МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Стерлитамакский филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения

высшего профессионального образования

«Башкирский государственный университет»

Центр научных исследований и инноваций

Выпускная аттестационная работа

ВЛИЯНИЕ ЭНДОФИТНЫХ БАКТЕРИИ BACILLUS SUBTILIS НА МИКОРИЗАЦИЮ РАСТЕНИЙ ПРИ ИМИТАЦИИ ПОЧВЕННОЙ ЗАСУХИ

«Допустить к защите» (приказ №___________от ___________) Директор ЦНИиИ ________________ /Н.А. Шергенг/ Научный руководитель программы профессиональной переподготовки: _____________ / З.М. Курамшина /

Выполнил: слушатель программы профессиональной переподготовки «Биохимия и биотехнология » Научный руководитель аттестационной работы: Курамшина Зиля Мухтаровна, к. биол. н., доцент

Стерлитамак 2015

Введение…………………………………………………………………………	4
Глава 1. Литературный обзор. Влияние почвенной засухи на микоризу растений………………………………………………………………………....	8
1.1. Роль микоризы в жизни растений…………………………………………	8
1.2. Последствия влияние засухи на сельскохозяйственные растения………	16
1.3. Перспективы использования эндофитных бактерии рода Bacillus subtilis……………………………………………………………………………	20
Глава 2. Объект и методы исследования……………………………………...	26
2.1. Объект и предмет исследования…………………………………………..	26
2.2. Методы исследования……………………………………………………...	26
2.2.1. Методика посадки семян………………………………………………...	26
2.2.2. Обработка семян бактериями Bacillus subtilis……………….................	26
2.2.3. Условия произрастания растений в условиях засухи………………….	27
2.2.4. Методика сбора образцов………………………………………………..	27
2.2.5. Методика окрашивания корней…………………………………………	27
2.2.6. Методика оценки колонизации арбускулярной микоризы растений...	28
2.3. Статистическая обработка результатов……………………………..........	30
Глава 3. Результаты и обсуждение…………………………………………….	32
3.1. Влияние влажности почвы на показатели микоризации корней растений…………………………………………………………………………	32
3.2. Влияние засухи и бактерий Bacillus subtilis на морфометрические показатели растений……………………………………………………………	37
Вывод…………………………………………………………………………….	43
Список литературы……………………………………………………………..	44

Содержание

стр.

Сокращения

ВАМ – везикулярно – арбускулярная микориза

АМГ – арбускулярные микоризные грибы

PGPB (Plant Growth Promoting Bacteria) – бактерий, стимулирующие развитие растений

АМ – арбускулярная микориза

Введение

В последние годы внимание многих исследователей направлено на изучение влияния глобальных климатических изменений на растения. Это связано с тем, что влияние климатических и антропогенных факторов может негативно отразиться на жизнедеятельности живых организмов [Alam]. Повышение температуры воздуха на протяжении длительного времени может усилить испарение воды с поверхности почвы, и интенсивная транспирация приведет к иссушению корнеобитаемого слоя почвы.

Потепление с сопровождением почвенной и атмосферной засухи может сильно воздействовать на продукционные процессы сельскохозяйственных растений [Abdullaev]. Известно, что температурный и водный стресс приводят к нарушению метаболических процессов у растений, распаду белков, изменению коллоидно-химического состояния цитоплазмы и, в конечном итоге, к снижению количества накапливаемого растениями органического вещества [Эргашев]. Такие полигенные признаки, как продуктивность, устойчивость к стрессам, качество урожая и другие, могут сильно варьировать под влиянием условий среды.

В то же время недостаточно внимания уделяется изучению влияния засухи на везикулярно-арбускулярную микоризу (ВАМ) [Abbott, Robson, 1982, с. 389−408.].

Везикуло - арбускулярная микориза (ВАМ) – широко распространенная в природе в виде микробо-растительного симбиоза, играющая важную роль в обеспечении растений питательными элементами, водой и способствующая выживанию растений при неблагоприятных условиях окружающей среды [Marulanda]. По некоторым данным, более 90% видов наземных растений вступают в симбиотические отношения с микоризными грибами (Glomeromycota) [Helgason]. Арбускулярные микоризные грибы являются облигатными симбионтами и не способны размножаться в культуре in vitro .

