Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы 8
1.1 Особенности прикорневой зоны растений, как среды обитания микроорганизмов 8
1.2 Методы исследования микроорганизмов прикорневой зоны растений 15
1.3 Актиномицеты в ризосфере растений 20
1.4 Роль актиномицетов в регуляции метаболизма растений
1.4.1 Антагонизм актиномицетов к фитопатогенам 29
1.4.2 Участие актиномицетов в питании растений 35
1.4.3 Образование актиномицетами регуляторов роста растений... 38
1.5 Взаимодействие актиномицетов с симбиотическими микроорганизмами 39
Экспериментальная часть
Глава 2. Объекты и методы исследования 43
2.1 Характеристика растительных объектов и условий их выращивания 43
2.2 Отбор и подготовка образцов для исследования 46
2.3 Учёт численности актиномицетов прикорневой зоны
2.3.1 Прямой учёт актиномицетного мицелия методом люминесцентной микроскопии 47
2.3.2 Дифференцированный учёт численности актиномицетов методом посева 2.4 Изучение физиологических свойств и радиальной скорости роста культур актиномицетов 51
2.5 Исследование структуры ризосферного комплекса актиномицетов 53
2.6 Модельные эксперименты
Результаты исследований 58
Глава 3. Численность и структура актиномицетных комплексов в прикор невой зоне различных культур и сортов 58
3.1 Численность и доля актиномицетов в прокариотном комплексе прикорневой зоны клевера, озимой ржи и овса 58
3.2 Таксономическая структура комплексов актиномицетов в прикорневой зоне ярового овса и озимой ржи 63
3.3 Физиологическая структура комплексов актиномицетов прикорневой зоны растений 73
3.4 Изменение актиномицетных комплексов прикорневой зоны в процессе роста и развития растений 82
Глава 4. Агрогенные изменения структуры актиномицетного комплекса прикорневой зоны растений 94
4.1 Влияние кислотности почвы на комплекс актиномицетов прикорневой зоны 94
4.2 Влияние предпосевного протравливания семян на структуру комплекса актиномицетов в прикорневой зоне озимой ржи 98
Глава 5. Взаимодействие актиномицетов с другими почвенными микро организмами и растением 104
5.1 Влияние актиномицета на симбиотические отношения клевера лугового с клубеньковыми бактериями 104
5.2 Антифунгальное действие стрептомицета в прикорневой зоне озимой ржи и клевера лугового 111
5.3 Колонизация прикорневой зоны растений актиномицетами раз личных родов 117
Обсуждение результатов 127
Выводы 137
Список литературы 139
Приложение а 156
- Особенности прикорневой зоны растений, как среды обитания микроорганизмов
- Прямой учёт актиномицетного мицелия методом люминесцентной микроскопии
- Численность и доля актиномицетов в прокариотном комплексе прикорневой зоны клевера, озимой ржи и овса
- Влияние кислотности почвы на комплекс актиномицетов прикорневой зоны
Введение к работе
Актуальность темы
Актиномицеты являются постоянным компонентом почвенных и ризо-сферных микробных сообществ (Калакуцкий, Шарая, 1990; Звягинцев, Зенова, 2001; Полянская и др., 2003). Актиномицетный мицелий в прикорневой зоне растений, определяемый с помощью люминесцентной микроскопии, может достигать 30% от общей биомассы бактерий (Полянская и др., 1994а, 2003), что свидетельствует об успешном развитии мицелиальных прокариот в присутствии смешанной популяции бактерий и грибов в этом местообитании. Однако до последнего времени в исследованиях ризосферной микрофлоры актиномицетам было уделено меньшее внимание, чем грибам и одноклеточным бактериям (Curl, Truelove, 1986). На сегодняшний день обзорные и экспериментальные работы, посвященные непосредственно актиномицетам прикорневой зоны, единичны (Калакуцкий, Шарая, 1990; Широких и др., 2002, 2003; Bis, 1992; De Araujo et al., 2000). Между тем, актиномицеты, наряду с другими ризосферными микроорганизмами, могут играть важную роль в развитии растений, участвуя в снабжении последних элементами питания, фитогормонами, витаминами и другими факторами роста (Красильников, 1958; Рыбаков и др., 1974; Добрица, 1988; Бурцева, 2000; Katznelson, Cole, 1965). Известные как продуценты антибиотических веществ актиномицеты могут являться сильными антагонистами по отношению к фитопатогенам (Красильников, 1950; Growford et al., 1993; Liu et al., 1996; Krol, 1999; Silva, Romeiro, 2001). В связи с этим закономерен интерес к изучению факторов, которые могут оказывать влияние на взаимосвязи мицелиальных прокариот и культурных растений в конкретных почвенных условиях. Разработка этого вопроса явится как важным звеном в характеристике микробного комплекса почвы, так и поможет развить теоретические основы к направленному регулированию растительно-бактериальных взаимодействий в конкретных почвенных условиях.
