Козаева М.И., Зайцева К.В.

Всероссийский научно-исследовательский институт генетики и селекции им. И.В.Мичурина, Россия

Эндофитная микробиота как индикатор состояния плодовых растений

Растения, и особенно многолетние плодовые культуры, постоянно находятся под прессингом широкого спектра стрессоров разной природы и интенсивности (Гудковский, Каширская, Цуканова, Кожина, 2002). Это вызывает повреждения их иммунной системы, усиление распространения грибных, бактериальных и вирусных заболеваний. Повреждается, прежде всего, лист, плод, в некоторых случаях-корневая система (Гудковский, Каширская, Цуканова, 2000).

В 2011-2013 г.г. проводили тестирование зелёных листьев различных видов и сортов яблони (M.domestica; M.niedzwetkyana; M.sikkimensis; сорт яблони Красуля), груши, вишни, сливы на наличие эндофитной микробиоты. Изолирование эндофитной микробиоты проводили путём посева дважды простерилизованных (спирт+обжиг) эксплантов растений на стерильную среду в пробирки в 10 повторностях. Тестирование проводили с мая по октябрь в одни и те же сроки.

Выделенные микроорганизмы культивировались на картофельной среде. Состав среды: картофель - 300г, агар-агар-15г, вода-1 л. Режим стерилизации-1атм. в течении 30 мин.

Результат тестирования на тот или иной показатель микробиоты (бактерия, грибы, смешанная микробиота, отрицательный тест, то есть отсутствие роста микроорганизмов) выражали в процентах от общего количества тестов.

Результаты проведённых исследований свидетельствуют о том, что различные формы и сорта плодовых культур, испытав длительное воздействие неблагоприятных факторов (2010 год), находясь в состоянии стресса, стали воспринимать незначительные отклонения от нормы как дополнительный стрессор, реагируя на него изменением функциональных свойств, что отразилось на состоянии эндофитной микробиоты. В свою очередь, внутренняя микробиота служит определённым индикатором состояния растений (Малина, Шишкану, 2013 г.).

Известно, что присутствие бактерии, угнетающей грибных патогенов, повышает устойчивость растительного организма к неблагоприятным факторам среды (Ленивцева, Кузнецова, Маслова, 2010 г.). Исследование экологической устойчивости различных форм и сортов яблони, груши, вишни, сливы в связи с присутствием в растительных тканях внутренней (эндофитной) микробиоты выявило низкую бактериальную активность, наблюдавшуюся у всех исследуемых видов и сортов плодовых культур. Так, у M.domestica бактериальный показатель равнялся 22,1%, у M.niedzwetkyana-20,3%, M.sikkimensis-35,1%. Усорта Красуля частота положительных тестов на бактерию составила 24,1%. Замыкает группу семечковых культур груша со средним значением бактериальной микробиоты 25,3%.

У косточковых культур (вишни и сливы) также отмечен низкий выход бактериальных штаммов (23,2% и 23,8%, соотвественно). Процент грибной микробиоты за годы исследований был равен 0. Грибы смогли проявиться лишь в качестве смешанной микробиоты.

Смешанная микробиота (бактерия+гриб) на всём протяжении тестирования выделялась в незначительном количестве и была представлена бактерией, относящейся к роду Pseudomonas, и сильнобактеризированными видами грибов, определить которые не представлялось возможным из-за отсутствия спороношения.

Важным информативным показателем, отражающим состояние растений, является процент отрицательных тестов намикробиоту. Данный показатель отражает уровень окислительного стресса у растений. Механизм действия различных повреждающих фактор сводится к воздействию на растительную клетку активных форм кислорода, что в свою очередь, ведёт к нарушению нормального функционирования различных метаболистических цепей и деструктуризации клеточных органел, то есть к так называемому "окислительному стрессу" (Гудковский, Каширская, Цуканова, 2000). Такое состояние приводит к полному подавлению роста микробиоты и увеличению количества отрицательных тестов.В связи с этим, рост отрицательных тестов свидетельствует о повышении уровня окислительного стресса и снижении адаптационной способности.

Высокие значения отрицательных тестов, отмеченные у всех исследуемых видов и сортов яблони,груши,вишни,сливы в условиях вегетации 2011-2013 г.г., достаточно чётко отражают повышение уровня окислительного стресса. В свою очередь повышение уровня окислительного стресса свидетельствует об увеличении предрасположенности растений к усыханию.

Таким образом, для всех изучаемых видов и сортов яблони, груши, вишни, сливы было характерно слабое развитие бактериальной микробиоты. Низкая токсическая нагрузка со стороны бактерии сочетается с высоким уровнем окислительного стресса, что свидетельствует о нестабильности проявления признака устойчивости к неблагоприятным факторам среды.

Список литературы

1. Гудковский, В.А. Физиолого-биохимические показатели оценки устойчивости плодовых и ягодных культур к окислительному стрессу /В.А. Гудковский, Н.Я. Каширская, Е.М.Цуканова //Проблемы и перспективы отдалённой гибридизации плодовых и ягодных культур: Тезисы докладов и сообщений ХХ Мичуринских чтений (25-27 октября 2000) /Под ред. доктора с.-х, наук Н.И.Савельева: Мичуринск: Изд-во ВНИИГ иСПР им.И.В.Мичурина, 2000.-С.8-10.

2.Гудковский, В.А. Окислительные повреждения плодовых культур и повышение их устойчивости /В.А.Гудковский, Н.Я.Каширская, Е.М. Цуканова, Л.В.Кожина //Проблемы формирования генетических коллекций плодовых, ягодных культур и перспективы их селекционного использования: Материалы ХХ1 Мичуринских чтений 28-30 октября 2002 г. / Под ред. доктора с.-х. наук Савельева. - Мичуринск : Изд-во ГНУ ВНИИГи СПР им. И.В.Мичурина , 2002.- С.5-6.

3.Ленивцева,М.С. Роль иммунологических исследований в создании высокоадаптивных форм косточковых культур / М.С. Ленивцева, А.П.Кузнецова, М.В.Маслова // Агро ХХ1.- 2010.- № 10-12.- С.8-11.

4.Малина,Р.Б. Фотосинтетическая продуктивность персика в связи со степенью восприимчивости листьев к патогену Taphrina deformans / Плодоводство и ягодоводство России : сб. науч. работ // ГНУ ВСТИСП .- М., 2013.- Т. ХХХV1.- Ч.2.- С.23-28.