікроміцетів встановлювали за визначниками (Bergey’s manual, 1974; Определитель бактерий Берджи, 1997; Визначник грибів України, 1967; Пидопличко Н.М., 1977) та іншою спеціальною літературою  (Гвоздяк Р.И., Яковлева Л.М., 1979).

      Розділ 3. Фітотоксичні властивості мікрофлори насіння сосни звичайної. Наведено результати дослідження посівних якостей насіння сосни звичайної і вплив фітотоксинів мікроорганізмів епіфітної та ендофітної мікрофлори на його схожість й енергію проростання.

      Насіння різних партій відрізняється між собою за схожістю та енергією проростання. Не завжди насіння з високим відсотком енергії проростання мало високу  схожість.  Виявлено  різні  групи  за  наведеними  ознаками. Очевидно, у рослин немає прямої залежності між енергією проростання та схожістю насіння. Цей процес складний і залежить від впливу зовнішніх факторів, у т. ч. мікроорганізмів, які різною мірою впливають на енергію проростання та схожість насіння, часто бувають токсичними для проростків.

      Бактерії виявилися токсичними як для мікроміцетів, так і під час проростання насіння. У такого насіння на КА засихають кінчики проростків. Деякі з них (5–10 %) виростали до невеликих розмірів (7–8 мм), однак згодом покривалися коричневими повздовжніми смужками, кінчики на 1–2 мм некротизувалися, ріст припинявся. З уражень виділені фітопатогенні бактерії. Такого перебігу проростання насіння  на фільтрувальному папері з ватною підстилкою не спостерігалося. Однак на фільтрувальному папері не розвивались бактерії та мікроміцети. За нормальних умов росту як на насінні, так і на проростках розвиток мікробіоти повністю контролюється рослиною. Під час проростання насіння на КА бактерії виходять      з-під контролю рослини, швидко розмножуються і своїми продуктами життєдіяльності впливають на його проростання. Отже, в системі насіння – бактерії – КА регулювальна і домінувальна функції переходять до бактерій, тоді як у системі насіння – мікроорганізми – фільтрувальний папір (грунт, пісок) уся мікробіота підпорядкована рослині.