Цель и задачи исследования
Цель работы - сравнительное исследование структуры актиномицетных комплексов прикорневой зоны различных культур и сортов и выявление наиболее существенных факторов заселения мицелиальными прокариотами ризосферы растений.
Задачи исследования:
Разработка и подбор методических приёмов селективного выделения актиномицетов из прикорневой зоны растений.
Сравнительная характеристика численности, таксономической и физиологической структуры комплексов актиномицетов в прикорневой зоне различных видов и сортов растений.
Оценка влияния биотических (генотип, фаза развития растения) и агро-генных (почвенная кислотность, протравливание семян) факторов на численность и структуру актиномицетных комплексов прикорневой зоны.
Исследование способности представителей родов Streptomyces, Micvo-monospora, Streptosporangium колонизировать корни растения.
Изучение влияния ризосферных актиномицетов на другие почвенные микроорганизмы в модельных условиях.
Место проведения работы
Работа выполнена в Государственном учреждении Зональный научно-исследовательский институт сельского хозяйства Северо-Востока им. Н.В.Рудницкого и является частью плановых тематик НИР лаборатории генетики (2002-2006 гг.), № госрегистрации 01200203899.
Научная новизна
Впервые на основе экологических показателей (частоты встречаемости, частоты доминирования и доли каждого рода в комплексе) установлено, что ак-
тиномицетные комплексы прикорневой зоны разных растений имеют специфические особенности. В актиномицетном комплексе прикорневой зоны активно вегетирующих растений озимой ржи доминируют представители рода Micro-monospora, овса - представители рода Streptomyces. Выявлено изменение таксономической структуры актиномицетного комплекса в онтогенезе растений. В процессе развития озимой ржи и ярового овса отмечено увеличение долевого участия и разнообразия представителей рода Streptomyces и уменьшение долевого участия представителей родов Micromonospora и Streptosporangium.
Впервые показано, что заселение актиномицетами корней и прикорневого пространства определяется родовой принадлежностью актиномицета и видовыми и сортовыми особенностями растения. Максимальное возрастание численности микромоноспор, по сравнению с другими актиномицетами, отмечено на корнях растений озимой ржи. Streptomyces globisporus наиболее активно по сравнению с другими видами и сортами растений колонизировал корни озимой ржи сорта Крона, из прикорневой зоны которой он был выделен.
Практическая значимость
Полученные результаты представляют интерес для направленного выделения актиномицетов - продуцентов биологически активных веществ. Выявленные закономерности в организации актиномицетных комплексов прикорневой зоны могут быть учтены при разработке способов управления численностью патогенов в ризосфере растений и создании биопрепаратов для улучшения роста растений на основе живых культур актиномицетов.
Из прикорневой зоны растений овса, озимой ржи и клевера лугового выделены культуры актиномицетов, обладающие способностью подавлять развитие фитопатогенных грибов.
Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю профессору кафедры биологии почв факультета почвоведения МГУ, доктору биол. наук, Г.М. Зеновой, зав. кафедрой биологии почв факультета почвоведения МГУ, профессору, академику РАЕН Д.Г. Звягинцеву, м.н.с. Е.В. Лапыгиной,
7 доценту, кандидату биол. наук Л.В. Лысак за помощь в выполнении диссертационной работы.
Особую признательность и сердечную благодарность автор выражает зав. лаб. генетики ЗНИИСХ Северо-Востока им. Н.В. Рудницкого, доктору биол. наук И.Г. Широких за ценные идеи и совместную работу.
