Симбиоз с микроорганизмами — основа жизни растений - Фаня Юрьевна Гельцер

гиф в корневой волосок, то в этих опытах гриб попадает в корень не из почвы, а из коровой части последнего, что подтверждается ненарушенностью внешней оболочки корневого волоска. Это явление связано с приготовлением препарата и уменьшением давления плазмы, вызывающем распрямление свернутых в петли гиф гриба. Кроме того, эндофиты не могут использовать почву как среду для своего существования, так как подвергаются лизису.

5. Гормональное воздействие на семена растений как в природных условиях, так и при использовании ростовых препаратов не только стимулирует активность симбионтных грибов, но и оказывает значительное влияние на развитие разветвленной корневой системы растений, что способствует заметному увеличению микотрофности культур и повышению их продуктивности.

3. Значение эндофитов для симбиотрофнои азотфиксации растений

Возможность обогащения почвы азотом за счет деятельности грибов в микоризе всегда интересовала нас. О том, что вопрос этот решается положительно, мы доложили на специальном совещании по азотфиксации в Киеве в 1968 г. (Гельцер, 1968 а).

Широко распространенное прежде мнение об отсутствии эндофитов внутри клубеньков бобовых растений не соответствует действительности. При предварительной мацерации крупных розовых клубеньков клевера можно наблюдать под микроскопом их везикулы в верхней зоне клубенька. На рис.21 при увеличении в 300 и 600 раз видны хорошо окрашенные везикулы. Применявшийся в нашей лаборатории метод выделения чистых культур эндофитов дал возможность получить их из поверхностно стерильных крупных клубеньков многих бобовых растений, таких как клевер, бобы, люпин, горох, вика, что дает возможность утверждать наличие в них двух симбионтных организмов — гриба и бактерии.

Рис. 21. Везикулы эндофитов в клубеньке клевера (ув, 300 и 600)

Отличительной особенностью чистых культур эндофитов, выделенных из клубеньков клевера, является синтез красного пигмента, который окрашивает клубенек в розовый цвет. В. Стеварт (Stevarl, 1966), изучая процесс азотфиксации а клубеньках бобовых растений с 15N, установил его только у окрашенных в розовый цвет крупных клубеньков, тогда как мелкие, белые клубеньки азотфиксацией не обладали. Правильность этого вывода была подтверждена многими микробиологами, которые выделяли из розовых клубеньков наиболее активные расы клубеньковых бактерий для приготовления нитрагина.

Хотя сама по себе розовая окраска существенного значения не имеет, она служит показателем наличия в клубеньках клевера симбионтных грибов, так как эндофиты этого растения синтезируют красный пигмент. Мы уже указывали, что эндофиты из женьшеня и мать–и–мачехи, синтезирующие черный пигмент, который не переходит в раствор, также активизируют деятельность клубеньковых бактерий, как и эндофиты из облепихи, синтезирующие красно–рыжий пигмент.

В лабораторных и полевых опытах при использовании чистых культур эндофитов, выделенных из сильно микотрофных женьшеня, мать–и–мачехи и облепихи, было установлено положительное действие продуктов их синтеза на размножение (табл. 3) и вирулентность клубеньковых бактерий.

Таблица 3 Масса клубеньковых бактерии клевера

В некоторых опытах, посвященных изучению стимулирующего действия эндофитов на размножение клубеньковых бактерий, было установлено увеличение их массы в 100-литровом реакторе на 20 и 40 г.

Влияние симбионтных грибов на вирулентность клубеньковых бактерий было определено в стерильном опыте в широких пробирках на агаровых средах. В контрольных трех пробирках семена клевера заражались чистой культурой клубеньковых бактерий, а в опытных к ней добавлялось- несколько капель разбавленного ростового препарата эндофитов. После 2 мес. роста клевера на корнях в контроле было обнаружено по 0,45 мелких клубенька в среднем на растение, тогда как в опытных вариантах — по 4,25, т. е. в 10 раз больше. Помимо того, следует отметить и лучшее развитие последних.

Краткосрочный полевой опыт на эту тему был заложен во ВНИИ кормов. Здесь контрольные семена клевера обрабатывали только клубеньковыми бактериями, а опытные — дополнительно и ростовым препаратом Симбионт 1. После 45 дней роста клевера в обоих вариантах были подсчитаны клубеньки на корнях 80 растений, взятых с двух участков поля. При этом с каждого участка брали по 20 контрольных и 20 опытных растений. На первом участке в контроле насчитывалось 445 клубеньков, в опытном варианте — 740, на втором — соответственно 677 и 1083, а в среднем 1122 и 1823 клубенька. Таким образом, применение препарата Симбионт 1 позволило увеличить количество клубеньков на 63%.

На рис.22 видно более сильное, чем в контроле, развитие корневых систем у клевера, семена которого были обработаны ростовым «препаратом из эндофитов, а на рис.23 показано обилие клубеньков на корнях сои в варианте с обработкой семян растертыми клубеньками сои и очень слабое их развитие при заражении семян чистыми культурами клубеньковых бактерий сои. Приведенные результаты опытов показывают, что для активизации азотфиксации бобовых культур нужно стимулировать развитие эндофитов в корнях и клубеньках этих культур.

Рис. 22. Корневые системы клевера в контроле (1) и из семян, обработанных ростовым препаратом (2) в возрасте 1,5 мес.

Рис. 23. Молодые ростки сои при заражении клубеньками (слева) и чистой культурой эндофитов (справа)

Какие вещества, синтезируемые эндофитами, способны оказывать стимулирующее действие на размножение и активность клубеньковых бактерий? До сих пор многие исследователи придают большое значение так называемому леггемоглобину, окрашивающему клубенек клевера в розовый цвет (Риго, 1983). Ошибочность этого направления определяется как нерезультативностью многолетних исследований этих авторов, так и материалами рассмотренных выше опытов, доказавшими стимулирующее действие эндофитов на клубеньковые бактерии и даже при отсутствии окрашенных в красный цвет пигментов этого гриба. Как уже указывалось, кроме клеверных эндофитов, многие эндофиты из других растении синтезируют красный пигмент, окрашивая им цветы и плоды, и никто его за гемоглобин не принимает. По разработанной нами методике любой исследователь может получить чистые культуры эндофитов из корней клевера, пшеницы, томатов, ржи и других растений и убедиться в том, что продукты их жизнедеятельности не обладают признаками гемоглобина, за исключением такого, как окраска.