Влияние молочнокислых бактерий на ростовые показатели растений огурца Сucumis sativus L на начальных этапах развития

УДК 579.64.

 

ВЛИЯНИЕ МОЛОЧНОКИСЛЫХ БАКТЕРИЙ НА РОСТОВЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ РАСТЕНИЙ ОГУРЦА CUCUMIS SATIVUS L.

НА НАЧАЛЬНЫХ ЭТАПАХ РАЗВИТИЯ

 

Ржевская  В.С.

 

Таврический национальный университет им. В.И. Вернадского, г. Симферополь, viktoriyar45@mail.ru

 

Проведено исследования влияние трех штаммов молочнокислых бактерий и составленного из них консорциума «Эмбико» на энергию прорастания, всхожесть и морфометрические показатели растений огурца сортов «Конкурент» и «Феникс» в водной культуре. Показано, что использование микробиологического консорциума более перспективно, чем использование монокультур отдельных штаммов для повышения физиологических и морфометрических показателей.

Ключевые слова: молочнокислые бактерии, микробиологический консорциум, энергия прорастания, всхожесть, морфометрические показатели.

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Признаки положительного влияния  микроорганизмов на жизнедеятельность  растений различны [5,17,15]. О применении этих бактерий для обработки сельскохозяйственных растений накоплен большой материал, убедительно подтверждающий эффективность  такого приема получения высокого и  качественного урожая [2,4,5,7,12]. Микроорганизмы продуцируют метаболиты – ферменты, витамины, аминокислоты, стимуляторы роста растений [9]. Биологически активные вещества, выделяемые микроорганизмами, не только влияют на рост растений и повышают урожайность, но и улучшают качество продукции, увеличивая содержание белков, незаменимых аминокислот и витаминов [9,11].

Для стимуляции роста растений наиболее часто используют представителей ризосферных микроорганизмов: азотфиксирующих бактерий [13,14], фосфатмобилизующие [1], значительно меньше изучены в этом направлении молочнокислые бактерии [3,8,16].

В связи с вышесказанным, целью наших исследований является изучения влияние молочнокислых бактерий на всхожесть, энергию прорастания и морфометрические показатели растений на ранних этапах развития в водной культуре.

 

МАТЕРИАЛ И  МЕТОДЫ

 

Материалом исследования были штаммы молочнокислых бактерий Lactobacillus casei 6, Lactobacillus plantarum 20, Lactococcus lactis 4/6 и микробиологический консорциум «Эмбико», составленный из этих микроорганизмов. Штаммы молочнокислых стрептобактерий L. casei 6, L. plantarum 20 выращивали на среде MRS, штамм L. lactis 4/6 культивировали на среде S [3]. В качестве тест – объектов служили семена растений огурца (Cucumis sativus L.) сортов «Конкурент» и «Феникс», отличающихся по всхожести семян.

Энергию прорастания определяли на 3 сутки, всхожесть – на 7 сутки [10]. При исследовании морфометрических показателей длину корня и пробега в контрольном варианте принимали за 100 % и по пропорции вычисляли процентные соотношение в опытных вариантах.

Опыт проводили в  водной культуре. Чистые культуры микроорганизмов  и микробиологический консорциум имели  титр 1х10⁷ КОЕ, из которого готовили три разведения — 1:1000, 1:200, 1:100. Семена сортов «Конкурент» и «Феникс» помещали в кюветы и заливали растворами микроорганизмов в трех разведениях. Контролем служила отстоянная водопроводная вода. Кюветы с семенами находились при температуре воздуха 22 °С.

Конкурент - раннеспелый, высоукоурожайный, пчелоопыляемый сорт. Растение длинноплетистое, не любит затенённости. Сорт среднеустоичив к пероноспорозу и оливковой пятнистости, устойчив к мучнистой росе, ложной мучнистой росе и бактериальной пятнистости.

Феникс – гибрид, отличается высокой и длительной урожайностью. Растение длинноплетистое, сильноветвистое, средней высоты. Растение формирует мощную корневую систему, плоды удлинённые, длиной 12-16 см, долго не желтеют. Сорт обладает комплексной устойчивостью к заболеваниям - один из самых устойчивых к ложной мучнистой росе. Сорт Феникс предназначен для выращивания во всех зонах Украины особенно подходит для возделывания в районах с сухим жарким летом и нехваткой влаги.