АМГ играют жизненно важную роль в обеспечении устойчивого сельского хозяйства, потому что они увеличивают водных отношений растений, которые улучшают засухоустойчивость растений-хозяев [Nelsen, 1987, c. 71-79]. Способности конкретных ассоциаций между растениями и AMГ переносить засуху, имеют большой интерес. Исследования на условиях засухи показали, что растительная биомасса, содержание хлорофилла, и интенсивность транспирации были больше в растениях, зараженных AMГ по сравнению с растениями без АМГ [Asensio, Rapparini, Peñuelas, 2012, c. 149–161]. Также у AMГ были обнаружены эффекты на проводимость устьиц с одинаковой частотой при обильном поливе и засухи [Awotoye, Atayese, Osonubi, Mulongoy, Okali, 1992, c. 67–77]. AMГ симбиоз также влияет на устьичную чувствительность к состоянию атмосферной влаги [Huang, Smith, Yost, 1985, c. 229–243].

Актуальность темы. Образование симбиоза с эндомикоризными грибами у большинства сельскохозяйственных культур – важный фактор улучшения минерального, в особенности фосфорного, питания растений и повышения их продуктивности. Однако в результате воздействия почвенной засухи симбиотрофность растений снижается(Тихонович).

Для повышения эффективности эндомикоризного симбиоза может быть усиление положительного взаимодействия симбионтов с ассоциативными ростстимулирующими бактериями (например, Azospirillum, Arthrobacter, Pseudomonas, Bacillus и др.), в современной литературе называемыми «бактерии, стимулирующие развитие растений» (от англ. Plant Growth Promoting Bacteria, PGPB) [Sood, 2003, c. 219-227; Compant, Duffy, Nowak, Clément, Barka, 2005, c. 951-959]. Интерес к этому направлению вызван тем, что некоторые эндофитные штаммы бактерий используются в качестве основы препаратов для защиты растений от фитопатогенов, например Bacillus subtilis 26Д – основа биофунгицида, фитоспорин [Хайруллин, Минина, Иргалина, 2009, с. 133–137.]. Практически не изучены тройственные симбиозы, которые могут формировать растительные организмы, эндофитные бактерии и микоризообразующие грибы.

Как правило, такие штаммы должны подавлять рост и развитие грибов, и не исключено, что антагонизм может проявиться и по отношению к грибным микроорганизмам, формирующим ВАМ. Важными механизмами положительного воздействия бактерий на микоризу и микоризованные растения служат продукция биологических активных веществ, мобилизация питательных веществ в почвы, фиксация атмосферного азота и биоконтроль фитопатогенных грибов(Shtark).

Цель работы: определить влияние инокуляции семян растений эндофитными штаммами бактерий Bacillus subtilis на микоризацию корней в условиях имитации почвенной засухи.

В связи поставленной целью были сформулированы следующие задачи:

1. Исследовать морфометрические показатели (длину и биомассу побегов и корней) растений в условиях имитации почвенной засухи.

2. Изучить развитие арбускулярной микоризы в корневой системе растений в условиях имитации почвенной засухи.

3. Изучить влияние инокуляции семян растений эндофитными штаммами бактерий Bacillus subtilis на ростовые показатели и микоризацию корней в условиях имитации почвенной засухи.

4. Провести сравнительный анализ влияния почвенной засухи на рост растений и развитие арбускулярной микоризы у инокулированных и неинокулированных эндофитными бактериями Bacillus subtilis растений.

Новизна. Впервые было проведено исследование колонизации арбускулярной микоризации корней растений, обработанных эндофитными штаммами бактерий Bacillus subtilis шт.26 Д и 11 ВМ в условиях имитации почвенной засухи.

Практическая значимость. Полученные результаты дополняют теоретические сведения о взаимоотношениях микоризы и растений. Данные могут быть учтены в практике сельского хозяйства, с целью повышения урожайности сельскохозяйственных растений в условия засухи.

Структура дипломной работы. Работа состоит из введения, трех глав, заключение и списка использованной литературы.