Епіфітна і ендофітна мікрофлора насіння Сосни звичайної Київського Полісся - Автореферат

Патогенам приділяють особливу увагу в сільськогосподарському виробництві, оскільки їх присутність на насінні навіть у сотих долях відсотка від загальної чисельності мікроорганізмів становить реальну загрозу як насінню, так і рослинам у період їх росту й розвитку. Щодо здорових органів деревних рослин, зокрема насіння, у т.ч. й сосни звичайної, то мікробні угруповання, їх взаємодія між собою та з рослинами залишились поза увагою як вітчизняних, так і зарубіжних вчених. Теоретичні та практичні положення, висвітлені в дисертаційній роботі, є складовою частиною держбюджетних наукових проектів “Розробити теоретичні і технологічні основи лісовирощування стійких, високопродуктивних соснових насаджень в ценозах Полісся і Лісостепу України” (державний реєстраційний № 0101U003617), “Розробити біоекологічні основи комплексної системи захисту та оздоровлення лісових біоценозів в умовах Полісся та Північного Лісостепу України (державний реєстраційний № 0106U005241) та “Розробити теоретичні та технологічні основи відновлення пошкоджених лісових біоценозів у зонах природних катаклізмів (ожеледиця центральної, південної та південно-західної частини України)” (державний реєстраційний № 0102U003628) кафедри лісових культур Національного аграрного університету, до виконання яких дисертант залучалась як виконавець підрозділів. Наукова новизна одержаних результатів полягає в отриманні піонерних даних про патогенну і сапротрофну мікрофлору здорового насіння сосни звичайної, її взаємовідносин між собою та рослинами, антагоністичний потенціал. Вперше: - виявлено й вивчено патогенну епіфітну й ендофітну мікрофлору здорового насіння сосни звичайної, зясовано взаємовідносини виділених ізолятів між собою, тест-бактеріями колекційних штамів і рослинами;Розкрито стан досліджень епіфітної і ендофітної мікрофлори, її взаємодію між собою та в рослинних угрупованнях. Численними дослідженнями (Гвоздяк Р.І., Кабашна Л.В., Пасічник Л.А. та ін., 2001) доведено наявність як епіфітних, так і ендофітних бактерій та мікроміцетів у здорових органах сільськогосподарських рослин, у т.ч. імунних. Іхня кількість залежить від виду рослин, їх органів, фаз розвитку, змін біохімічних та фізіологічних процесів у рослинах, пори року, кліматичних умов тощо (Hirano S.S., Upper C.D., 1983; Daub M.E., Hagedorn D.J., 1998; Krimm U., Schwab W., 2005).Для тестування інгібувальної дії пестицидів на епіфітну й ендофітну мікрофлору насіння сосни звичайної використовували водні розчини різних концентрацій таких препаратів: 0,5 і 5,0 % KMNO4; фундазол - 0,02 і 0,2 мг • (50 мл води)-1; вітавакс - 0,03 і 0,3 мг • (100 мл води)-1 та 12 мг • (20 мл води)-1 (30 хв); мікосан та мікосан новий 1:1; септодор і септодор форте - 1,0; 0,1; 0,01; 0,001 %. Тест-культурами були стандартний набір штамів бактерій, а також виділені нами з насіння сосни звичайної патогени. Бактерії виявилися токсичними як для мікроміцетів, так і під час проростання насіння. Під час проростання насіння на КА бактерії виходять з-під контролю рослини, швидко розмножуються і своїми продуктами життєдіяльності впливають на його проростання. Отже, в системі насіння - бактерії - КА регулювальна і домінувальна функції переходять до бактерій, тоді як у системі насіння - мікроорганізми - фільтрувальний папір (грунт, пісок) уся мікробіота підпорядкована рослині.Схожість насіння сосни звичайної в умовах Київського Полісся коливається в межах 74-98 %. Серед бактерій насіння сосни звичайної, у т.ч. фітопатогенних, не виявлено антагоністів зі стерильною зоною, яка б перевищувала 5 мм. Низька антибактеріальна активність штамів мікробної асоціації насіння не може бути основною причиною низького рівня його заселення фітопатогенами. Ізольовані штами з насіння в експерименті викликають захворювання хвої сосни звичайної. За морфологічними, біологічними, культуральними, біохімічними ознаками та складом жирних кислот ізольовані з насіння сосни фітопатогенні бактерії належать до видів P. syringae, E. nimipressuralis та E. carotovora.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

