Введение 3
Цель работы: 5
Задачи: 5
Глава 1. Литературный обзор 6
1.1 Фосфор 6
1.2 Глифосат 10
1.2.1 Механизм действия на растения 11
1.2.2 Применение 12
1.2.3 Токсичность 13
1.3 Псевдомонады 15
1.4 Стенотрофомоносы 17
1.5 Токсическое действие глифосата 18
1.5.1 Глифосат и пути его катаболизма 18
1.5.2 Микробная деградация глифосата 22
1.6 Plant Growth-Promoting Rhizobacteria (PGPR) и возможности их
применения 24
Глава 2. Материалы и методы 26
2.1 Методы исследований 28
2.1.1 Выделение штаммов Pseudomonas §рр 28
2.1.2 Приготовление накопительной культуры 28
2.1.3 Выделение и очистка ДНК бактерий 31
2.1.4 Молекулярно-генетическая идентификация бактериальных
штаммов 32
2.1.4 Фосфатмобилизация и сидерофорная активности 33
Глава 3. Результаты и обсуждение 34
Выводы 39
Список литературы: 40
Одним из основных макроэлементов, обеспечивающий благоприятное влияние не только на рост и развитие растений, но и на формирование высоких урожаев сельскохозяйственных культур является фосфор. В настоящее время важное значение для растений имеют соединения фосфора, которые легко усваиваются из почвы и минеральных удобрений. В связи с этим, одним из перспективных направлений в улучшении фосфорного питания сельскохозяйственных культур является биологическая фосфатмобилизация, которую осуществляют почвенные микроорганизмы. Этот процесс способствует превращению
труднорастворимых соединений фосфора в формы, которые легко
доступны для высших растений. Основная цель использования
фосфатрастворяющих штаммов заключается в повышении подвижности
труднорастворимых почвенных фосфатов. В связи с этим, в нашем
исследовании мы определили фосфатмобилизующую активность 14
штаммов ризосферных бактерий. Эти бактерии были выделены из
ризосферы бобовых растений, произрастающих на Южном Урале. Для
этого штаммы Pseudomonas spp. OBA 2.4.1, OBA 2.9, GOR 4.17 и STA 3
были высажены на среду Муромцева (г/л): глюкоза - 10,0;. аспарагин - 1,0;
K2SO4 - 0,2; MgSO4*7H2O - 0,4; дрожжевой экстракт - 0,5; агар - 17,0;
вода дистиллированная - до 1 л, встерилизованную среду добавлены
CaCl2*6H2O - 3,4 и Na2PO4*12 H2O - 3,8 (непосредственно перед
использованием), pH 6,8. Через сутки был измерен индекс солюбилизации
(IS) с помощью фомулы IS= 0 гало (мм) / 0 колоний (мм). В результате
три штамма из четырех исследуемых показали положительный результат.
Штамм Pseudomonas sp. OBA 2.4.1 не образовывал светлое гало вокруг
колоний, что говорит об отсутствии мобилизующей активности данного
штамма. Хотя именно данный штамм показывал хороший
ростостимулирующий эффект на растениях гороха посевного (Pisum
sativum L.) и люцерны посевной (Medicago sativa L.). Остальные штаммы
3
показали разный индекс солюбилизации: у штамма OBA 2.9 IS = 1,39, у штамма GOR 4.17 IS = 1,58, у штамма STA 3 IS = 2,05. Самый высокий индекс солюбилизации выявлен у штамма Pseudomonas spp. STA 3. По данным результатам можно сделать вывод, что исследуемые штаммы могут солюбилизировать фосфаты натрия в разной степени начиная уже с первых суток роста на среде. В дальнейшем планируется исследование данных штаммов на среде с добавлением других фосфатов.
Объектами изучения для дипломной работы мы выбрали представителей родов Pseudomonas и Stenotrophomonas - основные группы фосфатмобилизирующих бактерий. Они наиболее эффективны за счет их основного фактора действия на растворимость почвенных фосфатов - образования кислых метаболитов для увеличения подвижности труднорастворимых почвенных фосфатов. Также ценными свойствами можно считать их высокую антагонистическую активность по отношению к корневым фитопатогенам и положительное влияние на гормональный эффект растений, благодаря чему увеличивается масса и объем корней. За счет сочетания перечисленных полезных свойств и разностороннего действия на состояние растений эти группы фосфатмобилизирующих бактерий востребованы как микробные инокуляты.
Принимая во внимание богатый метаболический потенциал бактерий, актуально изучение их взаимодействия с гербицидами. Глифосат представляет особый интерес из-за глобального применения в сельском хозяйстве, что привело к повсеместному присутствию его остатков в окружающей среде. Его вред для растений и человека невозможно переоценить, т.к. он, адсорбируясь на растениях, в воде и почве, повреждает ДНК, вызывает онкологию, накапливается в организме и нарушает работу гормональной системы. Именно по этим причинам изучение способности штаммов Pseudomonas spp. и Stenotrophomonas spp. метаболизировать глифосат как источник углерода и фосфора является нашей основной целью вместе с анализом способности этих бактерий 4
мобилизировать фосфор и переводить его в усваиваемое для растений состояние.
Цель работы:
Скрининг штаммов Pseudomonas spp. и Stenotrophomonas spp. к способности мобилизировать фосфор и анализ устойчивости к гербициду глифосату.
Задачи:
1. Скрининг штаммов Pseudomonas spp. и Stenotrophomonas spp. на способность к фосфатмобилизации с разными фосфатами в качестве единственного источника фосфора.
2. Характеристика исследуемых штаммов почвенных бактерий к устойчивости к глифосату и способности метаболизировать данный гербицид как источник углерода или фосфора.
3. Анализ полученных данных и отбор перспективных штаммов, способных метаболизировать разные фосфаты и гербицид глифосат как источник фосфора для своего роста.
Представлены результаты исследования зональных изолятов фосфатрастворяющих ризобактерий по оценке устойчивости к глифосату на твердой питательной среде Муромцева, содержащего глифосат как источник фосфора. По результатам скрининга среди зональных изолятов Pseudomonas sрp. и Stenotrophomonas sрp. отобраны перспективные целевые объекты, способныо метаболизировать гербицид глифосат как источник фосфора для роста. Выявлен самый эффективный штамм, способный метаболизировать глифосат как источник фосфора и способный к фосфатмобилизации: Stenotrophomonas 103.