Апробация работы
Материалы диссертации представлены на Всероссийской научно-практической конференции «Вопросы экологии и природопользования в аграрном секторе» (Ижевск, 2003), Международной научно-практической конференции «Озимая рожь: селекция, семеноводство, технологии и переработка» (Киров, 2003), XI молодёжной научной конференции Института биологии Коми НЦ УрО РАН «Актуальные проблемы биологии и экологии» в составе XV Коми республиканской молодёжной научной конференции (Сыктывкар, 2004), Научной сессии Кировского филиала РАЕ, Кировского областного отделения РАЕН (Киров, 2004), 4-й и 5-й научных конференциях аспирантов и соискателей «Науке нового века - знания молодых» (Киров, 2004 и 2005), Всероссийской научной школе «Актуальные проблемы регионального экологического мониторинга: научный и образовательный аспекты» (Киров, 2005), научно-практической конференции «Региональные и муниципальные проблемы природопользования» (Кирово-Чепецк, 2006), заседаниях Учёного совета НИИСХ Северо-Востока им. Н.В. Рудницкого (Киров), заседаниях кафедры биологии почв факультета почвоведения МГУ им. М.В.Ломоносова.
Публикации
Материалы исследований изложены в 15 печатных работах, в том числе в 7 статьях, опубликованных в рецензируемых журналах.
Особенности прикорневой зоны растений, как среды обитания микроорганизмов
Понятие ризосфера впервые было предложено Л. Хилтнером в 1904 году и описывалось как контактная зона между почвой, корнями и микроорганизмами (Hiltner, 1904). Первоначально под ризосферой понимали пространство около корней бобовых растений, в пределах которого удаётся выявить стимулирующее действие корневых выделений на микроорганизмы. Сейчас область применения данного понятия много шире и включает микробные местообитания вблизи корней различных растений (не только бобовых) в разных условиях.
Взаимосвязь в системе растение-микроорганизмы-почва осуществляется за счёт выделения в области корней широкого спектра соединений (Rovira et al., 1979). Как сами корни, так и эксудаты, выделяемые молодыми тканями вблизи корневых чехликов, являются для микроорганизмов источником питательных веществ (Rovira, 1973; Oades, 1978; Bowen, Rovira, 1991; Waisel et al., 1996; McCully, 1999). О том, что метаболиты корней успешно потребляются ризо-сферной микрофлорой, свидетельствуют данные о закреплении меченых атомов азота I5N и углерода 14С корневых выделений в микробной биомассе (Мергель и др., 1996; Domanski et al., 2001).
Эксудаты - водорастворимые соединения, выделяемые без привлечения метаболической энергии. К ним относятся сахара, аминокислоты, органические кислоты, гормоны и витамины (Rovira et al., 1983; Lynch, Whipps, 1990; Guckert, 1992). Другой органический материал является производным корней: партикулярный материал - отслоившиеся калиптроклетки (клетки поверхности точки роста корня) и клетки эпидермиса (Guckert, 1992); секреты, такие как полимерные карбогидраты и ферменты, выделение которых зависит от метаболических процессов; лизаты, выделяемые при автолизе клеток, и слизи (Rovira et al., 1983; Lynch, Whipps, 1990; Bowen, Rovira,1991; Waisel et al., 1996; Hawes et al., 1998; McCulIy,1999). Слизеобразные выделения растения (mucilage), часто представленные галактозой, фукозой и уроновыми кислотами (Paul, Jones, 1975, 1976), способствуют образованию на корнях, корневых волосках и особенно чехликах внешнего слизистого слоя, именуемого муцигелем (mucigel), или сли-зегелем (толщина 1-Ю мкм) (Кожевин, 1989; Andrews, Harris, 2000). Муцигель является веществом, сохраняющим влагу и резервным питательным запасом (Andrews, Harris, 2000). Муцигель также может сорбировать некоторые ионы, в частности, ионы СГ, РО4 , Са , Fe , Fe (El-Shatnawi et al., 2001), которые являются необходимыми элементами питания как для растений, так и для микроорганизмов.
В количественном отношении в ризосферу может быть эксудатировано до 20-25% (Barber, Martin, 1976; Andrews, Harris, 2000), а в некоторых случаях даже до 40-50%) (Тихонович, 2000; El-Shatnawi et al., 2001) углерода от общего количества фотосинтатов.
