Оценка ферментативной и микробиологической активности почвы ризосферы Solanum tuberosum L. под влиянием обработки клубней эндофитными бактериями Bacillus subtilis в условиях Предуралья

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Исследовали влияние инокуляции эндофитными бактериями B. subtilis 26Д и 10-4 на урожайность картофеля, его товарное качество, распространенность болезней клубней, численность бактерий в разных органах эндосферы растений, ферментативную активность почвы ризосферы инокулированных и неинокулированных (контроль) растений и численность разных трофических групп микроорганизмов в динамике. Обработка штаммом B. subtilis 10-4 привела к увеличению общего числа клубней с куста на 35.4, их массы – на 16.5%, снижению числа больных клубней с признаками парши и сухой гнили. Обработка штаммом B. subtilis 26Д способствовала защите от сухой гнили при сохранении продуктивности на уровне контроля без инокуляции. Численность эндофитных бактерий в разных органах растения менялась от 106 до 8×107 КОЕ/г сырой массы. Бóльшая, чем в контроле и варианте инокуляции штаммом 26Д, численность эндофитов была зафиксирована в варианте обработки штаммом 10-4 в фазе бутонизации в корнях, а в фазе цветения – в стеблях и листьях. По соотношению активности полифенолоксидазы/пероксидазы в ризосфере инокулированных вариантов коэффициент гумусонакопления увеличился с 0.51 в контроле без инокуляции до 0.56 и 0.57 в вариантах инокуляции эндофитными бактериями. Коэффициент интенсивности гидролиза органических соединений почвы (соотношение активности инвертазы/каталазы) был в 2 раза меньше в варианте инокуляции штаммом 10-4. Высокая и пролонгированная активность каталазы в ризосфере растений, инокулированных штаммом 10-4, указывала на положительное влияние эндофитов не только на сохранение почвенного плодородия, но и на эффективность биоконтроля фитопатогенов. Различия в микробиоме ризосферы инокулированных растений были связаны с увеличением численности микромицетов и высоким коэффициентом микробной минерализации в варианте обработки штаммом 26Д и преобладанием численности олигонитрофилов при обработке штаммом 10-4.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

С. Р. Гарипова

Башкирский научно-исследовательский институт сельского хозяйства – обособленное структурное подразделение Уфимского федерального исследовательского центра РАН; Уфимский университет науки и технологий

Автор, ответственный за переписку.
Email: garipovasvetlana@gmail.com
Россия, 450059 Уфа, ул. Р. Зорге, 19; 450076 Уфа, ул. З. Валиди, 32

Л. И. Пусенкова

Башкирский научно-исследовательский институт сельского хозяйства – обособленное структурное подразделение Уфимского федерального исследовательского центра РАН

Email: garipovasvetlana@gmail.com
Россия, 450059 Уфа, ул. Р. Зорге, 19

Л. В. Сидорова

Институт биологии – обособленное структурное подразделение Уфимского федерального исследовательского центра РАН

Email: garipovasvetlana@gmail.com
Россия, 450054 Уфа, просп. Октября, 69

В. А. Валиева

Башкирский научно-исследовательский институт сельского хозяйства – обособленное структурное подразделение Уфимского федерального исследовательского центра РАН

Email: garipovasvetlana@gmail.com
Россия, 450059 Уфа, ул. Р. Зорге, 19

А. В. Чистоедова

Башкирский научно-исследовательский институт сельского хозяйства – обособленное структурное подразделение Уфимского федерального исследовательского центра РАН

Email: garipovasvetlana@gmail.com
Россия, 450059 Уфа, ул. Р. Зорге, 19

В. Д. Матюнина

Башкирский научно-исследовательский институт сельского хозяйства – обособленное структурное подразделение Уфимского федерального исследовательского центра РАН

