Новые ризосферные штаммы псевдомонад, перспективные для защиты растений от фитопатогенов

Из коллекции ризосферных псевдомонад, выделенных из различных геохимических и климатических сайтов России и Индии, отобрано 5 штаммов P. chlororaphis subsp. aureofaciens P4-1 и IG1, P. fluorescens O9-10 и A1, P. chlororaphis Or3-3, подавляющие рост фитопатогенных грибов Rhizoctonia solani, Gaeumannomyces graminis var. tritici (штамм Ggt 1818), Fusarium oxysporum, кроме того обладающие набором свойств бактерий группы PGPR (Plant Growth Promoting Rhizobacteria), таких как продукция противогрибных антибиотиков, цианида водорода, ауксинов, ПАВ, солюбилизация фосфатов. В микровегетационных экспериментах с искусственным фитопатогенным фоном Rhizoctonia solani показано увеличение биомассы растений огурца (сорт Изящный) на 15% при инокуляции семян штаммами P4-1 и Or3-3 по сравнению с не обработанными растениями. Отобранные ризосферные штаммы будут протестированы в полевых экспериментах и в дальнейшем использованы для создания биопрепаратов.

Ключевые слова: ризосферные бактерии, стимулирующие рост растений, Pseudomonas, биопрепараты.

Five strains of P. chlororaphis subsp. aureofaciens P4-1 and IG1, P. fluorescens O9-10 and A1, and P. chlororaphis Or3-3 were selected from different geochemical and climatic sites of Russia and India. These strains actively suppress the growth of phytopathogenic fungi Rhizoctonia solani, Gaeumannomyces graminis var. tritici, Fusarium oxysporum, and have a set of PGPR (Plant Growth Promoting Rhizobacteria) properties, such as production of antifungal antibiotics, hydrogen cyanide, auxins, surfactants, phosphate solubilization. It was shown, that in pot experiments with artificial phytopathogenic load of R. solani, seeds inoculation with P4-1 and Or3-3 strains increased the biomass of cucumber plants (sort Izyashchnyi) by 15% compared to non-treated plants. Selected rhizosphere strains will be tested in field experiments and subsequently used for the development of biopreparations.

Keywords: plant growth promoting rhizobacteria, Pseudomonas, biopreparations, growth of plants; PGPR; the biologics.

Комплекс положительного влияния бактерий группы PGPR (Plant Growth Promouting Rhizobacteria) на растения и почву широко используется в предпосевной обработке семян или в период вегетации растений. В связи с этим очевидной является перспективность проведения работ, раскрывающих возможности получения и использования новых штаммов ризосферных бактерий в практике растениеводства, экологического земледелия, биоконтроля над развитием болезней растений. Из 48 образцов дикорастущих растений, собранных в различных геохимических и климатических сайтах России и Индии выделено 494 бактериальных изолята, из 70 штаммов бактерий рода Pseudomonas отобрано 5 штаммов с наиболее выраженными свойствами PGPR: P. chlororaphis subsp. aureofaciens P4-1 и IG1, P. fluorescens O9-10 и A1, P. chlororaphis Or3-3 (таблица). Штаммы P4-1 и IG1 синтезируют спектр феназиновых антибиотиков также, как и штамм P. aureofaciens BS1393, являющийся основой для производства зарегистрированного в России биопрепарата «Псевдобактерин-2»; P. fluorescens A1 и P. chlororaphis Or3-3 синтезируют только по одному антибиотику – феназин-1-карбоновую кислоту (ФКК) и феназин-1-карбоксамид (ФКА), соответственно. Штамм P. fluorescens O9-10, в культуральной среде которого помимо ФКК обнаружены минорные количества ФКА, представляет особый интерес, поскольку в литературе не обнаружены данные о синтезе феназин-1-карбоксамида у бактерий P. fluorescens.

Таблица

Характеристика отобранных ризосферных бактерий рода Pseudomonas

Обозначения: ФКК − феназин-1-карбоновая кислота, ФКА − феназин-1-карбоксамид; ФЕН − комплекс феназиновых антибиотиков; ИУК − индолил-3-уксусная кислота. ПАВ − поверхностно-активные вещества. *Указан радиус зоны подавления фитопатогенных грибов при совместном выращивании со штаммами in situ. **Продукцию ПАВ оценивали по снижению поверхностного натяжения (ПН) в минеральной среде М9 с глицерином (ПН в контроле без бактерий 72±0.3 мН/м).

Кроме того, штаммы синтезируют цианид водорода, участвующий в биоконтроле фитопатогенных грибов. Все штаммы подавляют рост Rhizoctonia solani, Gaeumannomyces graminis var.tritici (штамм Ggt 1818), Fusarium oxysporum при совместном выращивании на агаризованной среде. Способность бактерий синтезировать ПАВ может способствовать увеличению биодоступности углеводородов, а также их колонизации ризосферы растений. При выращивании в минеральной среде с глицерином штаммы P4-1 и IG1 продуцируют ПАВ, что подтверждается значительным (в 2.5 раза) снижением поверхностного натяжения, по сравнению с контрольной средой без бактерий. Все штаммы продуцируют гетероауксин – индолил-3-уксусную кислоту (4.8–12.6 мкг/мл). Способность растворять гидроксиапатит кальция выявлена у одного штамма P. fluorescens O9-10. Широкое применение медь- и цинксодержащих препаратов для защиты растений приводит к накоплению металлов в почве и угнетению полезной микрофлоры. Все штаммы проявляют устойчивость к сульфату меди (1–2 мМ) и сульфату цинка (2 мМ), что дает им преимущество при интродукции в загрязненные почвы. Все штаммы растут при повышенном (2–5%) содержании хлористого натрия. В условиях искусственного фитопатогенного фона (2 г мицелия R. solani/кг почвы) обработка семян огурца сорта «Изящный» штаммами P4-1 и Or3-3 обеспечила увеличение массы растений на 15% по сравнению с не обработанными растениями, при этом, по массе растения не отличались от контроля (необработанные растения, выращенные в чистой почве (рисунок).

Рис. Влияние инокуляции семян огурца ризосферными бактериями Or3-3 и P4-1 на рост растений в условиях искусственного фитопатогенного фона Rhizoctonia solani (2 г мицелия/кг почвы).

Таким образом, отобранные ризосферные штаммы обладают всеми свойствами, необходимыми для создания биопрепаратов, предназначенных для защиты и стимуляции роста растений.

Исследования поддержаны Федеральной целевой программой Минобрнауки Российской Федерации (Соглашение № 14.613.21.0016 от 24 сентября 2014 г.).