Эпифитная микрофлора растений как специфический фактор растительного иммунитета

Статья посвящена вопросу изучения свойств эпифитной микрофлоры и её воздействия на урожайность растений. Показано теоретическое обоснование проблемы и её актуальности.

Ключевые слова: эпифитная микрофлора, эпифитные микроорганизмы, урожайность, биотические взаимодействия.

Изучение микробно-растительных взаимодействий — одно из быстроразвивающихся направлений в современной биологии и биотехнологии растений.

Свойства, присущие эпифитным микроорганизмам и проявление их в вариативных условиях внешней среды, различны. Изменение экологической обстановки может приводить к трансформации количественного и качественного составов микроорганизмов, а также к смене биотических отношений. Можно предположить, что наряду с другими факторами, обеспечивающими иммунитет у растений, эпифитная микрофлора служит первичным барьером для защиты растений от попадающих из окружающей среды сапрофитных, условно-патогенных и патогенных микроорганизмов, что делает перспективным и актуальным исследования по данной проблеме.

До настоящего времени не существует единой методики отбора материалов, культивирования эпифитных микробов на питательных средах. До сих пор предпринимаются попытки раскрыть экологическую роль микрофлоры растений, но сущность воздействия микроорганизмов на растения изучена не в полной мере, несмотря на то, что эта ниша представляет большой интерес, обладает высокой степенью актуальности и имеет ценное практическое значение [1].

Микрофлора поверхности листьев хорошо изучена, но её характеристики настолько изменчивы под влиянием различных факторов, что изучение остаётся актуальным постоянно. Она оказывает влияние на рост и развитие растений, а также существенно влияет на урожайность растений, так как находится в теснейшем контакте с растением в течение всего вегетационного периода. К настоящему времени доказано положительное влияние многих корневых и почвенных микроорганизмов. Многие стороны взаимоотношений эпифитных микроорганизмов с растениями не изучены в полной мере [2].

Эпифитные микроорганизмы являются антагонистами фитопатогенных бактерий и гнилостных грибов, тем самым, предохраняя растения от заболеваний. Микроорганизмы, развивающиеся на поверхности растений, получили название «эпифитов». Микробы-эпифиты не паразитируют на растении, а растут за счет нормальных выделений его тканей и имеющихся на поверхности растений небольших количеств органических загрязнении (пыль и т. д.). Довольствоваться столь скудным питанием могут далеко не все микроорганизмы, и поэтому состав эпифитной микрофлоры довольно специфичен [3].

Воздействие эпифитных микроорганизмов на растительный организм может быть очень разнообразным в зависимости от окружающих условий. В первые этапы прорастания зерна эпифитные микроорганизмы начинают размножаться и переходят на корни и проросток. При пониженной температуре интенсивнее развиваются более холодоустойчивые микроскопические грибы, среди которых имеются факультативные и облигатные паразиты, в результате чего резко понижается полевая всхожесть зерна [4].

Эпифитные микроорганизмы, размножаясь на поверхности растений, создают биологический барьер, препятствующий проникновению паразитов в растительные ткани. Усиливая размножение эпифитной микрофлоры опрыскиванием растений питательными для них растворами, удавалось увеличить антагонистическое действие эпифитов к фитопатогенным микроорганизмам. В принципе с некоторыми болезнями растений можно бороться, воздействуя на их эпифитную микрофлору [5].

Эпифитная микрофлора изучена довольно слабо. Мало исследован ее количественный и особенно качественный состав на разных растениях. На поверхности надземных частей растений находятся различные представители микроорганизмов — бактерии, актиномицеты, грибы, дрожжи, водоросли и простейшие. Количество их может быть очень велико. Дуггели насчитывал на поверхности семян злаков многие тысячи микроорганизмов [7]. От 80 000 до 25 000 000 клеток бактерий и от 4000 до 7200 грибов в 1 г семян пшеницы обнаруживал Моргенталлер. Автор отмечает, что на здоровых семенах грибов почти не имеется [8].

У прорастающих семян пшеницы насчитывается 60 000, а у непрорастающих — 13 000 000 клеток бактерий на 1 г зерна. Мак, Кент-Джонс и Эмос, обследовав 21 образец семян пшеницы, привезенных из разных стран мира, обнаружили на поверхности 1 г семян от 8000 до 8 000 000 клеток бактерий [9]. Густафсон и Парфейт при подобном же обследовании насчитывали от 46 000 до 3 260 000 бактериальных клеток на 1 г семян пшеницы [10].

