Введение к работе
Актуальность темы. Экологические последствия антропогенного воздействия, которые еще недавно осознавались как негативные тенденции, в настоящее время фактически превратились в одну из приоритетных проблем. Этот вопрос остро стоит в Северо-Западном регионе России, где количество природоохранных мероприятий не соответствует уровню производства, вследствие чего, содержание токсичных элементов в почвах может значительно превышать предельно допустимые концентрации.
Кроме того, ограниченность земельных ресурсов в промышленных регионах бассейна Ладожского озера и необходимость увеличения объема производства продукции растениеводства приводит к значительной интенсификации земледелия, включающей в себя внесение больших доз химических средств защиты растений и минеральных удобрений, которые накапливаются в почвах или вымываются фунтовыми водами, так как используются растениями не более чем на 60% [Небольсин, 1993]. Этот эффект вызван распадом ассоциаций почвенных микроорганизмов, ифающих решающую роль в процессах самоочищения почвы, выпадением чувствительных видов, практически полным исчезновением из микробоценоза агрономически ценных микроорганизмов - свободноживущих азотфиксаторов и микоризных фибов, снижением биохимической активности почвы и дефадацией экосистем [Рабинович, 1999; Кирюшин, 1996].
Поэтому одним из основных вопросов для сельскохозяйственной науки является поиск альтернативных путей между все возрастающей интенсификацией земледелия и сохранением в окружающей среде условий, при которых не нарушались бы симбиотические связи организмов.
Одним из важнейших приемов экологического земледелия является внесение микоризообразующих фибов арбускулярного типа (АМ-фибов), которые дают растению возможность более полно использовать вносимые удобрения, позволяя, тем самым, снизить дозы их применения [Gianinazzi-Pearson, 1996]. АМ-фибы повышают адсорбционную и поглотительную способность корней растений по отношению к различным элементам питания (таким как цинк, медь и т.д.). Кроме того, они улучшают водное питание растений, повышают их продуктивность и стрессоустойчивость [Маршунова, 1990].
В настоящее время разработаны многочисленные приемы использования эндомикоризных фибов в практике растениеводства [Базилинская, 1990]. Эти методы незаменимы на бедных и малоудобренных почвах [Marschner, Dell, 1994], а также при восстановлении земель, нарушенных в результате добычи полезных ископаемых, так как позволяют значительно ускорить рекультивацию [Зольникова и др., 1997]. Однако они имеют ряд недостатков, к числу которых относится их высокая себестоимость, позволяющая использовать данные методы в основном для дорогостоящих культур [Sieverding, 1986].
Обзор имеющихся данных показывает, что в почве существует достаточно видов аборигенных АМ-фибов, которые угнетаются интенсивными сельскохозяйственными технологиями [Муромцев, 1984]. Нативные штаммы являются более приспособленными к местным почвенным условиям и растениям-хозяевам - представителям естественного фитоценоза. Разработка приемов активации этих штаммов может иметь большое сельскохозяйственное значение, так как помимо положительного действия на растения, АМ-фибы способствуют развитию почвенных микроорганизмов-азотфиксаторов [Israel, 1987; Сдобникова и др., 1987] Таким образом, восстановление естественного микоризного фона позволит значительно снизить почвоутомление и повысить продуктивность и стрессоустойчивость растений при низких затратах.
Пели и задачи исследования. Целью исследования являлось изучение и разработка методов активации роста и развития естественных и интродуцированных эндомикоризных грибов арбускулярного типа в корнях растений с помощью регуляторов роста.
В задачи исследований входило:
разработка метода оценки веществ - индукторов микосимбиотрофизма;
поиск стабильного, безвредного индуктора микосимбиотрофизма;
разработка метода активации микосимбиотрофизма в вегетационных и микровегетационных условиях;
усовершенствование метода определения АМ-грибов в корнях растений.
Научная новизна исследований. Проведен скрининг и отобраны микроорганизмы, реакции которых на воздействие регуляторами роста адекватны реакции микотрофных растений. Доказано, что зеленая микроводоросль СІогеІІа vulgaris шт. 157 и грибы класса Zygomycetes - Mucor mucedo (l_: Fr.) и Rhizopus stolonifer (Ehrenberg: Fr. Lind) могут быть использованы в качестве тест-объектов для поиска веществ - индукторов микосимбиотрофизма.
Практическая значимость работы. Разработан метод оценки регуляторов роста - активаторов развития АМ-грибов в корнях растений, включающий в себя использование в качестве тест-объектов микроводоросли СІогеІІа vulgaris шт. 157 и гриба класса Zygomycetes - Rhizopus stolonifer (Ehrenberg: Fr. Lind).
Найден новый синтетический регулятор роста - гидрогттерин, который является не только индуктором микосимбиотрофизма, но и стимулирует развитие высших растений, повышает их продуктивность и стрессоустойчивость.
Проведены модельные испытания, показывающие, что обработка семян гидроптерином в концентрации 1*10"* мг/мл стимулирует развитие эндомикоризных грибов в корнях растений в микровегетационных и вегетационных условиях от +20 до +660 %, повышает продуктивность растений до +43%, усиливает их стрессоустойчивость.
Оптимизирован метод Крюгер с соавторами [Крюгер и др., 1968] определения АМ-грибов в корнях растений, подобран новый краситель кислотный чисто-голубой антрахиноновый 2 «3» О. 62070.
Апробаиия работы. Результаты работы были доложены на четвертой и пятой международных конференциях «Регуляторы роста и развития растений» (Москва, 1997; Москва 1999), третьем международном конгрессе «Окружающая среда для нас и будущих поколений: экология, бизнес и экологическое образование» (Самара-Астрахань, 1998), всероссийской конференции «Экологические проблемы биодеградации промышленных, строительных материалов и отходов производств» (Пенза, 1998), всероссийской молодежной научной конференции «Растение и почва» (Санкт-Петербург, 1999).
Рабата была апробирована в вегетационных опытах в лаборатории биотехнологии Ставропольской государственной сельскохозяйственной академии.
Публикации. По теме диссертации опубликовано б печатных работ.
Объем и структура работы. Диссертация включает введение, 7 глав, состоящих из обзора литературы, описания объектов и методов исследования, результатов и их обсуждения, а также заключение, выводы, список цитируемой литературы и два приложения. Работа изложена на 162 трзницах текста, иллюстрирована 7 рисунками, включает 17 таблиц. Список литературы состоит из 280 источников, из них 157 зарубежных авторов.