Email: garipovasvetlana@gmail.com
Россия, 450059 Уфа, ул. Р. Зорге, 19

А. С. Григориади

Уфимский университет науки и технологий

Email: garipovasvetlana@gmail.com
Россия, 450076 Уфа, ул. З. Валиди, 32

Список литературы

  1. Singh J., Yadav A.N. Natural bioactive products in sustainable agriculture // Springer Nat. 2020. P. 307. https://doi.org/10.1007/978-981-15-3024-1
  2. Hafez M., Rashad M., Popov A. The biological correction of agrophotosynthesis of soil plant productivity // J. Plant Nutr. 2020. V. 43. № 19. P. 2929–2980. https://doi.org/10.1080/01904167.2020.1799008
  3. Rani S., Kumar P., Dahiya P, Maheshwari R., Dang A.S., Suneja P. Endophytism: A Multidimensional approach to plant–prokaryotic microbe interaction // Front. Microbiol. 2022. № 13. P. 861235. https://doi: 10.3389/fmicb.2022.861235
  4. Lastochkina O., Garshina D., Allagulova C., Pusenkova L., Garipova S., Maslennikova D., Fedorova K., Shpirnaya I., Ibragimov A., Koryakov I., Sakhapova A., Yuldasbaeva G., Dmitrieva A., Sobhani M., Aliniaeifard S. Potential aspects of plant growth promoting bacteria to improve horticultural crop production // International J. Horticult. Sci. Technol. 2021. Т. 8. № 2. С. 103–122.
  5. Веселова С.В., Сорокань А.В., Бурханова Г.Ф., Румянцев С.Д., Алексеев В.Ю., Черепанова Е.А., Максимов И.В. Бактерии рода Bacillus как перспективный источник для создания биопрепаратов от патогенов и вредителей сельскохозяйственных культур // Тр. КубанГАУ. 2022. № 97. С. 40–45.
  6. Devaux A., Goffart J.-P., Petsakos A., Kromann P., Gatto M., Okello J., Suarez V., Hareau G. Global food security, contributions from sustainable potato agri-food systems // The Potato Crop / Еds. Campos H., Ortiz O. Cham: Springer, 2020. https://doi.org/10.1007/978-3-030-28683-5_1
  7. Hao J., Ashley K. Irreplaceable role of amendment-based strategies to enhance soil health and disease suppression in potato production // Microorganisms. 2021. V. 9. P. 1660. https://doi.org/10.3390/microorganisms9081660
  8. Пусенкова Л.И., Гарипова С.Р., Ласточкина О.В., Федорова К.А., Марданшин И.С. Влияние эндофитных бактериий Bacillus subtilis на урожай, качество клубней и послеуборочные болезни картофеля // Агрохим. вестн. 2021. № 5. С. 73–79.
  9. Гергиева Ф.Т., Газданова И.О., Дзедаев Х.Т., Моргоев Т.А., Бекмурзов Б.В. Применение биологических препаратов в производстве картофеля на почвах Северной Осетии // Аграрн. научн. журн. 2021. № 12. С. 4–8. http://dx.doi.org/10.28983/asj.y2021i12pp4-8
  10. Карамова Н.С., Туама А.А., Сташевски З. Эндофитные микроорганизмы картофеля (Solanum tuberosum L.): разнообразие, функции и биотехнологический потенциал // Экол. генет. 2023. Т. 21. № 2. С. 123–135.
  11. Пусенкова Л.И., Ильясова Е.Ю., Ласточкина О.В., Максимов И.В., Леонова С.А. Изменение видового состава микофлоры ризосферы и филлосферы сахарной свеклы под влиянием биопрепаратов на основе эндофитных бактерий и их метаболитов // Почвоведение. 2016. № 10. С. 1205–1213.
  12. Масленникова В.С., Цветкова В.П., Нерсесян С.М., Бедарева Е.В., Калмыкова Г.В., Дубовский И.М., Литвина Л.А. Влияние инокуляции клубней картофеля бактериями рода Bacillus на популяцию ризосферных микроорганизмов // Вестн. НГАУ. 2022. № 1(62). С. 46–55.
  13. Petrushin I.S., Filinova N.V., Gutnik D.I. Potato microbiome: relationship with environmental factors and approaches for microbiome modulation // Inter. J. Mol. Sci. 2024. V. 25. P. 750. https://doi.org/10.3390/ijms25020750
  14. Поляк Ю.М., Сухаревич В.И. Почвенные ферменты и загрязнение почв: биодеградация, биоремедиация, биоиндикация // Агрохимия. 2020. № 3. С. 83–93.
  15. Алексеева А.А., Фомина Н.В. Оценка воздействия фунгицидов на активность гидролитических почвенных ферментов // Вестн. КрасГАУ. 2017. № 3. С. 144–153.
  16. Практикум по микробиологии / сост. А.И. Нетрусов, М.А. Егорова, Л.М. Захарчук и др. М.: Изд. центр «Академия», 2005. 608 с.
  17. Хазиев Ф.Х. Методы почвенной энзимологии. М.: Наука, 2005. 252 с.