Спектр и количество корневых выделений существенным образом зависят от условий выращивания (освещённость, температура, концентрация СОг, обеспеченность растения минеральными веществами, эдафический стресс и т.п.) (Кожевин, 1989; Мергель и др., 1996; Beauchamp et al., 1993; Yang et al., 2001), а также в значительной степени находятся под генетическим контролем растения (Hawes, Brigham, 1992; Germida et al., 1997). Существенные различия в составе корневых выделений обнаруживаются не только у разных видов растений (Кравченко и др., 2004; Gukert et al., 1991; Perez, Ormeno-Nunez, 1991; Beauchamp et al., 1993; Gieslinski et al., 1997; Gransee, Wittenmauer, 2000; Pieta, Patkowska, 2001), но и у разных сортов (Кравченко и др., 1993; Тихонович, 2000; Пузик, 2002; Beauchamp et al., 1993). Так, в корневых эксудатах пшеницы одних сортов содержится до 140 нг/раст. триптофана, активно трансформируемого некоторыми ризосферными бактериями в Р-индолилтриуксусную кислоту (ИУК), тогда как у других его нет вообще (Тихонович, 2000). Вместе с тем, изменения в процессе эксудации происходят и в ходе онтогенеза растений (Beauchamp et al., 1993; Gransee, Wittenmauer, 2000; Moritsuka et al., 2000). В работе A. Gransee и L. Wittenmauer (2000) было показано, что молодые растения гороха и маиса давали значительно большее количество корневых выделений на 1 г сухой массы корней, чем старые растения. При этом в процессе роста растений существенно изменялось процентное соотношение Сахаров и органических кислот.
Вопрос о качественном и количественном составе корневых выделений пока не решён окончательно из-за ряда методических проблем (Кожевин, 1989; Morse et al., 2000; Notz, 2001). Однако уже имеющиеся данные свидетельствуют о том, что ризосфера должна рассматриваться, по меньшей мере, как энергетически богатая среда (Кравченко, 2001; Andrews, Harris, 2000).
В прикорневой зоне складывается особый газовый режим, поскольку посредством дыхания корневой системы высшие растения изменяют почвенный воздух за счёт повышения содержания углекислого газа и этилена (Ивашов, 1993; Lynch, Wipps, 1990), что способствует формированию в этой зоне микро-аэрофильных условий.
Ризосферный рН колеблется в пределах нескольких единиц около рН 7 (Andrews, Harris, 2000). В непосредственной близости от корней может происходить сильное закисление среды (Ивашов, 1993; Kim et al., 1999; Wang et al., 2001). На кислотность большое влияние оказывают органические кислоты (Ивашов, 1993; Hoffland et al., 1989), в частности уксусная, муравьиная, лимонная, щавелевая, винная, яблочная, янтарная, фумаровая, салициловая, гликоле-вая, молочная, пировиноградная, коричная, шикимовая и др., в значительном количестве содержащиеся в корневых эксудатах (Иванов, 1973; Hoffland et al., 1989). Значения рН сильно варьируют в зависимости от генотипа растения. Известно, например, что количество Н-ионов, продуцируемое корнями древесной растительности, особенно хвойной (Wang et al., 2001), на математический порядок выше количества Н-ионов, генерируемых корневой системой травянистой растительности (Ивашов, 1993). Варьирование кислотности в прикорневой зоне может наблюдаться как у разных видов растений (Wang et al., 2001; Logan et al., 1999), так и у разных сортов (Климашевский, 1991).
Прямой учёт актиномицетного мицелия методом люминесцентной микроскопии
Для прямого учёта бактерий и актиномицетного мицелия готовили препа-раты, используя разведение 10. Суспензии образцов (по 0,01 мл) наносили микропипеткой на тщательно обезжиренные предметные стекла и равномерно распределяли петлей на площади 4 см2. Фиксирование препаратов на пламени горелки проводили после полного их высыхания. Препараты окрашивали раствором акридина оранжевого (1:10000) в течение 2-3 минут (Методы почвенной..., 1991).
Расчет биомассы проводили в соответствии с методикой (Кожевин и др., 1979; Полянская, 1996), по которой биомасса сухого вещества для одной бактериальной клетки объемом 0.1 мкм3 составляет 210 14 г, 1 м актиномицетного мицелия диаметром 0,5 мкм - 3.9 10 8 г.
Посев проводили поверхностно на плотные питательные среды. Использовали среду с пропионатом натрия и казеин-глицериновый агар (табл. 2.3). Для ограничения роста немицелиальных бактерий и грибов в среды дополнительно вводили налидиксовую кислоту (1мкг/мл) и нистатин (50 мкг/мл). Посевы инкубировали в термостате при 28С в течение 1-2-х недель и при комнатной температуре до 3-х недель (в случае среды с пропионатом натрия) и 10 дней -на казеин-глицериновом агаре.
