Введение к работе
Актуальность темы исследования. В настоящее время актуальным способом борьбы с фитопатогенной микрофлорой является использование ри-зобактерий, обладающих способностью активно заселять ризосферу и ризо-плану растений, используя питательные вещества, поставляемые растениями в составе корневых экзометаболитов (Kapulnik, 1996; Whipps, 2001). Такие бактерии (PGPR - от англ. "plant growth-promoting rhizobacteria") способны контролировать развитие фитопатогенов в ризосфере растений как за счет конкуренции за экологическую нишу - источники углерода и энергии (Lug-tenberg et al., 1999; Bolwerk et al., 2003), так и продуцируя различные анти-фунгальные метаболиты (Thomashow, Weller, 1996) или гидролитические ферменты, разрушающие клеточные стенки грибов (Shapira et al., 1989; Dunne et al., 1998). Биологический контроль фитопатогенов является активно развивающейся областью биотехнологии. В частности, на протяжении последних 10 лет был получен положительный опыт биологического контроля фитопатогенов в промышленных теплицах, проводится работа по поиску новых биоконтрольных агентов для создания эффективных биопрепаратов на основе ризобактерий. (Paulitz, Belanger, 2001).
Для максимального проявления штаммами PGPR биоконтрольных функций необходимо, чтобы большая часть корневых экзометаболитов была представлена в формах, доступных для их эффективной утилизации (Кравченко, 2000). Этого можно достичь направленным отбором из различных источников (почвы, тепличные субстраты) штаммов, обладающих высоким сродством к корневым выделениям растений определенных генотипов, производя затем среди этих штаммов скрининг тех, которые обладают необходимыми нам свойствами (Кравченко и др., 2002). Необходимым этапом скрининга ризобактерий является оценка их способности колонизировать корневую систему растений, успешно конкурируя с другими представителями комплекса ризосферной микрофлоры. Колонизация часто является лимитирующим фактором при биоконтроле (Lugtenberg et al., 2001; Gamalero et al. 2003), и невоспроизводимые результаты, в ряде случаев получаемые в полевых опытах, могут объясняться неадекватной колонизацией корневой системы бактериальными штаммами (Schippers et al., 1987).
Таким образом, поиск биоконтрольных штаммов ризобактерий является комплексной областью исследований и должен включать в себя как лабораторное изучение механизмов антагонистической активности ризобактерий, так и изучение поведения штаммов в реальных условиях ризосферы.
Цели и задачи исследований. Целью настоящей работы являлась селекция ризобактерий, обладающих высокой антягоннстипегчгой якхивно-
РОС НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА С.Петер«ург^ |
стью по отношению к фитопатогенным грибам и изучение основных механизма биоконтрольного действия отобранных штаммов.
В соответствии с поставленной целью были определены следующие задачи:
1. Из почв и минерального тепличного субстрата (rockwool) выделить
штаммы ризобактерий, обладающих антифунгальной активностью по отно
шению к широкому спектру фитопатогенных грибов in vitro и в реальных ус
ловиях ризосферы овощных культур.
Изучить в гнотобиотических условиях колонизационную активность вьщеленных биоконтрольных штаммов в ризосфере огурцов и томатов и отобрать штаммы с высокой колонизационной активностью.
Изучить динамику колонизации исследуемыми штаммами ризосферы огурцов и томатов при выращивании растений на минеральном субстрате в промышленных теплицах.
Изучить продуцирование ризобактериями водорастворимых анти-фунгальных метаболитов и оценить влияние на антифунгальную активность состава корневых выделений огурцов и томатов.
Изучить влияние летучих метаболитов исследуемых штаммов на рост мицелия фитопатогенных грибов.
Научная новизна. Создана новая коллекция перспективных штаммов ризобактерий, вьщеленных из почв северо-западного региона России, почв Крыма и минерального тепличного субстрата, обладающих широким спектром антифунгальной активности по отношению к различным видам фитопатогенных грибов и активно колонизирующих корневую систему огурцов и томатов. Впервые изучена приживаемость ризобактерий в ризосфере огурцов и томатов, выращиваемых на минеральном субстрате в условиях промышленных теплиц. Впервые проведен анализ качественного и количественного состава органических кислот в корневых выделениях огурцов и томатов, выращиваемых на минеральном тепличном субстрате. Методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (HPLC) проведен анализ водорастворимых антифунгальных метаболитов исследуемых ризобактерий.
Практическая значимость. В результате проведенных исследований создана коллекция ризобактерий, способных осуществлять биологический контроль фитопатогенных грибов и обладающих высокой колонизационной активностью в ризосфере огурцов и томатов в условиях промышленных теплиц агрофирмы «Выборжец».
Апробация работы. Материалы диссертации представлены на Всероссийской конференции «Сельскохозяйственная микробиология в XIX-XXI веках», 14-19 июня 2001 г., первой региональной конференции молодых ученых «Стратегия взаимодействия микроорганизмов и окружающая среда», 26-
27 марта 2002 г., на 11th International Congress on Molecular Plant-Microbe Interactions, St.-Petersburg, Russia, July 18-26, 2003.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 5 печатных работ.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследований, экспериментальной части с обсуждением результатов, заключения, выводов и списка литературы (300 источников). Работа изложена на 163 страницах, содержит 14 рисунков и 20 таблиц.
