Характеристика ростостимулирующих свойств ризосферных бактерий

ВВЕДЕНИЕ 4
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 7
1.1 Биоорганические удобрения 7
1.2 Микробные удобрения регулируют рост и устойчивость сельскохозяйственных культур 10
1.2.1 Ростостимулирующие бактерии 10
1.2.2 Солюбилизация фосфатов 14
1.2.3 Доступность железа для растений 15
1.3 Повышение устойчивости сельскохозяйственных культур к 16
экологическому стрессу
1.3.1. Устойчивость растений к биотическому стрессу 16
1.3.2 Устойчивость растений к абиотическому стрессу 19
1.3.2.1 Засуха и засоление почв 19
1.3.2.2 Стресс вызванный тяжелыми металлами (ТМ) 21
1.4 Биоремедиация почв 24
1.5 Бактерии родов Stenotropomonas и Pseudomonas для биоремедиации
почв от ТМ 27
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 31
2.1 Объекты исследования 31
2.2 Реактивы и материалы 32
2.3 Состав использованных стандартных сред 32
2.4 Выделение ризосферных штаммов почвенных бактерий 33
2.4.1 Выделение чистых культур ризобактерий 33
2.4.2 Выделение и очистка ДНК бактерий 35
2.5 Идентификация, выделенных штаммов почвенных бактерий 35
2.6 Приготовление селективных питательных сред и посев бактерий 35
2.7 Определение фосфатомобилизирующей активности 36
2.8 Определение сидерофорной активности 36
2.9 Рост ризобактерий на питательных средах с ТМ 37
2.10. Определение ростовых параметров растений гороха (Pisum sativum
L.) при ингибирующем действии ТМ 38
2.11 Статистический анализ 39
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ 40
3.1. Идентификация исследуемых ризосферных штаммов бактерий 40
3.2. Исследование свойств ризосферных бактерий 43
3.2.1. Биологические свойства ризосферных штаммов 43
3.2.2. Анализ роста ризосферных штаммов в присутствии ТМ 46
3.2.2.1 Устойчивость штаммов Pseudomonas sp. к стрессовым условиям 46
3.2.2.2 Устойчивость штаммов Stenotrophomonas sр. к стрессовым
условиям 51
3.2.3. Анализ влияния Pseudomonas зр. OBA 2.4.1 на рост растений
гороха в присутствии ТМ 52
3.2.4. Анализ влияния Stenotrophomonas зр. на рост растений гороха в 53
присутствии никеля
Заключение 57
Выводы 59
Список литературы 60

Купить

Актуальность темы. Ежегодно уровень мирового населения растет, поэтому есть необходимость повышения производства продуктов питания. Удобрения синтезированные химическим путем уже долгое время используются для увеличения урожайности сельскохозяйственных культур растений, несмотря на их эффективность, такие удобрения наносят вред окружающей среде, а также здоровью людей. Для того чтобы сфера сельского хозяйства развивалась стабильно, в скором времени человечеству необходимо уменьшение объема используемых химических удобрений. Биоудобрения на основе микроорганизмов — это тип насыщенного питательными веществами и экологически чистого биологического удобрения, изготовленного из бактерий, стимулирующих рост растений (PGPR). Такие удобрения способны корректировать количество питательных веществ в почве и улучшать микробное разнообразие почвы. Данные процессы восстанавливают микробиом экосистемы, что содействует усвоению витаминов и минералов, регулирует рост и увеличивает устойчивость сельскохозяйственных культур к биотическим и абиотическим факторам стресса.
Высокая активность взаимодействия между микробами и корневой системой происходит в межкорневом пространстве (Kuppe et al., 2022). PGPR обладают большим количеством функций, эти полезные бактерии играют важную роль в круговороте веществ в почве, разложении органических веществ, угнетении болезней, передающихся через почву, а также ускорение и увеличение роста агрокультур. Примерами являются биологическая фиксация азота, солюбилизация фосфатов, солюбилизация фосфора и калия, секреция гормонов, ингибирование патогенов, индукция устойчивости растений и т. д. (Larsen et al., 2015; Hyder et al., 2023). Растения также могут выделять вторичные метаболиты для питания микроорганизмов в межкорневой зоне. Связь растений и полезных бактерий важна для поддержания постоянства благоприятной среды вокруг корневой системы растения. Это позволяет растению эффективно расти и развиваться. (Chamkhi et al., 2022). Микробные удобрения действительно играют важную роль в сельском хозяйстве, так как способствуют созданию богатого микробиома почвы и улучшают ее плодородие. Полезные микроорганизмы, такие как PGPR, помогают растениям лучше усваивать питательные вещества, увеличивают урожайность и повышают устойчивость к стрессам (Goyal et al., 2023). Использование микробных удобрений не только способствует повышению качества почвы, но также благотворно влияет на окружающую среду, поддерживая устойчивое сельское хозяйство (Bamdad et al., 2021). Благодаря экологической чистоте и возобновляемости, микробные удобрения являются привлекательным выбором для современных агрономов. Исследования в области микробных удобрений продолжаются, и их потенциал еще далеко не исчерпан. Применение таких удобрений при рекультивации почв также открывает новые перспективы для восстановления земель после истощительного использования. В целом, использование микробных удобрений является не только эффективным способом повышения урожайности, но и важным шагом к устойчивому сельскому хозяйству, бережному отношению к природным ресурсам и обеспечению продовольственной безопасности.
PGPR (от Plant Growth-Promoting Rhizobacteria - ризосферные бактерии, стимулирующие рост растений) включают в себя различные таксономические группы, которые обладают широким набором полезных для растений свойств. К таким PGPR бактериям относятся почвенные микроорганизмы рода Pseudomonas. Они активно колонизируют корни растений, стимулируют их рост, активируют иммунный ответ растений и подавляют почвенные фитопатогенные грибы и бактерии. Псевдомонады в отличие от других ризосферных бактерий имеют высокую скорость роста. Практический интерес представляют PGPR из рода Pseudomonas: P. fluorescens, P. aureofaciens, P. chlororaphis, P. corrugate, P. putida и другие. Бактерии рода Pseudomonas занимают особое положение, которое определяется не только его огромной хозяйственной ценностью, но и важной ценотической ролью. В настоящее время особо актуальны штаммы, имеющие прикладные значения, которые можно использовать в качестве ростостимулирующих агентов, а также в качестве защиты растений от негативного влияния тяжелых металлов (ТМ) на их рост, развитие и урожайность.
Цель работы: изучение ростостимулирующих свойств ризосферных бактерий из родов Pseudomonas и Stenotrophomonas.
Задачи:
1. Определение ростостимулирующих свойств исследуемых штаммов: фосфатрастворяющую и сидерофорную активности.
2. Анализ роста исследуемых штаммов в присутствии разных концентраций тяжелых металлов.
3. Исследование влияния наиболее перспективных штаммов на растения гороха (Pisum sativum L.) в присутствии разных концентраций тяжелых металлов.
Практическая значимость. Исследованы биологические свойства 6 штаммов Pseudomonas sp. и 2 штаммов Stenotrophomonas sp. Получен наиболее эффективный и перспективный ростостимулирующий штамм Pseudomonas sp. OBA 2.4.1, который способен растворят неорганический фосфор и синтезировать сидерофоры. Данный штамм устойчив к NiCl2 до 3 мМ и к Pb(CH3COO)2 до 3 мМ в питательной среде. Соответственно, возможно его применение в биоремедиации, а ростостимулирующий эффект положительно влияет на растения гороха, что показано в нашем исследовании.

Купить