Проводили дифференцированный учёт колоний по морфологическим типам, микроскопируя их на чашках в оптическом микроскопе. Выделяли несколько морфотипов, подсчитывали число колоний, относящихся к определенному морфотипу, выделяли в чистую культуру представителей каждого морфо-типа. Каждый штамм нумеровали и фиксировали его принадлежность к определённому сортовому или почвенному образцу, что было необходимо для дальнейшей обработки данных.
Предварительную родовую идентификацию проводили по определителю Берджи (Определитель бактерий Берджи, 1997), используя морфологические (наличие фрагментации мицелия, расположение и число спор на воздушном и/или субстратном мицелии, наличие спорангиев, подвижность спор) и хемо-таксономические характеристики (наличие LL- или мезо-изомера диаминопи-мелиновой кислоты (ДАПк) и дифференцирующих Сахаров в гидролизатах целых клеток). Для определения морфологических характеристик использовали метод «желобка» (Прокофьева-Бельговская, 1963). Присутствие изомеров ДАПк и диагностических Сахаров в гидролизатах целых клеток определяли модифицированным методом восходящей хроматографии на силуфолевых пластинках Merk (Hasegawa et al., 1983 в модификации Института по изысканию новых антибиотиков им. Г.Ф. Гаузе РАМН).
Принадлежность актиномицетов к роду Streptomyces определяли по следующим свойствам культур: на воздушном мицелии присутствуют цепочки спор (от 3 до 50), на разветвленном не распадающемся субстратном мицелии споры не обнаруживаются, в гидролизатах целых клеток присутствует LL-ДАПк и отсутствуют диагностические сахара.
Принадлежность актиномицетов к роду Micromonospora оценивали по следующим показателям: на не распадающемся субстратном мицелии наличествуют неподвижные одиночные споры, воздушный мицелий либо отсутствует, либо в виде слабого сероватого налета, стерильный, в гидролизатах целых клеток присутствуют мезо-ДАПк, ксилоза, арабиноза.
Принадлежность актиномицетов к роду Streptosporangium определяли по следующим свойствам культур: наличие ветвящегося, не фрагментированного субстратного мицелия, не несущего споры; воздушных гиф с цепочками спор и спорангиями; споры неподвижные; отмечено присутствие мезо-ДАПк, отсутствие дифференцирующих Сахаров и наличие мадурозы в гидролизатах целых клеток.
Под олигоспоровыми актиномицетами подразумевали группу родов, представители которых характеризуются наличием коротких цепочек спор (1-5) на воздушном мицелии, причем диаметр спор превышает диаметр гиф. Сюда включены роды Actinomadura, Saccharopolyspora, Microbispora, Microtetraspora, Thermomonospora.
Видовую идентификацию стрептомицетов проводили на основе культу-ральных, морфологических и физиологических свойств на средах: овсяной, глицерин-нитратной, пептонно-дрожжевой, органическом агаре 2, минеральном агаре 1 (табл. 2.3) согласно определителю актиномицетов (Гаузе и др., 1983).
Численность и доля актиномицетов в прокариотном комплексе прикорневой зоны клевера, озимой ржи и овса
В результате прямого количественного учёта актиномицетов в прикорневой зоне овса (сорт Аргамак), озимой ржи (сорт Вятка 2) и клевера лугового (сорт Трио), выращенных в условиях вегетационного опыта, установлено, что длина актиномицетного мицелия в прикорневой зоне зерновых злаков в 3,2-5,8 раз превышала длину актиномицетного мицелия в прикорневой зоне клевера лугового, составив 2,2-4,0 тысячи метров в 1 г субстрата (рис. 1а). Выраженный ризосферный эффект (отношение числа микроорганизмов в зоне корневых выделений к числу их в почве, свободной от корней) в отношении длины актиномицетного мицелия проявился только в ризосфере озимой ржи (в 3,6 раз), а в прикорневой зоне других исследуемых культур различия в плотности мицелиальных прокариот по сравнению с почвой оценивались как недостоверные (при Р 0,95).