  18. Shi W., Su G., Li M., Wang B., Lin R., Yang Y., Wei T., Zhou B., Gao Z. Distribution of bacterial endophytes in the non-lesion tissues of potato and their response to potato common scab // Front. Microbiol. 2021. № 12. P. 616013. https://doi org/10.3389/fmicb.2021.616013
  19. Boer S.H., Copeman R.J. Endophytic bacterial flora in solanum tuberosum and its significance in bacterial ring rot diagnosis // Canad. J. Plant Sci. 1974. V. 54. № 1. P. 115–122. https://doi.org/10.4141/cjps74-019
  20. Битов Х.А., Бжеумыхов В.С. Влияние сидеральных культур на ферментативную активность почвы // Вестн. аграрн. науки. 2023. № 2(101). С. 6–11. https://doi.org/10.17238/issn2587-666X.2023.2.6
  21. Зинченко М.К. Система биологических показателей при оценке экологического состояния серой лесной почвы на примере стационарного опыта // Владимир. земледелец. 2022. № 1. С. 9–15. https://doi.org/10.24412/2225-2584-2022-1-9-15
  22. Ларикова Ю.С., Волобуева О.Г. Современные представления об эколого-физиологической роли корневых экссудатов растений (обзорная статья) // Зернобоб. и круп. культ. 2021. № 4(40). С. 93–101.
  23. Lyu D., Smith D.L. The root signals in rhizospheric inter-organismal communications // Front. Plant Sci. 2022. № 13. P. 1064058. https://doi.org/10.3389/fpls.2022.1064058
  24. Зинченко М.К., Зинченко С.И. Ферментативная активность серой лесной почвы при различных приемах основной обработки // Достиж. науки и техн. АПК. 2021. Т. 35. № 4. С. 17–21. https://doi.org/10.24411/0235-2451-2021-10402
  25. Самусик Е.А., Головатый С.Е. Ферментативная активность дерново-подзолистых почв в условиях воздействия выбросов предприятия по производству строительных материалов // Журн. Белорус. гос. ун-та. Экология. 2022. № 1. С. 104–113.
  26. Jabborova D., Davranov K., Jabbarov Z., Bhowmik S.N., Ercisli S., Danish S., Singh S., Desouky S.E., Elazzazy A.M., Nasif O., Datta R. Hydrolysis of tetrafluoroborate and hexafluorophosphate counter ions in imidazolium-based ionic liquids // ACS Omega. 2022. № 7(39). P. 34779–34788. https://doi.org/10.1021/acsomega.2c02353
  27. Niewiadomska A., Sulewska H., Wolna-Maruwka A., Ratajczak K., Głuchowska K., Waraczewska Z., Budka A. An Assessment of the influence of co-inoculation with endophytic bacteria and Rhizobia, and the influence of PRP SOL and PRP EBV fertilisers on the microbial parameters of soil and nitrogenase activity in yellow lupine (Lupinus luteus L.) cultivation // Pol. J. Environ. Stud. 2018. V. 27. № 6. P. 2687–2702. https://doi.org/10.15244/pjoes/78890
  28. Любимова Н.А., Рабинович Г.Ю. Влияние биопрепарата с наночастицами железа на активность почвенных ферментов и урожайность картофеля // Аграрн. наука Евро-Северо-Востока. 2023. Т. 24. № 3. С. 417–429.
  29. Романов В.Н., Заушинцена А.В., Кожевников Н.В. Применение показателей активности ферментов для оперативной диагностики экологического состояния агрогенных почв // Достиж. науки и техн. АПК. 2019. Т. 33. № 7. С. 44–47. https://doi.org/10.24411/0235-2451-2019-10711
  30. Зинченко М.К., Автономова И.Н. Активность ферментов в почвенных разностях серой лесной почвы агроландшафтов // Современные тенденции в научном обеспечении агропромышленного комплекса. Суздаль–Иваново, 2022. С. 12–16.
  31. White J.F., Kingsley K.L., Verma S.K., Kowalski K.P. Rhizophagy cycle: An Oxidative process in plants for nutrient extraction from symbiotic microbes // Microorganisms. 2018. V. 6. № 3. P. 95. https://doi.org/10.3390/microorganisms6030095

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Активность ферментов в ризосфере картофеля: 1 – начало вегетации, 2 – фаза бутонизации, 3 – фаза созревания урожая.

Скачать (491KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Численность микроорганизмов в ризосфере картофеля в начале вегетации (1), в фазе бутонизации (2) и в фазе созревании урожая (3): (а) –микромицеты, (б) – гидролитики, (в) – копиотрофы, (г) – олиготрофы, (д) – олигонитрофилы, (е) – коэффициент микробиологической минерализации, (ж) – коэффициент олиготрофности.

Скачать (353KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024