РАЗВИТИЕ  АРБУСКУЛЯРНОЙ  МИКОРИЗЫ  (GLOMUS  FASCICULATUM)  В  КОРНЯХ  СОРГО  (SORGHUM  SUDANENSE)

Чайковская  Людмила  Александровна

д-р  с.-х.  наук  Главный  научный  сотрудник  Института  сельского  хозяйства  Крыма,  РФ,  Республика  Крым,  г.  Симферополь

Е-mail: 

THE  DEVELOPMENT  OF  GLOMUS  FASCICULATUM  IN  ROOTS  OF  SORGHUM  SUDANENSE

Ludmila  Tchaikovskaya

doctor  of  Agricultural  Science,  Chief  Research  Scientist,  the  Crimea  Institute  of  Agriculture,  Russia,  Republic  of  Crimea,  Simferepol

АННОТАЦИЯ

Исследовано  развитие  структур  Glomus  fasciculatum  в  корнях  сорго  с  целью  получения  инокулюма.  Окраска  структур  арбускулярной  микоризы  (АМ)  в  корнях  растений  и  определение  частоты  встречаемости  микоризной  инфекции  проведено  по  методикам  Крюгер  и  соавторов.  Установлено,  что  насыщенность  структур  эндофита  в  корнях  достигала  90  %.  В  коре  корней  сорго  выявлены  хорошо  развитые  структуры  АМ:  мицелий,  арбускулы  и  везикулы.  Таким  образом,  подобрано  растение-хозяин  для  культивирования  АМ. 

ABSTRACT

The  development  of  Glomus  fasciculatum  structures  in  roots  of  sorgo  to  produce  inoculum  is  investigated.  The  colouring  of  Glomus  fasciculatum  in  the  roots  of  plants  and  determining  the  frequency  of  occurrence  of  mycorrhizal  infection  are  carried  out  according  to  the  Kruger  and  co-authors’  methods.  It  is  found  that  saturation  of  endophyte  structures  in  roots  reached  90%.  In  the  cortex  of  sorgo  roots  well-developed  structure  of  Glomus  fasciculatum  is  revealed:  mycelium,  arbuscula  and  vesicles.  Thus,  the  host  plant  for  cultivation  Glomus  fasciculatum  is  chosen. 

Ключевые  слова:  арбускулярная  микориза;  сорго.

Keywords:  arbuscular  mycorrhiza;  sorgo.

Применение  АМ  —  это  один  из  перспективных  приемов,  способствующий  оптимизации  питания  сельскохозяйственных  растений  и  повышающий  их  устойчивость  к  стрессовым  факторам.  Влияние  АМ  на  растения  многогранно:  оно  проявляется  в  улучшении  минерального,  особенно  фосфорного  питания  и  увеличении  их  продуктивности,  повышении  интенсивности  фотосинтеза  и  устойчивости  растений  к  почвенным  патогенам,  тяжелым  металлам,  токсическим  солям  [9,  с.  437;  5,  с.  124].

Экологическая  ниша  АМ  —  клетки  коры  корней  растений.  В  связи  с  этим,  не  смотря  на  повсеместное  распространение  эндофитов,  инокуляция  растений  селекционными  штаммами  как  правило  эффективна,  особенно  на  мало  окультуренных  почвах.  Однако  сложность  практического  применения  АМ  состоит  в  том,  что  они  являются  облигатными  симбионтами.  Именно  это  обстоятельство  определяет  форму  инокулюма:  его  до  сих  пор  получают  в  симбиозе  с  растениями.  Изначально  использовали  почвенно-корневые  смеси,  насыщенные  определенными  эндофитами.  Отсутствие  технологичности  ограничивало  возможности  применения  этих  смесей.  Потому  одновременно  в  разных  странах  проведены  исследования  по  разработке  биопрепаратов  на  основе  АМ  с  использованием  различных  субстратов,  обеспечивающих  оптимальное  развитие  растений  [1,  с.  108—128;  7,  с.  26;  8,  с.  1264—1271].  В  качестве  субстрата  используют  торф,  песок,  керамзит,  бетонит,  перлит,  вермикулит  в  чистом  виде  или  в  смеси.  Исследователями  создан  также  препарат  на  основе  микоризованных  корней  растений,  заключенных  в  капсулы  альгината  [10,  с.  614—616].  Основой  перечисленных  биопрепаратов  являются  культуры  эффективных  АМ  и  растения,  в  корнях  которых  происходит  размножение  эндофитов.  В  качестве  тест-объектов  используют  чувствительные  к  микоризации  растения,  способные  формировать  хорошо  развитую  корневую  систему  в  течение  короткого  промежутка  времени.  Микоризованные  корни  этих  растений,  ввиду  отсутствия  специфичности  эндофитов,  могут  применяться  в  качестве  инокулюма  для  различных  сельскохозяйственных  культур. 