1. Схожість насіння сосни звичайної в умовах Київського Полісся коливається в межах 74-98 %. Воно заселене бактеріями з-зовні та під насіннєвою шкіркою. Бактерії як з-зовні, так і під нею токсичні для мікроміцетів. Насіння сосни є носієм фітопатогенних бактерій, тому може бути первинним джерелом інфекції.

2. Епіфітна та ендофітна мікрофлора насіння сосни звичайної переважно належить до амоніфікаторів. Кількість їх у 3-5 разів більша серед епіфітів і в 1,1-2,2 - ніж у ендофітів від суми тих мікроорганізмів, що виросли на середовищах Чапека, КАА, Красильникова, Ешбі та Гетчінсона. За видовим складом епіфітна та ендофітна мікрофлора в насінні сосни однакова, але за кількістю епіфітів на 1-2 порядки більше, ніж ендофітів.

3. Серед бактерій насіння сосни звичайної, у т.ч. фітопатогенних, не виявлено антагоністів зі стерильною зоною, яка б перевищувала 5 мм. Проте деякі із сапротрофних штамів слабо пригнічувати ріст фітопатогенних бактерій. Низька антибактеріальна активність штамів мікробної асоціації насіння не може бути основною причиною низького рівня його заселення фітопатогенами.

4. Ізольовані штами з насіння в експерименті викликають захворювання хвої сосни звичайної. Найбільшу агресивність виявляють штами P. syringae. Мікрофлора сосни звичайної є фітотоксичною.

5. За морфологічними, біологічними, культуральними, біохімічними ознаками та складом жирних кислот ізольовані з насіння сосни фітопатогенні бактерії належать до видів P. syringae, E. nimipressuralis та E. carotovora. Виявлені на її насінні бактерії є поліфагами.

6. Сапротрофну асоціацію мікрофлори насіння створюють B. subtilis, B. pumilus і P. polymyxa. Вони постійно супроводжують рослини під час їхнього росту і розвитку, а за певних умов спричинюють їх захворювання.

7. Мікофлору насіння сосни звичайної формують гриби родів Mucor Mich., Trichoderma Pers., Aspergillus Mich.ex Fr., Penicillium Link ex Fr., Alternaria Nees emend. Matv., Acremonium Link та дріжджі. На відміну від бактерій їм притаманна більша антагоністична активність до фітопатогенних бактерій. Найактивнішими виявилися P. aurantiogriseum і A. alternata. Активність P. purpurogenum, A. flavus та Acremonium sp. є вибірковою, оскільки вони не затримують ріст E. carotovora, слабо пригнічують A. tumefaciens і P. fluorescens. До всіх видів грибів найчутливішими були P. syringae, X. campestris та С. michiganensis.

8. У фітопатогенних бактерій не виявлено антигрибну й антибактеріальну активність. Це дає підставу стверджувати, що у природних умовах фітопатогенні бактерії поза патологічним процесом не впливають на ріст мікроміцетів, які лімітують заселення насіння сосни звичайної фітопатогенами. Серед вивчених ізолятів не виявлено стимуляторів росту патогенних мікроорганізмів.

9. Хімічно синтезовані препарати септодор, септодор-форте, фундазол, вітавакс у невеликих концентраціях є бактерицидними для фітопатогенних бактерій, виділених із насіння сосни звичайної. Менш активні препарати мікробного походження - мікосан та мікосан новий. Гранично мінімальні концентрації препаратів, які пригнічують ріст бактерій, нетоксичні для насіння сосни і тому перспективні для захисту рослин від фітопатогенних бактерій.

10. Виявлено, що вітавакс стимулює проростання насіння сосни звичайної.