Статистическую обработку полученных результатов проводили по Г.Ф. Лакину [6].

 

РЕЗУЛЬТАТЫ И  ОБСУЖДЕНИЕ

 

Одним из методов оценки влияния  микроорганизмов на растения, является определение числа проросших  семян в определенный период времени. Важность этого критерия при выборе микроорганизмов обусловлена тем, что фитостимулирующие микроорганизмы обеспечивают более высокий процент и более высокой скоростью прорастания семян растений [11, 16].

В экспериментах по определению  влияния микроорганизмов на всхожесть  и энергию прорастания семян  мы использовали разные разведения каждого  исследуемого штамма, т. к. предположительно, метаболиты микроорганизмов, в зависимости  от концентрации могут, как ингибировать, так и стимулировать всхожесть  и энергию прорастания семян. В этих опытах проращивали семена огурцов на растворах микроорганизмов в трех разведениях — 1:1000, 1:200 и 1:100.

Результаты  наших исследований показывают, что  исследованные штаммы микроорганизмов  не оказывают существенного влияния  на энергию прорастания и всхожесть  семян огурцов сорта «Конкурент» (рис. 1).

 

 

 

 

Рис. 1. Влияние штаммов молочнокислых  бактерий и микробиологического  консорциума «Эмбико» на энергию  прорастания и всхожесть семян  огурцов сорта «Конкурент»: 1 - L. casei; 2 - L. plantarum 20; 3 - L. lactis 4/6; 4 - «Эмбико»

 

У сорта «Конкурент»  в контрольном варианте процент  энергии прорастания семян почти  полностью совпал с процентом  всхожести (рис. 1), что говорит о  высоком ростовом потенциале семян  данного сорта. Всхожесть семян  сорта «Конкурент» в контроле составила 96 - 100 %, поэтому молочнокислые бактерии не оказали влияния на всхожесть и энергию прорастания. Микробиологический консорциум «Эмбико» оказал незначительное увеличение энергии прорастания и всхожесть по сравнению с контролем.

У сорта «Феникс» в контрольном варианте процент энергии прорастания составил 36-56 %, всхожести – 28-42 % (рис. 2). Низкий ростовой потенциал семян данного сорта позволил изучить влияние выделенных штаммов молочнокислых бактерий на прорастание семян огурцов сорта «Феникс» на ранних этапах развития. Штамм L. casei 6 не оказал существенного влияния на энергию прорастания и всхожесть (рис. 2) семян сорта «Феникс». В опыте по изучению влиянию штамма L. plantarum 20 на всхожесть и энергию прорастания в контрольном варианте всхожесть семян сорта «Феникс» составила 28 %, при воздействии различных разведений микроорганизма – 34 – 40 %. Таким образом, штамм L. plantarum 20 в зависимости от разведения, увеличил всхожесть семян сорта «Феникс» на 6-12 % по сравнению с контролем, но не оказал существенного влияния на энергию прорастания (рис. 2). В опыте по проращиванию семян сорта «Феникс» в различных разведениях штамма L. lactis 4/6 в контрольном варианте энергия прорастания составила 56 %, всхожесть – 34 %, в разведении 1:1000 – 72 % и 56 % соответственно. Таким образом, штамм L. lactis 4/6 увеличил энергию прорастания семян сорта «Феникс» на 16 %, всхожесть – на 22 % по сравнению с контролем.

Рис. 2. Влияние штаммов молочнокислых  бактерий и микробиологического  консорциума «Эмбико» на энергию  прорастания и всхожесть семян  огурцов сорта «Феникс»: 1 - L. casei; 2 - L. plantarum 20; 3 - L. lactis 4/6; 4 - «Эмбико»

 

Микробиологический  консорциум «Эмбико», оказал более  значительное действие на энергию прорастания  и всхожесть, нежели каждый штамм  по отдельности. В опыте по изучению действия микробиологического консорциума «Эмбико» энергия прорастания по сравнению с контролем составила 54 %, всхожесть – 42 % (рис. 2). При разведении консорциума 1:1000 энергия прорастания и всхожесть увеличились до 65 % и 48 % соответственно. При уменьшении разведений до 1:200 и 1:100 энергия прорастания увеличилась до 72% и 74 % соответственно, всхожесть – до 54 % и 69 %. Таким образом, микробиологический консорциум «Эмбико» увеличил энергию прорастания на 20 %, всхожесть на 27 % по сравнению с контролем.

