Урожай яровой пшеницы при применении ростстимулирующей ризосферной бактерии на загрязненной никелем почве

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

В вегетационном опыте изучали влияние внесения стимулирующей рост яровой пшеницы ризосферной бактерии Pseudomonas fluorescens 20 на урожай. Растения выращивали до полной спелости при загрязнении агросерой почвы никелем в виде NiCl2·6H2O в дозе 200 мг Ni/кг почвы на фоне внесения NPK удобрений. После уборки урожая определяли содержание Ni и питательных элементов N, P, K, Ca, Mg, Fe, Mn, Zn и Cu в зерне, соломе и корнях. Содержание N определяли феноловым методом. Содержание Ni и других зольных элементов после сжигания растительного материала устанавливали методами эмиссионно-оптической спектрометрии индуктивно-связанной плазмы и пламенной фотометрии. При бактериальной инокуляции установлена устойчивость растений к токсическому действию Ni. Применение бактерии устраняло фитотоксичность тяжелого металла и обеспечивало формирование такой же биомассы, в том числе зерна, как и в контрольном варианте (не инокулированные растения, не подвергнутые Ni стрессу). Устойчиость растений, инокулированных бактерией, к токсическому действию Ni обусловлена усиленным ростом корневой системы и увеличением содержания и накопления Ni в корнях. Внесение бактерии также улучшало минеральное питание растений - увеличивало вынос питательных элементов из загрязненной почвы. Это происходило вследствие стимуляции роста и увеличения массы растений в целом без существенных изменений содержания большинства элементов в надземных органах и корнях. Бактерия усиливала фитоэкстракцию тяжелого металла (очистку почвы) - увеличивала вынос надземными органами Ni без значимых изменений его содержания в зерне и соломе. Это происходило без существенных изменений реакции почвенной среды и, вероятно, было обусловлено образованием бактериальных сидерофоров.