Цель  исследования.   Учитывая  вышеизложенное,  нами  исследовано  развитие  структур  АМ  (на  примере  Glomus  fasciculatum)  в  корнях  сорго  с  целью  получения  инокулюма  для  микоризации  растений.

Методика  исследований.   В  качестве  субстрата  для  выращивания  растений  использован  простерилизованный  вермикулитный  песок.  Вегетационные  опыты  проведены  в  теплице,  растения  сорго  Sorghum  sudanense  (Piper.)  Stapf.  выращивали  в  сосудах  объемом  6  литров.  Подкормку  растений  проводили  каждые  две  недели  с  использованием  раствора  Прянишникова. 

  В  качестве  основы  для  получения  инокулюма  АМ  использован  Glomus  fasciculatum:  G.  fasciculatus  штамм  Ново-Зеландский,  полученный  из  коллекции  Всероссийского  научно-исследовательского  института  сельскохозяйственной  микробиологии. 

Вегетационные  опыты  проведены  согласно  указаниям,  изложенным  в  методических  рекомендациях  [3,  с.44;  4,  с.  24].  В  лабораторных  опытах  (5-кратная  повторность)  проведена  окраска  структур  АМ  и  определена  частота  встречаемости  (F)  микоризной  инфекции  в  корнях  по  методикам  Крюгер  и  соавторов  [2,  с.  69—80].  Изучение  развития  структур  АМ  в  корнях  проведено  с  помощью  МБС-9.

Результаты  и  их  обсуждение.  В  лабораторных  опытах  детально  изучено  этапы  развития  структур  АМ  в  корнях  сорго.  Анализ  результатов  исследований  свидетельствует  о  том,  что  в  корнях  молодых  растений  сорго  (четвертая  неделя  культивирования)  не  выявлено  развития  структур  АМ.  Мицелий  эндофита  G.  fasciculatum  обнаружен  в  корнях  сорго  только  после  пяти  недель  культивирования  растений.  Частота  встречаемости  АМ  в  корнях  в  это  время  составляла  30  %  (Таблица). 

Таблица  1.

Насыщенность  АМ  (Glomus  fasciculatum)  и  развитие  его  структур  в  корнях  сорго  в  условиях  вегетационных  опытов

В  конце  восьмой  недели  культивирования  растений  в  коре  корней  сорго  выявлены  хорошо  развитые  мицелий,  арбускулы  и  молодые  везикулы;  насыщенность  структур  АМ  в  коре  корня  составляет  65  %. 

  По  истечению  десятой  недели  выращивания  сорго  насыщенность  структур  эндофита  в  корнях  достигает  80  %,  на  двенадцатую  неделю  —  92  %.  В  коре  корней  обнаружены  хорошо  развитые  мицелий,  арбускулы  и  сформированные  везикули.

Результаты  исследований  показали,  что  уже  на  седьмую  неделю  культивирования  в  корнях  сорго  развиваются  наружный  мицелий  и  арбускулы 

G.  fasciculatum .  На  восьмую  неделю  развития  растений  сорго  в  коре  корней  обнаружены  молодые  везикулы  АМ  (рис.  1).

Рисунок  1.  Развитие  структур  Glomus  fasciculatum  в  корнях  сорго:  начало  образования  везикул;  ×  20

Позже  в  корешках  растений  появляются  хорошо  развитые  везикулы  (рис.  2). 

Рисунок  2.  Развитие  структур  Glomus  fasciculatum  в  корнях  сорго:  хорошо  развитые  везикулы,  мицелий;  ×  20

В  конце  десятой  недели  культивирования  сорго  в  корнях  присутствуют  хорошо  развитые  структуры  АМ  (рис.  3).