В результате изучения влияния штаммов  молочнокислых бактерий на энергию прорастания и всхожесть семян огурцов установлено, что исследованные микроорганизмы оказывают положительное действие в большей степени на всхожесть, чем на энергию прорастания (рис. 2). При сравнении штаммов молочнокислых бактерий между собой, наибольший эффект на увеличение энергии прорастания и всхожести оказал штамм L. lactis 4/6 как на сорте «Феникс», так и на сорте «Конкурент». Штамм L. plantarum 20 увеличил всхожесть семян сорта «Феникс» на 6-12 % по сравнению с контролем, но не оказал существенного влияния на энергию прорастания. Штамм L. casei 6 не оказал существенного влияния ни на энергию прорастания, ни на всхожесть семян сортов «Конкурент» и «Феникс». Влияние микробиологического консорциума «Эмбико» на энергию прорастания и всхожесть семян сорта «Феникс» оказывает влияние в большей степени, чем монокультуры микроорганизмов и составляет 20 % и 27 % соответственно.

Изучение  морфометрических показателей проростков растений на ранних этапах развития при проращивании их с добавлением молочнокислых бактерий и микробиологического консорциума показало, что исследуемые микроорганизмы оказывает положительное влияние не только на энергию прорастания и всхожесть, но и на морфометрические показатели проростков огурцов сортов «Конкурент» (рис. 3) и «Феникс» (рис. 4).

Рис. 3. Влияние молочнокислых бактерий и микробиологического консорциума «Эмбико» на морфометрические показатели 7-дневных проростков растений огурца сорта «Конкурент», выращенных в водной культуре: 1- L. casei; 2- L. plantarum 20; 3- L. lactis 4/6; 4-«Эмбико»

 

 

Как следует  из рисунка 3 штамм L. casei 6 в разведениях 1:200 и 1:1000 увеличивал длину корневой системы проростков сорта «Конкурент» до 101,4 % и 108 %, что на 1,4 % и 8 % больше, чем в контроле. Разведение штамма L. casei 6 1:100 не оказывало никакого действия на длину корневой системы (рис. 3а) и совпадало с контролем. Наибольшее увеличение побега (рис. 3б) отмечено при разведении штамма L. casei 6 1:100 и 1:200 – 119,4 % и 120,0 %, что на 19,4 % и 20 % больше чем в контроле. Разведение 1:1000 штамма L. casei 6 стимулировало рост побега до 107,2 %, что на 7,2 % больше контроля. Таким образом, штамм L. casei 6 в малых разведениях стимулировал рост побега проростков сорта «Конкурент» в большей степени, чем корня, в больших разведениях происходило равномерное увеличение как надземной, так и подземной частей растений.

Штамм L. plantarum 20 стимулировал рост корневой системы проростков сорта «Конкурент» (рис. 3) в разведении 1:1000, 1:200 и 1:100 до 102,8 %, 109,7 % и 119,4 % соответственно, что на 2,8 %, 9,7% и 19,4 % больше контроля. В стимулировании роста побега штаммом L. plantarum 20 наблюдалась противоположная зависимость: разведение 1:1000 стимулировало рост побега (рис. 3б) до 137,7 %, разведение 1:200 – до 116,3 % по сравнению с контролем, разведение 1:100 не оказало стимулирующего эффекта. Таким образом, штамм L. plantarum 20 в малых разведениях стимулировал рост корневой системы проростков сорта «Конкурент», в больших разведениях - побега.

Разведение  штамма L. lactis 4/6 1:1000 не оказало действия на рост корневой системы (рис. 3) растений огурца сорта «Конкурент», разведение 1:200 стимулировало рост до 104,8 %, что на 4,8 % выше контроля. Разведение 1:1000 и 1:200 стимулировали рост побега (рис. 3) до 109,6 % и 121 % соответственно, что на 9,6 % и 21 % выше контроля. Разведение 1:100 ингибировало ростовые процессы, как корневой системы, так и побега до 93,6 % и 98,3 % соответственно, что на 6,4 % и 1,7 % ниже контроля. Таким образом, низкие разведения штамма L. lactis 4/6 способны задерживать ростовые процессы проростков растений огурца сорта «Конкурент».

