Введение к работе
Актуальность проблеми. Интродукция микроорганизмов в ризосферу -одно ив направлений почвенной мі-кробиологии. непосредственно связанных как с анализом взаимосвязей растений и микроорганизмов в природе, так и с решением прикладных задач экологического земледелия.
Практика применения микробных удобрений (МУ) до настоящего времени в основном предполагает использование отдельных популяций с определенны биотехнологическим Потенциалом (азотфиксация, продукция фито-гсрмонов, антибиотиков, сидерофор и т.д.). На современном этапе данный подход представлен, в частности, попытками создания микроорганизмов с заданными свойствами с помощью методов генной инженерии. История указанного подхода насчитывает бее малого 100.лег, однако за это время наглядно проявились не. только его достоинства, но и существенные ограничения, связанные с. нестабильностью аффектов (hioepper et al., 1989).
Примером другого, менее разработанного направления, является интродукция в почву и ривосферу не отдельных популяций, а сложных микробных комплексов. Необходимость такого поиска указана относительно давно Н.А.Красильииковым (1944, 1946) в работах, которые считаются классическими Шоеррег et al., 1989). О литературе описано немало попыток Применения так называемых смеианных культур, при этом зарегистрированы И6 только положительйые, ио и отрицательные эффекты (Plazlnskl, Rolfe, 1986). Иногда перспективность определенной комбинации микроорганизмов можно обосновать «а основе популяционяых исследований (Ключников, Ко-«вий, 1950). Чаще иэ природной среды выделяют различные микробные ассоциации', а затем проводят отбор наиболее эффективныхпо заданному свойству и расшифровывают таксономический состав (Глаголева и др., І894)..Необходимость более полного изучения потенциала микробных комплексов очевидна.
Закономерным вагой в данном направлении является анализ интродукции сложных природных комплексов благоприятных микроорганизмов, с точки зрения рассматриваемой задачи наибольвий интерес могут представлять
- 2 '-
естественные микробные комплексы, извлеченные из ненарушенных высокоплодородных почв (например, чернозема) методами физической экстракции. При правильности исходных допущений интродукция таких комплексов .в случае.их выживаемости в новом местообитании может в той иди иной степени изменятj характеристики микробной системы в Почве и ,'риаосфере. с совданиеы условий, более благоприятных для роста растений. Поскольку в атсм случае, речь идет не об объектах генной инженерии, а об естественном микробном, населении плодородной почвы, рассматриваемый подход но связан с нерешенной до настоящего времени проблемой оценки риска при интродукции трансгенных организмов:
Цель работы - анализ- интродукции сложных естественных комплексов бактерий в ризосферу растений с оценкой их стимулируюирго потенциала, Основные аадачи щастшялтш .
-
Оптимизация процесса выделения бактериальных комплексов (ВК) из почв.
-
определение микробиологических характеристик ВКі включая пока-Е-ітели количественных учетов (посев, лшине центная микроскопия с окрашиванием акридином оранжевым . и диацетатом флуоресцеиаа) и скорости гидродива диацетвта фдуоресцеина.
-
Очистка клеток комплекса от сопутствующего почвеиного материала методом разделения в 2-фавврй водной системе декстрина и полиэтк-леигдикодя. . ... >'-.'
1. Определение выживаемости микробов после интродукции комплексов в почву и ривосферу; анализ виБываеыых при этом изменений структуры микрооиых сообществ. '
5. Характеристика воздействия ВК на развитие культурных растений.
Научная йовиаиа. В работе предложен новый подход в области создания и применения бактериальных удобрений. Доказана принципиальная воз-
(
модность устойчивого стимулирования растений на основе интродукции сложных естественных ВК, извлеченных из высокоплодородных novi без подращивания на питательных средах. Предложенное решение учитывает основные экологические закономерности в данной области, включая признание (значимости состояния почвенного микробного сообщества в целом, способность инородных популяций выживать и проявлять активность в почве и ривосфере после интродукции, а также возможность организации структуры микробных сообществ почвы и ризосферы по правилу геометрического ряда (гипотеза "перехвата" ниш).
С помощью специальных Методов (математическое планирование экспериментов; очистка препаратов ВК от почвенного материала в 2-фазной водной системе декстрана. и полиэтиленгликоля; определение скорости гидролиза ФЯА; мультисубстратное тестирование) определены условия для выделения ВК с максимальным уровнем эффективности и выявлены изменения в. почвенном микробном сообществе в результате интродукции. Показано, что исследуемые БК как средство воздействия на растения не уступают по вначимости агрохимическим удобрениям, а по степени влияния на.микроби-ологиз прикорневой зоны - 'сутцествевно их превосходят.
Ярашичвсяая цеияссть. Реализация предложенного подхода открывает вовможно'зїь улучшения экологических условий в ризосфере с увеличением Продуктивности растений эа счет повышения биоразнообразия благоприятной мйкробйоты, что представляет ваиболывий интерес в ситуации с "токсикозом" почва (Мирчиик, 1988) в современных агроэкосИстемах.
ДяроОаці* расотй. результаты диссертационной работы были доложены на'IV Всесоюзной, конференции "Микроорганизмы в сельском хозяйстве" (Пущино, 1992), на-конференции "Интродукция, микроорганизмов в окружающую Среду"' (Москва. 1994), на конференциях молодых ученых факультета почвоведения МГУ "Современные проблемы почвоведения и.экологии" (Крас-
новидово, 1993; Москва, 1994), а также на совместном заседании кафедры биологии почв факультета почвоведения МРУ и Российского.общества почвоведов (Москва, 1995).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ.
Структура работы. Диссертация состоит из введения, 7 глав, заключения, выводов," списка литературы, включающего 62 отечественных и 95 иностранных работ. Работа изложена на 109 машинописных страницах и включает 9 таблиц и-13 рисунков.