2. Обеспечение проведения исследований для сторонних организаций с использованием усу

За время с 1 января по 16 ноября 2012 года оборудованием Фондовой оранжереи воспользовались сотрудники 20 организаций (см. справку о числе организаций-пользователей). Совместные исследования специалистов из московских научных организаций и из других регионов проводились с использованием коллекций оранжереи, насчитывающей 6020 видов тропических и субтропических растений, и оборудованных лабораторий: гербарий, молекулярной генетики, физиологии и биохимии. Для проведения исследований использовалось, как ранее приобретенное оборудование: бинокулярный микроскоп SZX16, микроскоп ОГМЭ П3, дозиметр-радиометр МКС, люкс-метр Foot Candle/ Lux Meter, ионометр, весы торсионные WAGA TORSYJNA-WT, биофотометр Eppendorf, ламинар, так и новое оборудование, приобретенное в 2012 году: лиофильная сушка CoolSafe 55-4, универсальная камера для моделирования условий среды Sanyo MLR-352H. Комплектование лабораторий специальным оборудованием для экспериментальных работ дало возможность провести совместные исследования по систематике, морфологии, геоботанике, микробиологии и экологии растений, почвоведению, агротехники. По результатам исследовательских работ опубликовано 5 научных статей, в том числе одна монография (см. справку о числе публикаций). В тоже время оказаны образовательные услуги на УСУ: проведена производственная практика студентов Тимирязевской академии, экологические занятия для участников программы «Отечество», занятия по повышению квалификации ландшафтных дизайнеров. Развитие УСУ «Фондовая оранжерея Федерального государственного бюджетного учреждения науки Главного ботанического сада им. Н.В. Цицина Российской академии наук (ФОНДОВАЯ ОРАНЖЕРЕЯ)» дало возможность получить новые научные результаты, которые изложены в отчете НИР.

2. Проведение нир на 1-3 этапах

На 1 этапе проведена работа по закупке оборудования для оснащений лабораторий УСУ. Проведен анализ современной научно-технической литературы по исследуемой тематике. Разработана методика проведения кластерного анализа ризосферных микробиологических сообществ отдельных видов растений. Кластерный анализ структуры микробного сообщества субстрата ризосферы замии малой позволил выделить микробные доминанты. Так, в ведущую ассоциацию микроорганизмов входят аэробные виды Acetobacter sp. (2.5×10⁷), Pseudomonas putida (1.2×10⁷),P. vesicularis (1.0×10⁷), Arthrobacter sp. (1.3×10⁷), актиномицеты - Rhodococcus equi (1.1×10⁷), R. terrae (1.0×10⁷), анаэробные виды – Butyrivibrio sp. (4.5×10⁷), Ruminococcus sp. (3.2×10⁷), Aeromonas hydrophila (2.7×10⁷), Wolinella sp. (1.1×10⁷).. Консорциум облигатно и факультативно-анаэробных видов составляет 50% от общей численности, актиномицетов – 10%. В данном микробоценозе также заметно возросла численность микоризных грибов. Значительное содержание группы псевдомонад, Acetobacter sp., Aeromonas hydrophila, Arthrobacter sp., Wolinella sp., являющихся ассоциативными и свободноживущими азотфиксаторами, позволяет предположить о выделении замией малой ризодепозитов, стимулирующих размножение данных микроорганизмов. Высокие биоудобрительные свойства экссудатов замии малой способствуют увеличению биоразнообразия и численности микроорганизмов ее ризосферы.

Результаты кластерного анализа структуры микробного сообщества субстрата показали аэроб-анаэробную направленность микробиологических процессов, не высокое содержание ферментативных и окислительных гидролитиков органического вещества, использующих в качестве источника углерода и энергии гуминовые соединения, что ведет к их накоплению, и в дальнейшем окажет положительное влияние на продуктивность данной искусственной экосистемы.

На 2 этапе были выделены идентифицированные бактерии в ассоциативных комплексах микросимбионтов апогеотропных корней растений замии в естественных местах обитания. Наличие консортивных связей выделенных бактерий с подземными органами растений замии нельзя считать специфичными, так как большинство из них идентифицируются в ризосфере растений и других тропических семейств.

Показано, что пространственное распределение микроорганизмов в почвах фитоценоза закрытого грунта Новой фондовой оранжереи находится в прямой зависимости от мозаичности распределения растений и их таксономического разнообразия. Представители идентифицированных таксонов микроорганизмов являются типичными обитателями почв – они играют важную роль в поглощение и трансформации питательных соединений растениями.

Выявлены особенности динамики развития семян орхидных различных экологических групп. Изучены консортивные связи тропических и субтропических растений в фитоценозах закрытого грунта. На основе создания искусственных биомов выявляны адаптационные синдромы природных видов на контролируемые условия климатических установок, что позволяет вводить в культуру новые коммерчески перспективные виды растений с различным ресурсным статусом (декоративные, плодовые, лекарственные, редкие и т.д.); и прогнозировать большую продуктивность массового размножения in vitro. Криоконсервация семян и протокормов орхидей позволяет накапливать большой запас биоплазмы; кластерный анализ ризосферных микробиологических сообществ дает возможность создать симбиотические почвенные комплексы.

На 3 этапе проведены исследования, которые подтверждают способность некоторых бактерий не только стимулировать прорастание семян орхидей в культуре in vitro до фазы протокорма, но и проходить дальнейшие стадии ювенильного развития, образуя побеги второго и последующих порядков ветвления. Сеянцы PS-эпифита Dendrobium leonis благополучно прошли все стадии развития от посева до высадки в субстрат не в стерильной и не в грибной эндомикоризной культурах, а в симбиотической бактериальной культуре c бактерией Bacillus pumilus. Показано, что бактерия и проросток орхидеи образуют в культуре in vitro симбиотическую пару, при этом бактерия стимулирует прорастание сеянца и его дальнейшее развитие, а вода, выделяемая орхидеей при метаболизме, создает оптимальные условия для роста бактерии. Положительные результаты дали попытки проращивания в симбиотической бактериальной культуре трудно прорастающих семян представителей родов наземных орхидных – Paphiopedilum, Ponthieva, Dactylorhiza, которые благополучно развивались до стадии протокорма. Было показано, что выделенный в процессе исследований штамм Bacillus pumilus ускоряет прорастание семян разных групп орхидных. Вероятнее всего, это происходит за счет выделения им ИУК или ИУК – подобного вещества, при этом штамм не обладает достаточной азотфиксирующей способностью и не вырабатывает гиберрелины.