Выявлены достоверные (Р 0,99) различия по численности бактериальных клеток в ризосфере растений и в свободной от корней почве (рис. 16). Так, численность бактерий в 1 г почвы колебалась в пределах от 4 до 9 млрд. клеток, а в прикорневой зоне была почти на порядок выше, изменяясь от 14 до 30 млрд. клеток в 1 г субстрата. Численность бактерий в прикорневой зоне озимой ржи была в 2 раза выше, чем в почве, а в прикорневой зоне овса и клевера лугового - в 3,3 и 4 раза соответственно.
Данные прямой микроскопии позволили произвести расчёт биомассы мицелия актиномицетов и бактерий в прикорневой зоне растений и неризосфер-ной почве. Концентрация общей биомассы прокариот в 1 г почвы составила 188±43,3 мкг, а в ризосфере растений изменялась в пределах от 437±49,8 мкг/г (озимая рожь) до 688±46,7 мкг/г (овёс).
Относительное содержание биомассы мицелия актиномицетов в прокари-отной биомассе прикорневой зоны различных культур и неризосферной почвы существенно различалось (рис.2). Так, если доля актиномицетного мицелия в биомассе прокариот свободной от корней почвы составила 23%, то в ризо-сферной почве она изменялась от 4% (клевер луговой) до 36% (озимая рожь).
Полученные данные показали, что наиболее благоприятным микролоку-сом для развития актиномицетов явилась прикорневая зона озимой ржи. Известно, что эта культура способствует оздоровлению почвы, повышая её су-прессивность. Можно предположить, что оздоравливающее влияние корневой системы озимой ржи на почву может быть связано с активизацией актиномицетного компонента почвенного микробного комплекса специфическими для каждой культуры растений корневыми выделениями. Ризосферная актинобио-та может способствовать ограничению инфекционного потенциала почвы, с одной стороны, благодаря широко распространенной среди мицелиальных прокариот способности к синтезу антибиотиков, в том числе антифунгального действия, с другой - благодаря продуцированию большинством актиномице-тов гидролитических экзоферментов и участию в биодеградации растительных остатков, которые служат естественными резервуарами фитопатогенных микроорганизмов в почвах.
Любопытно, что культуры в порядке снижения в прикорневой зоне растений длины и относительной доли актиномицетного мицелия в структуре про-кариотной биомассы располагались в последовательный ряд (озимая рожь овёс клевер луговой), отвечающий порядку снижения устойчивости растений к поражению возбудителями корневых гнилей (Васютин и др., 1996; Полякова, 2002).
Методом люминесцентной микроскопии выявлены существенные отличия в содержании актиномицетного мицелия и бактериальных клеток в прикорневой зоне различных подвидов овса: плёнчатого (сорт Freija) и голозёрного (сорт И-2449), выращенных в условиях полевого опыта на кислой и нейтральной дерново-подзолистых почвах.
Влияние кислотности почвы на комплекс актиномицетов прикорневой зоны
Повышенная кислотность почвы и связанная с ней токсичность ионов алюминия относятся к важным факторам, угнетающим рост растений и ограничивающим развитие многих бактерий. Как правило, преимущественное развитие в кислых почвах получают микроскопические грибы, среди которых могут встречаться фитопатогенные формы. Поэтому изучение влияния почвенной кислотности на ризосферные актиномицеты, являющиеся антагонистами фитопа-тогенных грибов, представляет в первую очередь практический интерес.
Исследовали влияние кислотности почвы на численность и структуру комплексов актиномицетов в прикорневой зоне овса и озимой ржи, на численность актиномицетов в ризосфере и ризоплане клевера лугового, выращенных на кислых и известкованных почвах в условиях вегетационного и полевых экспериментов. Агрохимические показатели почв приведены в таблице 2.2.
Изучение влияния кислотности почвы на численность актиномицетов в прикорневой зоне растений показало снижение их содержания в этом микроло-кусе в условиях кислых почв. Количество актиномицетов в прикорневой зоне растений на нейтральном фоне превышало их содержание на фоне кислом в 2,3-13,2 раза (рис.26, 27). В почве междурядий численность актиномицетов снижалась под воздействием кислотности в 1,5 раза (рис.26). Снижение численности мицелиальных прокариот под воздействием повышенной кислотности находится в соответствии с представлениями об актиномицетах как организмах, в большинстве своём являющихся нейтрофилами.
