ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРОДУКТИВНОСТИ ФАСОЛИ СОРТА ЗОЛОТИСТАЯ ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ С ЭНДОФИТНЫМИ БАЦИЛЛАМИ И РИЗОБИЯМИ

Симбиотические взаимоотношения широко распространены в природе. Их изучение позволяет выявить новые фундаментальные закономерности в экологии и эволюции [7]. Благодаря взаимодействию с эндофитными бактериями, выполняющими трофические или защитные функции, растение-хозяин значительно расширяет свои приспособительные возможности в условиях дефицита питания и стрессовых условиях среды [2]. Использование таких микроорганизмов на практике отвечает принципам экологизации растениеводства [1, 8]. Фасоль обыкновенная (Phaseolus vulgaris L.) является не только ценным источником продовольственного и кормового белка, но и неотъемлемым звеном севооборота в агроэкосистемах благодаря симбиотической азотфиксации. Но, как показали многолетние эксперименты в Южном Предуралье, клубенькообразующая активность у фасоли реализуется только в условиях достаточной влагообеспеченности [3]. Вместе с тем, инокуляция растений ризобиями и эндофитными бактериями может положительно влиять на урожай в связи с микробной продукцией физиологически активных веществ, подобных фитогормонам растений [5, 6].

Целью данной работы являлась оценка продуктивности растений фасоли под влиянием обработки семян новыми и эталонными штаммами эндофитных бацилл и ризобий в условиях Южного Предуралья.

Объектами исследования служили: эталонный штамм Bacillus subtilis 26D (бактериальная основа препарата фитоспорин), эталонный штамм Rhizobium leguminosarum bv phaseoli 2630 (коллекция ВНИИСХМ), а также новые штаммы Bacillus subtilis SG12 и Rhizobium leguminosarum SG13, выделенные С.Р. Гариповой из клубеньков фасоли и депонированные в ВКПМ под номерами В-11726 и В-11760. Семена фасоли сорта Золотистая получены путем собственной репродукции из исходно предоставленных для изучения семян автором сорта С.Н. Самигуллиным в 2003 г.

Методика исследования.

Полевые мелкоделяночные опыты проводили в 2015 г. на поле Учебно-научного центра БашГАУ. Почва чернозем выщелоченный. Семена фасоли перед посевом обрабатывали водными суспензиями бактерий: бациллы в плотности 105 клеток на семя, ризобий – 107 клеток на семя, в комбинированном препарате: бациллы 105, ризобии 106 клеток на семя. Посев проводили вручную широкорядным способом (45 см) с нормой высева 15 семян на погонный метр (333 шт. / га) 25 мая, уборку – 14 сентября. Учетная площадь делянок составила 1,35 м2 в трех повторностях. Характеристики продуктивности анализировали индивидуально у 70 растений с каждого варианта обработки в фазе полного созревания семян. Урожай оценивали по суммарной массе семян с каждой делянки, которая отражала разную выживаемость и сохранность растений, а соответственно и их плотность на делянке. Помимо измерения линейных размеров длины корня и побега отмечали архитектуру корня и побега по трехбалльной системе в зависимости от интенсивности ветвления органов. Агроклиматические факторы в первой половине вегетации до цветения растений (середина июля) были экстремально засушливыми. Затем наблюдалась прохладная и дождливая погода. В августе и сентябре минимальная температура не опускалась ниже 10 °С, что способствовало полному созреванию плодов и семян фасоли. Статистическую обработку проводили, используя стандартный пакет описательной статистики в программе Microsoft Excell, в таблицах представлены средние арифметические и стандартная ошибка при уровне значимости Р = 0,95.

Результаты исследования.

В вегетационный сезон 2015 года, как и в 2014 [4], сорт Золотистая был сильно поражен листовыми болезнями с симптомами вирусной мозаики. Это, возможно, было связано с сохранением инфекции в семенах от больных растений предыдущего года, которая усилилась дефицитом влаги в первую половину вегетации. Поэтому семенная продуктивность растений 2015 г. была низкой: 2-4 г/растение по сравнению с рядом многолетних экспериментов, когда она в среднем составляла от 6 до 14 г/растение [3]. Клубеньки у большинства растений в фазе бутонизации отсутствовали. Однако предпосевная бактериальная обработка оказала положительное воздействие на рост и развитие растений (Табл.1).

