Перспективы использования микроводорослей в качестве стимуляторов роста высших растений

Растениеводство, селекция и семеноводство.

Горкоев Р.Б.

Костанайский государсвтенный университет им. А. Байтурсынова

Перспективы использования микроводорослей в качестве стимуляторов роста высших растений

Проблема поиска эффективных биологически активных соединений, стимулирующих рост и развитие растений, обладающих иммунопротекторным и фунгицидным действием, является довольно актуальной в современной биологической науке. Исследования в области поиска природных стимулирующих веществ, позволили получить такие препараты как Эпин, Циркон, HB – 101 и другие. Использование микроводорослей и их метаболитов, в качестве биологически активных веществ, девствующих на высшие растения, практически не изучено. Наиболее серьезные работы в данном направлении были проведены рядом ученых Индии, Испании, Китая и Ирана в области изучения влияния цинанобактерий на урожайность риса, томата и ряд других культурных растений.

В частности исследования  А. Мехбуба, Л. Сталя, С. Хаснайна доказали положительное влияние цинаобактерий на урожайность Triticum aestivum, Vigna radiata и Pisum sativum, по результатам поставленных экспериментов было показана возможность тесной ассоциации цианобактерий с корнями данных растений и их влиянии на продукцию триптофана. [1] Экспериментируя со штаммами Gloeotrichia sp., Gloeocapsa sp., Microchaete sp., and Nostoc sp, Ариоса В., Караско Д. и др., доказали их положительное влияние на азотное питание рисовых полей в  Валенсии. [2] Похожие исследования, проведенные в Индии, Д. Дхар и Р. Прасанна показали высокую эффективность BGA удобрений, на основе синезеленных водорослей, для повышения урожайности риса. Результаты исследования позволили разработать рекомендации по снижению применения химических удобрений, путем примения комплексных органических биоудобрений, на основе синезеленнных водорослей и соломы.[3] Наряду с положительным влиянием цианобактерий на такой злак как рис, У. Кади. Б. Самерллер и др., доказали негативное влияние синезеленых водорослей на минеральное питание пшеницы, выращенной на засоленных почвах, правда при этом отметив их положительную роль в стабилизации почвенных грунтов.[4] 

Таким образом, существует несколько, иногда даже противоречивых выводов относительно влияния мкроводорослей на рост и развитие высших растений, причем большинство исследований посвящено только азотофиксирующим таксонам. Фитогормональное и стимулирующее действие биомассы, например, зеленых водорослей, практически не изучено. 

Наши исследования, проведенные на базе Костанайского государственного университета, показывают как положительное воздействие микроводорослей на рост ряда растений, например томатов, перца и земляники, так и факты негативного влияния, вызванного ослаблением устойчивости растений, в частности земляники, к грибным болезням.

Эксперименты поставлены нами в отношении трех злаковых культур, таких как пшеница, овес и ячмень. При тестировании пшеницы нами использовались три сорта: Лютесценс, Казахстанская, Любава. Опыт проводился в лаборатории на базе кафедры экологии, основным используемым оборудованием является система выращивания растений под искусственным LED-освещением, имеющем специальный спектральный состав максимально подходящий высшим растениям. В качестве стимуляторов нами использовались Эпин (препарат на основе 24-эпибрассиниолида), Циркон (раствор гидроксикоричных кислот), НВ-101, «виталайзер» разработанный на основе вытяжек японского кедра, кипариса, сосны и подорожника, а так же культуральная метаболистическая среда микроводорослей Cladophora glomerata. Оценку степени роста растений в каждом из элементов эксперимента проводили с помощью сантиметровой шкалы на основе пластиковых трубочек. В качестве субстрата нами использовалась готовая торфо-перегнойная смесь, а не чернозем. Результаты эксперимента указаны в таблице №1.

Таблица 1. Среднее значение высоты растений при обработке стимуляторами, микроводорослями и контроле.

Динамика роста образцов

Анализ полученных данных показал, что при использовании микроводорослей и НВ-101 наблюдается более ровные всходы, по сравнению с контролем, а так же такими стимуляторами как Эпин и Циркон. Наиболее это заметно на пшенице Лютесценс и Любава в отношении микроводорослей и пшеницы Казахстанская в отношении НВ-101. Эпин оказал значительное воздействие на рост сорта пшеницы Лютесценс. В свою очередь Циркон показал эффективность в отношении сортов Любава и Лютесценс, однако при обработке Цирконом ячменя и овса наблюдалось отсутствие всхожести семян. Наибольший рост ячменя показал образец обработанный «Виталайзером» НВ-101.Полученные результаты показывают хоть и небольшое, но всетаки заметное воздействие таких стимуляторов как НВ-101 и метаболитов  микроводорослей на рост злаковых культур.

Анализирую всхожесть семян нами отмечается довольно неравномерная картина. В отношении пшеницы наивысшую всхожесть показали семена трех сортов обработанные Цирконом, при этом овес и ячмень обработанные этим же стимулятором вообще не взошли. НВ-101 имеет более низкую всхожесть семян пшеницы по сравнению с контролем, но при этом более высокую в отношении овса, наивысшую среди всех стимуляторов роста. Эпин показал средние значения. Растения, обработанные микроводорослями показали неплохую динамику всхожести, как в отношении всех трех сортов пшеницы, так и в отношении овса и ячменя.

Динамика всхожести образцов

 Таким образом, в дальнейшем необходимо расширить исследования в области данного направления, путем тестирования различных штаммов пресноводных микроводорослей на разнообразных сортах злаковых культур с учетом типов субстратов. Кроме того в перспективе возможно проведение исследований направленных на поиск штаммов микроводорослей, обладающих фунгицидным действием. Например, тестирование штамма Chlorella (C111) в рамках развития гидропонных систем и систем агропирамид.

Литература:

1. M. Ahmed,  L.Stal,  S. Hasnain. Association of non-heterocystous cyanobacteria with crop plants//Plant and Soil, November 2010, Volume 336, Issue 1-2, pp 363-375.

2. Y.Ariosa, D. Carrasco,  F.Leganés, A. Quesada, E.Fernández-Valiente. Development of cyanobacterial blooms in Valencian rice fields //Biology and Fertility of Soils, February 2005, Volume 41, Issue 2, pp 129-133

3. D. W. Dhar, R. Prasanna & B. V. Singh. Comparative Performance of Three Carrier Based Blue Green Algal Biofertilizers for Sustainable Rice Cultivation //Journal of Sustainable Agriculture,Volume 30, Issue 2, 2007

4. W.S. Cuddy, B.A. Summerell, M. M. Gehringer, B. A. Neilan.  Nostoc, Microcoleus and Leptolyngbya inoculums are detrimental to the growth of wheat (Triticum aestivum L.) under salt stress //Plant and Soil, September 2013, Volume 370, Issue 1-2, pp 317-332