На примере генотипически различных растений клевера лугового - диплоидного сорта Трио и тетраплоидного сорта Кудесник - оценено влияние почвенной кислотности и сорта на заселение ризопланы и ризосферы мицелиаль-ными прокариотами. Установлено, что в ризоплане клевера численность актиномицетов достоверно определялась как почвенным фоном, так и сортом растения (рис. 27). При этом влияние кислотности почвы (критерий -414,22 при уровне значимости Р 0,99) превосходило влияние сорта (F= 136,25; Р 0,99). В ризосфере растений клевера выявлено достоверное изменение численности ми-целиальных прокариот только под воздействием почвенной кислотности. Как в ризоплане, так и в ризосфере растений обоих сортов под воздействием повышенной кислотности наблюдалось снижение численности актиномицетов.
Снижение в условиях кислых почв общей численности актиномицетов в прикорневой зоне растений было обусловлено снижением численности представителей доминирующих родов Streptomyces (в 2,0 и 4,1 раза соответственно у овса и ржи) и Micromonospora (в 3,5 и 13 раз соответственно у овса и ржи), причём наиболее существенно изменялось количество микромоноспор, характеризующихся наибольшей чувствительностью к кислотности среды. В то же время, данный фактор либо не влиял (в прикорневой зоне овса), либо стимулировал (в прикорневой зоне ржи) развитие более кислотовыносливых (The Pro-karyotes, 1991) актиномицетов рода Streptosporangium (увеличение в 2,1 раза).
Под воздействием кислотности почвы изменялась не только численность, но и структура комплексов актиномицетов прикорневой зоны растений и почвы (табл. 4.1). На кислом фоне снижалась доля в комплексе и частота доминирования микромоноспор и увеличивалось долевое участие в комплексе и частота доминирования стрептомицетов, а также отмечалось возрастание долевого участия в комплексах представителей рода Streptosporangium.
Под влиянием кислотности наблюдали изменения в видовой представленности актиномицетов рода Streptomyces (рис.28). На нейтральном почвенном фоне спектр встречаемых в прикорневой зоне видов стрептомицетов был шире, чем на кислом фоне. Так, если в кислой почве встречались представители 7-ми секций и серий: Cinereus Achromogenes, Cinereus Chromogenes, Cinereus Violaceus, Cinereus Aureus, Imperfectus, Albus Albus и Helvolo-Flavus Flavus, то в нейтральной, помимо отмеченных выше (за исключением представителей Cinereus Violaceus), встречались также стрептомицеты, относящиеся к секциям и сериям Roseus Lavendula-Roseus, Roseus Ruber, Roseus Roseoviolaceus, Helvolo-Flavus Helvolus. В почве междурядий как на кислом, так и на нейтральном фоне спектр встречаемых видов был сравнительно невысоким. В прикорневой зоне растений и в неризосферной почве выявлены общие тенденции в изменении частоты встречаемости отдельных видов стрептомицетов под влиянием почвенной кислотности. Как в прикорневой зоне, так и в почве, в условиях повышенной кислотности увеличивалась частота встречаемости представителей секций и серий Cinereus Chromogenes, Cinereus Aureus и снижалась частота встречаемости представителей секции и серии Helvolo-Flavus Flavus.
Итак, повышенная кислотность почвы существенно изменяет структуру актиномицетных комплексов прикорневой зоны растений. Для всех исследованных культур выявлено снижение общей численности мицелиальных прокариот в корнеобитаемом слое в условиях кислых почв. Под воздействием повышенной кислотности наиболее существенно снижается численность, долевое участие и частота доминирования представителей наиболее чувствительных к этому фактору актиномицетов рода Micromonospora. В меньшей степени снижается численность стрептомицетов, но изменяется видовой состав и частота встречаемости представителей отдельных секций и серий стрептомицетного комплекса. С помощью дисперсионного анализа выявлено, что кислотность почвы как фактор, влияющий на численность актиномицетов в прикорневой зоне растений, оказывается более значимым, по сравнению с фактором генотипа растения. Эти результаты совпадают с полученными ранее для ячменя данными о влиянии повышенной кислотности на комплекс актиномицетов прикорневой зоны растений (Широких и др., 2002).
Тенденции изменения структуры актиномицетного комплекса под воздействием эдафического стресса для прикорневой зоны растений и неризосферной почвы в целом совпадают.
Таким образом, известкование почв является эффективным приёмом для создания благоприятных условий для развития актиномицетов не только в почве, что отмечалось ранее (Звягинцев, Зенова, 2001), но и в ризосфере растений и, следовательно, снижает вероятность возникновения заболеваний растений, вызываемых грибами.