В настоящее время некоторые исследователи подтверждают представления о том, что микрофлора надземных органов растений не является случайным скоплением микробов, а образует континуум микробно-растительных ассоциаций, внутри которых существует строгая видовая специфичность микроорганизмов для отдельных видов и органов растений, ее динамичность в течение вегетации, зависимость от условий произрастания растений и от ряда абиотических и биотических факторов (Холодный Н. Г., 1953; Возняковская Ю. М., 1969; Звягинцев Д. Г., 1993; Добровольская Т. Г., 2002; Глушакова A. M., Чернов И. Ю., 2004; Торопова Г. В., 2005) [11, 12, 13, 14, 15, 16]. Свойства, присущие эпифитным микроорганизмам и проявление их в вариативных условиях внешней среды, различны. Изменение экологической обстановки может приводить к трансформации количественного и качественного составов микроорганизмов, к смене биотических отношений (Широков О. Г., 1963; Самцевич С. А., 1961) [17, 18].

Вышеперечисленное свидетельствует о следующем:

1. Изучение свойств эпифитной микрофлоры и её воздействия на урожайность растений представляет высокую ценность и актуальность;
2. Неoбхoдимocть уcтанoвления закономерностей воздействия эпифитной микрофлоры на адаптивные свойства растений семейства паслёновые, а также их урожайность является одним из актуальных вопросов в области биологии, биотехнологии и сельского хозяйства.

Литература:

1. Заикина И. А. кандидат биологических наук — Экологическая роль бактериального сообщества эпифитов филлосферы в жизнедеятельности растений — автореферат по ВАК РФ 2008 — с 12.;
2. Сиротин А. А., Зеленкова В. Н., Шкуропат М. Н., Кортюкова Е. А. ИЗУЧЕНИЕ ЭПИФИТНОЙ МИКРОФЛОРЫ НЕКОТОРЫХ ОВОЩНЫХ КУЛЬТУР // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. — 2016. — № 7–2. — С. 230–232;
3. https://myzooplanet.ru/pochvovedenie_903/epifitnyie-mikroorganizmyi-16913.html;
4. Лысак В. В. Важнейшие группы микроорганизмов: пособие / В. В. Лысак, О. В. Фомина. –Минск: БГУ, 2012. — с. 92;
5. Ежов Г. И. Руководство к практическим занятиям по сельскохозяйственной микробиологии: Учеб. пособие для студ. агрономич. специальностей высших сельскохозяйственных учеб. заведений. — М.: Высшая школа, 1981. — с. 271;
6. Юкиш, А. Е. Обработка и хранение зерна / Перевод с нем. А. М. Мазурицкого / под ред. и с предисловием А. Е. Юкиш // Обработка и хранение зерна. — Москва: Агропромиздат, 1985. — 320 с.
7. http://agrohimija.ru/mikroorganizmy-pochvy/1842-epifitnaya-mikroflora.html;
8. Красильников Н. А. — Микроорганизмы почвы и высшие растения — изд-во Академии наук СССР, 1958 — с. 418;
9. http://hleb-produkt.ru/fitopatologiya/912-biologicheskiy-metod-vyyavleniya-zarazhennosti-semyan-boleznyami.html;
10. Красникова Л. В., Гунькова П. И. — Общая и пищевая микробиология: Учеб. пособие. Часть I. — СПб.: Университет ИТМО, 2016. — с. 68;
11. Холодный Н. Г. — Избранные труды. — Киев: АН УССР. 1957. Т. 3. — с. 287–290;
12. Возняковская Ю. М. — Микрофлора растений и урожай. — Л., Колос, 1969, — с 223.
13. Звягинцев Д. Г. — Почва и микроорганизмы. — МГУ, 1987 г. — с. 42;
14. Добровольская Т. Г. — Структура бактериальных сообществ почв — М.: ИКЦ «Академкнига”, 2002. — с. 102–104;
15. Глушакова А. М., Чернов И. Ю. — Сезонная динамика численности эпифитных дрожжей // Микробиология. — 2007. — Т. 76, N 5. — с. 327;
16. Торопова Г. В. кандидат биологических наук — Особенности жизнедеятельности комнатных растений в сезонной динамике по индикаторным симбиотрофным бактериям — Красноярск, 2005. — с 54.
17. Широков, О. Г. Взаимоотношения между микроорганизмами как фактор формирования эпифитной микрофлоры / О. Г. Широков // Микроорганизмы в сельском хозяйстве. М.: Изд-во МГУ, 1963. — с.73–77.
18. Самцевич, С. А. О влиянии условий- внешней среды на взаимоотношения между микроорганизмами почвы и высшими растениями / С. А. Самцевич //. Тр. / Ин та микробиология АН СССР, 1961. — вып. XI. — с. 29–31.