Микробиологический  консорциум «Эмбико» в разведениях 1:100 и 1:200 стимулировали рост корневой системы (рис. 3) до 102,2 % и 102,6 %, что на 2,2 % и 2,6 % выше контроля. Разведение 1:1000 стимулировало рост корневой системы до растений огурца сорта «Конкурент» до 107,8 %, что на 7,8 % выше контроля. Разведения «Эмбико» 1:1000, 1:200 и 1:100 стимулировали рост побега (рис. 3б) до 132,5%, 143,9 % и 131,3 % соответственно, что превышает контроль более чем на 30 %. Таким образом, в водной культуре «Эмбико» стимулирует рост побегов в большей мере, чем корневой системы.

Как следует из рисунка 4 штамм L. casei 6 в разведениях 1:1000, 1:200 и 1:100 стимулировали рост корневой системы растений сорта «Феникс» до 108,4 %, 124 и 113,6 % соответственно, что на 8,4 %, 24,0 % и 13,6 % выше контроля. Рост побега разведения штамма L. casei 6 1:100 и 1:200 симулировали до 122,2 % и 153,1 % соответственно, что на 22,2 % и 53,1 % выше контроля. Таким образом, штамм L. casei 6 в небольших разведениях стимулировал развитие, как корневой системы, так и побега, большие разведения оказали меньшую стимуляцию роста.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 4.  Влияние молочнокислых бактерий и микробиологического консорциума «Эмбико» на морфометрические показатели 7-дневных проростков растений огурца сорта «Феникс», выращенных в водной культуре: 1- L. casei; 2- L. plantarum 20; 3- L. lactis 4/6; 4-«Эмбико»

 

Штамм L. plantarum 20 стимулировал увеличение длины корней проростков сорта «Феникс» в разведении 1:100, 1:200 и 1:1000 до 101,2 %, 114,5 % и 116,7 % соответственно, что на 1,2 %, 14,7 % и 16,7 % выше, чем в контроле. Стимулирование роста побега штаммом L. plantarum 20 до 134,8 %, 118 % и 134,7 % наблюдалось при воздействии разведений 1:100, 1:200 и 1:1000 соответственно. Таким образом, штамм L. plantarum 20 в больших разведениях стимулировал рост корневой системы проростков сорта «Феникс».

Разведения штамма L. lactis 4/6 1:100 и 1:200 ингибировали рос как побега – до 96,9 % и 79,8 % соответственно, так и корневой системы – до 84,3 % и 83 % по сравнению с контролем. Разведение 1:1000 стимулировало рост побега до 102,2 %, корневой системы до 107,1 % по сравнению с контролем. Таким образом, штамм L. lactis 4/6 в малых разведениях ингибирует ростовые процессы побега и корневой системы растений огурца сорта «Феникс».

Микробиологический консорциум «Эмбико» в разведениях 1:100, 1:200 и 1:1000 стимулирует  ростовые процессы корневой системы  до 119,6 %, 132,6 % и 126,1 % соответственно. Рост побега в разведении 1:200 отмечен максимальный – 124,3 %, что на 24,3 % больше контроля. Разведения 1:100 и 1:100 стимулировали рост побега в меньшей степени – на 4,8 и 4,2 % выше контроля.

Морфогенетические реакции растений на влияние микроорганизмов не всегда однозначны и в некоторых случаях  наблюдается значительная стимуляция или снижение длины побега по сравнению  с контролем, что связанно с синтезом эндогенных биологически активных веществ  и фитогормонов и нарушением баланса  эндо- и экзогенных стимуляторов роста в водной культуре. Стабильным показателем морфогенеза является длина корней

Рост и  формообразовательные процессы растений регулируются не только концентрацией  фитогормонов, но и их соотношением. Поэтому, влияние консорциума микроорганизмов  на морфометрические показатели растений огурца отличается от действия штаммов  микроорганизмов по - отдельности. Влияние  «Эмбико» на морфометрические показатели было максимальным, по сравнению с  действием отдельных штаммов, т.к. некоторые микроорганизмы вызывали значительное увеличение длины побега за счет роста длинных и тонких стеблей.