АННОТАЦИЯ
Ковальчук М. В. Протекторные свойства бактерий рода Pseudomonas при клональном микроразмножении и товарном производстве картофеля (Solanum tuberosum L.). – Рукопись.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.20 – биотехнология. – Інститут молекулярной биологии и генетики НАН Украины, Киев, 2005.
В диссертации изложены результаты исследований по разработке биотехнологических приемов защиты растительного материала картофеля от фитопатогенной микрофлоры в процессе клонального микроразмножения растительного материала и товарного производства клубней картофеля. Несмотря на ряд недостатков, свойственных биопрепаратам, действенным компонентом которых являются живые клетки микроорганизмов, интерес к ним как альтернативе пестицидов возрастает. Преодолеть недостатки таких препаратов можно следующими путями: совершенствованием формул биопрепаратов, поиском новых перспективных штаммов микроорганизмов, а так же разработкой новых способов применения бактерий, при которых максимально реализовывались бы их протекторные свойства.
Для поиска бактерий с протекторными свойствами был проведен скрининг среди природных бактериальных изолятов, выделенных из ризосферы растений, а также среди коллекционных штаммов института. Выделены изоляты с комплексом биологических характеристик, необходимых для фитопротектора. По результатам хемотаксономического анализа, фенотипическим признакам, наличием специфического ПЦР-ампликона фрагмента гена 16S рРНК бактерии были отнесены к роду Pseudomonas.
Учитывая возможность использования бактерий как компонентов биопрепаратов в открытых системах, для безопасности были изучены некоторые генетические характеристики. После лабораторного культивирования в штаммах отсутствовали плазмиды. Единственный интегрон был обнаружен у штамма Pseudomonas sp. ИМБГ 287.
Исследованы детерминанты, которые могут быть причастны к супрессии патогенной микрофлоры. Сравнительный анализ антимикробной активности у дикого типа и инсерционного Tn5-мутанта по синтезу сидерофоров у штамма Pseudomonas sp. ИМБГ 287 показал полную зависимость угнетения тестовых культур бактерий от синтеза сидерофоров.
У штаммов Pseudomonas sp. ИМБГ 163 и Pseudomonas sp. ИМБГ 287 выявлена высокая способность колонизировать экторизу растений. Изучена конкурентноспособность исследуемых бактерий в смешанных бактериальных консорциумах при колонизации корневой системы растений. Доля штамма Pseudomonas sp. ИМБГ 163 в таких консорциумах при 2-х недельном сроке вегетации пшеницы составляла в ризосфере не менее 50 %.
Штаммы маркированы репортерными gus- и lux-генами, и микробиологическими, цитологическими и молекулярными методами установлено локализацию и численность интродуцируемых бактерий в модельных растениях и растениях картофеля при клональном микроразмножении. Продемонстрировано статистически достоверное положительное влияние бактеризации штаммом Pseudomonas sp. ИМБГ 163 на отдельные морфометрические параметры пшеницы и картофеля в гнотобиотических условиях.
Изучена возможность использования отдельных видов бактерий рода Pseudomonas как субъектов технологии “Дуал” в производстве биопрепаратов для защиты растений. Исследование штаммов этих бактерий на способность угнетать рост фитопатогенных бактерий выявило у них антагонистические свойства по отношению к штаммам P. syringae pv. syringae, P. syringae pv. atrofaciens, Erwinia carotovora subsp. atroceptica, Xanthomonas axonopodis pv. phaseoli. Антагонистические свойства и продукция сигнальных молекул класса ацилгомосеринлактонов у псевдомонад при совместном культивировании с компонентом технологии “Дуал” Paenibacillus sp. ИМБГ 156 сохранялись без изменений.
Исследована возможность праймирования растений картофеля на разных этапах клонального микроразмножения полезными бактериями для улучшения выживания растений в условиях ex vitro. Для выбора оптимальных сроков праймирования изучена способность бактерий поддерживаться в растениях в течение нескольких циклов клонального микроразмножения. Встановлена сортоспецифичность растений в отношении колонизации бактериями в течение нескольких циклов. Определены оптимальные варианты инокулянтов бактерий и сроки их применения.
Показано положительное влияние биопраймирующих агентов Pseudomonas sp. ИМБГ 287 и Pseudomonas sp. ИМБГ 163 на выход полноценной рассады картофеля, адаптированной к условиям ex vitro. Применение указанных штаммов в условиях масштабирования размножения картофеля позволяет сохранить до 90 % рассады при перенесении ее в условия ex vitro в сравнении с контролем, где рассада гибнет стопроцентно.
Показана возможность использования вышеуказанных бактерий в составе лабораторных прототипов биопрепаратов для размножения семенного материала картофеля из мини-клубней, а также для производства и защиты товарного картофеля от почвенной инфекции.
Определены пути повышения эффективности использования полезных бактерий на примере штаммов Pseudomonas sp. ИМБГ 287 и Pseudomonas sp. ИМБГ 163 для защиты растений от комплексной почвенной инфекции. Суть их состоит в подборе оптимальных условий для формирования системных взаимосвязей растения и бактерии.
В результате исследований разработаны оригинальные биотехнологические приемы адаптации растительного материала картофеля, полученного при клональном микроразмножении, к условиям ex vitro.
Ключевые слова: Pseudomonas, Solanum tuberosum L., протекторные эффекты, клональное микроразмножение.
SUMMARY
Kovalchuk M. V. The protective capability of the Pseudomonas genus bacteria within the clonal micropropagation and commodity production of potato (Solanum tuberosum L.). – Manuscript.
Thesis for Сandidate’s degree in Biological Sciences by speciality 03.00.20 – Biotechnology. – Institute of Molecular Biology and Genetics of National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, 2005.
This manuscript is devoted to a working out of biotechnological methods of protection plant material against phytopathogenic microorganisms by means of biopriming within micropropagation and commodity production of potato. A set of strains of the genus Pseudomonas was examined in vitro in respect of inhibition of some phytopathogenic bacteria. Biocontrol activities against strains of Pseudomonas syringae pv. syringae, P. syringae pv. atrofaciens, Erwinia carotovora subsp. atroceptica, Xanthomonas axonopodis pv. phaseoli were analyzed. It was shown, that strains Pseudomonas sp. IMBG 287 and Pseudomonas sp. IMBG 163 colonized root zones and changed structure of the rhizosphere microbial community. In the case of co-cultivating pseudomonads with a component of the “Dual” technology, Paenibacillus sp., their both biocontrol activities and signalling molecules production were not changing. The positive effects of Pseudomonas sp. IMBG 287 and Pseudomonas sp. IMBG 163 on priming the micropropagated plantlets, minitubers, and seed tubers were determined.
Key words: Pseudomonas, Solanum tuberosum L., biocontrol effects, micropropagation.
| 