Рисунок  3.  Развитие  структур  Glomus  fasciculatum  в  корнях  сорго:  везикулы,  арбускулы,  мицелий;  ×  20

После  завершения  развития  структур  АМ  и  достижения  высокой  частоты  встречаемости  микоризной  инфекции  в  корнях  у  растений  срезали  наземную  часть  и  освобождали  корни  из  вермикулита.  Высушенные  корни  измельчали.  Таким  образом  мы  получили  инокулюм  на  основе  Glomus  fasciculatum.

Использование  полученного  инокулюма  в  условиях  полевых  опытов  показало,  что  предпосевная  микоризация  семян  пшеницы  озимой  позволяет  повысить  зерновую  продуктивность  на  5—8  %  при  выращивании  в  условиях  орошения  на  черноземе  южном  [6,  с.  69].

Заключение.  Изучение  развития  структур  АМ  (Glomus  fasciculatum)  в  корнях  сорго  Sorghum  sudanense  (Piper.)  Stapf.  показало,  что  в  конце  десятой  недели  культивирования  растений  насыщенность  эндофита  в  корнях  достигала  80  %,  а  после  двенадцати  недель  —  92  %.  В  коре  корней  сорго  выявлены  хорошо  развитые  структуры  АМ:  мицелий,  арбускулы  и  везикулы.  Полученные  результаты  свидетельствуют  о  перспективности  применения  сорго  в  качестве  растения-хозяина  с  целью  получения  АМ  инокулюма. 

Список  литературы:

1.Базилинская  М.В.  Биоудобрения.  Зарубежная  информация.  М:  ВО  Агропромиздат,  1989.  —  С.  108—128.

2.Крюгер  Л.,  Селиванов  И.,  Нозадзе  Л.  К  методике  определения  обилия  грибов  в  эндофитных  микоризах  и  способах  количественной  характеристики  микосимбиотрофизма  в  растительных  ассоциациях  //  Ученые  записки  Пермского  государственного  педагогического  института.  Пермь,  1968.  —  С.  69—80.

3.Лабутова  Н.М.  Методы  исследования  арбускулярных  микоризных  грибов:  методические  рекомендации.  СПб:  Изд-во  Санкт-Петербуржского  университета,  2000.  —  23  с. 

4.Методы  исследования  грибов,  образующих  с  растениями  микоризу  арбускулярно-везикулярного  типа.  Под  ред.  Г.С.  Муромцева.  СПб:  ВНИИСХМ,  1992.  —  44  с. 

5.Смит  С.Э.,  Рид  Д.Дж.  Микоризный  симбиоз.  Пер.  с  3-го  англ.  издания.  М:  Товарищество  научных  изданий  КМК,  2012.  —  776  с.

6.Chaikovskaya  L.  Effect  of  endomycorrhiza  on  the  winter  wheat  productivity  in  the  conditions  of  Crimea  irrigated  lands  //  Proc.  19^th  European  Regional  conference  of  ICID.  Brno  and  Prague,  2001.  —  Р.  69.

7.Dehne  H.-W.  Production  and  use  of  inocula  of  VA  mycorrhizal  f  ungi  at  inorganic  carrier  materials  //  2^nd  Europ.  Symp.  оn  Mycorrhizae.:  Abstr.  Prague,  1988.  —  Р.  26.

8.Gianinazzi  S.,  Vosatka  M.  Inoculum  of  arbuscular  mycorrhizal  fungi  for  production  systems:  science  meets  business  //  Canadian  Journal  of  Botany.  —  2004.  —  Vol.  82.  —  P.  1264—1271. 

9.Jakobsen  I.,  Legget  M.E.,  Richardson  A.E.  Rhizosphere  microorganisms  and  Plant  phosphorus  uptake  //  Phosphorus:  Agriculture  and  Environment.  Мadisson:  American  Society  of  Agronomists,  Crop  Society  of  America,  Soil  Science  Society  of  America,  2005.  —  P.  437—494. 

10.Plenchette  C.,  Strullu  D.G.  Long-term  viability  and  infectivity  of  intraradical  forms  of  Glomus  intraradices  vesicles  encapsulated  in  alginate  beads  //  Mycological  Researches.  —  2003.  —  Vol.  107.  —  P.  614—616.