Об авторах

В. П Шабаев

Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН

Email: vpsh@rambler.ru
142290, Московская обл., Пущино, ул. Институтская, 2

В. Е Остроумов

Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН

142290, Московская обл., Пущино, ул. Институтская, 2

Список литературы

  1. Phytoremediation of heavy metals contaminated soil using plant growth promoting rhizobacteria (PGPR): A current perspective / A. Handsa, V. Kumar, A. Anshumali, et al. // Recent Research in Science Technology. 2014. Vol. 6. No. 1. P. 131-134.
  2. Beneficial microbes for sustainable agriculture / A. K. Chandel, H. Chen, H. Ch. Sharma, et al. /eds. Chandra R., Sobti R.C. // Microbes for sustainable development and bioremediation. Chapter 15. P. 257-266. Boca Raton: CRC Press, 2020. 386 p. doi: 10.1201/9780429275876-15.
  3. Dorjey S., Dolkar D., Sharma R. Plant growth promoting rhizobacteria Pseudomonas: A review // International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences. 2017. Vol. 6. No. 7. P. 1335-1344. doi: 10.20546/ijcmas.2017.602.160.
  4. Pattnaik S., Mohapatra B., Gupta A. Plant growth-promoting microbe mediated uptake of essential nutrients (Fe, P, K) for crop stress management: microbe-soil-plant continuum. Review article // Frontiers in Agronomy. 09 August 2021. URL:. https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fagro.2021.689972/full (дата обращения 12.10.2022). doi: 10.3389/fagro.2021.689972.
  5. Developing novel bacterial based bioformulation having PGPR properties for enhanced production of agricultural crops / M. Kalita, M. Bharadwaz, T. Dey, et al. // Indian Journal of Experimental Biology. 2015. Vol. 53. No. 1. P. 56-60.
  6. Plant growth promoting rhizobacteria (PGPR): Current and future prospects for development of sustainable agriculture / G. Gupta, S. S. Parihar, N. K. Ahirwar, et al. // Journal of Microbial and Biochemical Technology. 2015. Vol.7, No. 2. P. 96-102. doi: 10.4172/1948-5948.1000188.
  7. Plant growth-promoting rhizobacteria: context, mechanisms of action, and roadmap to commercialization of biostimulants for sustainable agriculture. Review article / R. Backer, J. S. Rokern, G. Ilangumaran, et al. // Frontiers in Plant Science. 2018. Vol. 23. URL:. https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fpls.2018.01473/full (дата обращения 15.09.2022). doi: 10.3389/fpls.2018.01473
  8. Ризосферные бактерии рода Pseudomonas в современных агробиотехнологиях / Т. О. Анохина, Т. В. Сиунова, О. И. Сизова и др. // Агрохимия. 2018. № 10. С. 54-66. doi: 10.1134/S0002188118100034.
  9. Шабаев В. П., Остроумов В. Е. Рост и минеральное питание яровой пшеницы при внесении ростстимулирующей ризосферной бактерии в условиях загрязнения почвы никелем // Российская сельскохозяйственная наука. 2021. № 5. С. 46-50. doi: 10.31857/S2500262721050094.
  10. Tolerance of transgenic canola plants (Brassica napus) amended with plant growth-promoting bacteria to flooding stress at a metal-contaminated field site / A. J. Farwell, S. Vesely, V. Nero, et al. // Environmental Pollution. 2007. Vol. 147. No. 3. P. 540-545. doi: 10.1016/j.envpol. 2006.10.014.
  11. Nickel toxicity in plants: reasons, toxic effects, tolerance mechanisms, and remediation possibilities - a review / M.U.Hassan, M.U.Chattha, I.Khan, et al. // Environmental Science and Pollution Research. 2019. Vol. 26. No. 13. P. 12673-12688. doi: 10.1007/s11356-019-04892-x.
  12. Шабаев В. П. Почвенно-агрохимические аспекты ремедиации загрязненной свинцом почвы при внесении стимулирующих рост растений ризосферных бактерий // Почвоведение. 2012. № 5. С. 601-611.
  13. Шабаев В. П., Бочарникова Е. А., Остроумов В. Е. Ремедиация загрязненной кадмием почвы при применении стимулирующих рост растений ризобактерий и природного цеолита // Почвоведение. 2020. № 6. С. 738-750. doi: 10.31857/S0032180X20060118.
  14. Tank N., Saraf M. Enhancement of plant growth and decontamination of nickel-spiked soil using PGPR // Journal of Basic Microbiology. 2009. Vol. 49. No. 2. P. 195-204. doi: 10.1002/jobm.200800090.
  15. Inoculation of endophytic bacteria on host and non-host plants-effects on plant growth and Ni uptake / Y. Ma, M. Rajkumar, Y. Luo, et al. // Journal of Hazardous Materials. 2011. Vol. 195. P. 230-237. doi: 10.1016/j.jhazmat.2011.08.034.
  16. Rajkumar M., Freitas H. Effects of inoculation of plant-growth promoting bacteria on Ni uptake by Indian mustard // Bioresource Technology. 2008. Vol. 99. No. 9. P. 3491-3498. doi: 10.1016/j.biortech.2007.07.046.
  17. Phytoremediation of heavy metals assisted by plant growth promoting (PGP) bacteria: A review / A. Ullah, S. Heng, M. F. H. Munis, et al. // Environmental and Experimental Botany. 2015. Vol. 117. P. 28-40. doi: 10.1016/j.envexpbot.2015.05.001.
  18. Титов А. Ф., Казнина Н. М., Таланова В. В. Тяжелые металлы и растения. Петрозаводск: Карельский научный центр РАН. 2014. 194 с.
  19. Mishra J., Singh R., Arora N. K. Alleviation of heavy metal stress in plants and remediation of soil by rhizosphere microorganisms. // Frontiers in Microbiology. 2017. September URL: http://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fmicb.2017.01706/full. (дата обращения: 15.11.2022).
  20. Zawadzka A. M., Paszczynski A. J., Crawford R.L. Transformations of toxic metals and metalloids by Pseudomonas stutzeri strain KC and its siderophore pyridine-2,6-bis (thiocarboxylic acid) // Advances in Applied Bioremediation (Soil Biology 17) / eds. A. Singh, R.C. Kuhad, O.P. Ward. Berlin; Heidelberg: Springer-Verlag, 2009. P. 221-238. doi: 10.1007/978-3-540-89621-0_12.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2023