Таблица 1  

Влияние бактерий на генеративную продуктивность фасоли

Прибавка массы семян по сравнению с контролем составила от 4 до 52 %. Максимальную семенную продуктивность обеспечил эталонный штамм Bacillus subtilis 26D, в этом варианте обработки наблюдались самые высокие значения по количеству бобов и количеству семян, вдвое превосходящие контрольный вариант. Штамм Bacillus subtilis SG12 уступал по эффективности эталону 26D. Штамм Rhizobium leguminosarum SG13 по воздействию на продуктивность растений был близок к эталонному штамму того же вида 2630. Совместное действие бацилльного и ризобиального штаммов SG12+SG13 способствовало более высокой продуктивности растений, чем совместное действие эталонных штаммов 26D+2630.

Анализ продуктивности вегетативных органов (Табл.2) показал, что штамм 26D усиливал рост корня и побега в длину, растения этого варианта были самыми высокорослыми и мощными по массе. Ризобиальные штаммы 2630 и SG12 увеличили степень разветвленности корня. Архитектура побега у обработанных бактериями растений по сравнению с контролем существенно не изменилась.

Таблица 2  

Влияние бактерий на развитие вегетативных органов растений фасоли

Таким образом, обработка эндофитными бактериями способствовала увеличению линейных размеров корня и побега, общей массы растения, а также количества бобов, количества и массы семян. Наилучшую эффективность, вдвое превышающую контроль без бактерий, показал штамм Bacillus subtilis 26D.

Список литературы

1.     Гарипова С.Р. Развитие методологических подходов к разработке микробных препаратов для повышения продуктивности и устойчивости сельскохозяйственных растений // Вестник Оренбургского университета. 2009 S. С. 437-439.

2.     Гарипова С.Р. Экологическая роль эндофитных бактерий в симбиозе с бобовыми растениями и их применение в растениеводстве // Успехи современной биологии. 2012. Т. 132. № 5. С. 493-505.

3.     Гарипова С.Р., Маркова О.В., Самигуллин С.Н. Продуктивность и клубенькообразующая способность разных сортов фасоли обыкновенной (Phaseolus vulgaris L.) в условиях Предуралья // Сельскохозяйственная биология. 2015. Т. 50. № 51. С. 55-62.

4.     Гарипова С.Р., Маркова О.В., Иргалина Р.Ш., Вахитова Р.К. Продуктивность, динамика роста, клубенькообразующая способность разных сортов фасоли в условиях Предуралья в зависимости от сроков посева // Уральский аграрный вестник. 2015. Т. 138. № 8. С. 10-14.

5.     Гарипова С.Р., Валеева (Иванчина) Н.В., Сахабутдинова А.Р., Хайруллин Р.М. Фитогормональный ответ растений гороха на инокуляцию эндофитными бактериями и ризобиями // Физиология растений – теоретическая основа инновационных агро- и фитобиотехнологий. Годичное собрание Общества физиологов растений России. Международная научная конференция и школа молодых ученых. Под редакцией Е.С. Роньжиной. Калининград, 2014. С. 39-41.

6.     Иванчина Н.В., Гарипова С.Р., Хайруллин Р.М. Возможные механизмы фитогормональной стимуляции роста растений эндофитными бактериями // Вестник Оренбургского университета. 2009 S. C. 446-448.

7.     Тихонович И.А., Андронов Е.Е., Борисов А.Ю., Долгих Е.А., Жернаков А.И., Жуков В.А., Проворов Н.А. Румянцева В.Л., Симаров Б.В. Принцип дополнительности в расширении адаптационного потенциала растений // Генетика. 2015. Т. 51. № 9. С. 973-990.

8.     Чеботарь В.К., Мальфанова Н.В., Щербаков А.В., Ахтемова Г.А., Борисов А.Ю., Люгтенберг Б., Тихонович И.А. Эндофитные бактерии в микробных препаратах, улучшающих развитие растений // Прикладная биохимия и микробиология. 2015. Т. 51. № 3. С. 283-289.