1. Гвоздяк Р.І., Розенфельд В.В., Ващенко Л.М. Фітопатогенні бактерії насіння сосни звичайної // Вісн. держ. агроеколог. ун-ту: Зб. наук. пр. - Житомир: ДАУ, 2005. - № 2. - С. 156-162. (Збір експериментальних даних, проведення досліджень, аналіз і узагальнення отриманих результатів).

2. Розенфельд В.В. Вплив бактеріальної мікрофлори насіння сосни звичайної на його схожість і енергію проростання // Наук. вісн. НЛТУ України: Зб. наук. - техн. пр. - Львів: НЛТУ, 2005. - Вип. 15.5. - С. 86-90.

3. Розенфельд В.В. Мікрофлора насіння сосни звичайної // Лісівництво і агролісомеліорація: Зб. наук. пр. - Харків: УКРНДІЛГА, 2006. - Вип. 110. - С. 271-278.

4. Розенфельд В.В., Ващенко Л.М. Антибактеріальна активність препаратів та її вплив на мікрофлору насіння сосни звичайної // Міжвід. наук.-техн. збірник “Лісове госп-во, лісова паперова і деревообробна промисловість”. - Львів: НЛТУ, - 2006. -Вип. 30. - С. 336-341. (Обробка дослідних матеріалів, аналіз результатів, формулювання висновків).

5. Розенфельд В.В., Ващенко Л.М. Фітопатогенні властивості штамів, виділених із насіння сосни звичайної // Фітопатогенні бактерії. Фітонцидологія. Алелопатія: Зб. статей учасників Міжнарод. наук. конф. Київ, 4-6 жовтня 2005 р. - Житомир: ДАУ, 2005. - С. 122-125. (Проведено дослідження, узагальнено дані, встановлено залежності, сформульовано висновки).

6. Розенфельд В.В., Гойчук А.Ф. Бактериозы семян сосны обыкновенной в Киевском Полесье // Материалы научн.-практ. конф. “Плодоводство, семеноводство, интродукция древесных растений”. Красноярск, 24-25 октября 2002 г. - Красноярск: ООО "Поликом", 2002. - С. 56-57. (Збір експериментальних даних, проведення лабораторних досліджень, аналіз і узагальнення отриманих результатів).

7. Розенфельд В.В. Деякі результати вивчення мікрофлори насіння сосни звичайної // Матеріали наук.-практ. конф. “Ліс, наука, суспільство”. Харків, 30-31 березня 2005 р. - Харків: УКРНДІЛГА, - 2005. - С. 50-51.

8. Розенфельд В.В. Микрофлора семян сосны обыкновенной // Материалы научн.-практ. конф. “Устойчивое развитие лесов и рациональное использование лесных ресурсов”. Минск, 6-7 декабря 2005 г. - Минск: БГТУ, - 2005. - С. 148-150.

9. Розенфельд В.В. Фитопатогенные бактерии семян сосны обыкновенной // Материалы научн.-практ. конф. “Плодоводство, семеноводство, интродукция древесных растений.” Красноярск, 20-21 октября 2005 г. - Красноярск: СИБГТУ, 2005. - С. 93-96.

10. Розенфельд В.В. Бактерії - збудники хвороб насіння сосни звичайної // Матеріали 55-ї наук.-техн. конф. “Наукові основи підвищення продуктивності та біологічної стійкості лісових та урбанізованих екосистем”. Львів, 19-21 травня 2005 р. - Львів: НЛТУ, 2005. - С. 57-59.

11. Розенфельд В.В., Ващенко Л.М. Фітопатогенні властивості штамів, виділених із насіння сосни звичайної // Фітопатогенні бактерії. Фітонцидологія. Алелопатія. Тези доповідей. Київ, 4-6 жовтня 2005 р. - К.: Вид-во "Альфа-Пройм", 2005. - С. 40. (Проведено дослідження, узагальнено дані, встановлено залежності, сформульовано висновки).

12. Розенфельд В.В. Антимікробна дія мікосану і мікосану нового // Лісівництво України в контексті світових тенденцій розвитку лісового господарства. Матеріали Міжнарод. наук.-практ. конф., присвяченої 150-річчю витоків кафедри лісівництва НЛТУ України. - Львів: НЛТУ, 2006. - С. 275-276.