Фракционный состав соединений никеля в почве и его накопление в растениях при применении ростстимулирующих ризосферных бактерий на загрязненной тяжелым металлом почве

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

В вегетационном опыте изучено влияние бактерий рода Pseudomonas на фракционный состав соединений никеля в искусственно загрязненной агросерой почве и урожай яровой пшеницы. Схема опыта включала следующие варианты: без внесения никеля и бактерий; внесение никеля без бактерий; внесение никеля и 20-го штамма бактерии P. fluorescens; внесение никеля и 21-го штамма бактерии P. fluorescens; внесение никеля и 23-го штамма бактерии P. putida 23.. Растения выращивали до фазы выхода в трубку при загрязнении почвы NiCl2·6H2O в дозе 300 мг Ni/кг на фоне внесения NPK удобрений. Распределение никеля в почве определяли во фракциях, выделенных методом последовательных селективных экстракций. Содержание никеля в растениях после озоления в смеси HNO3:HClO4 (2:1) и в почвенных фракциях устанавливали методом эмиссионно-оптической спектрометрии индуктивно-связанной плазмы. Бактерии увеличивали содержания никеля в обменной и специфически сорбированной фракциях, в меньшей мере во фракциях, связанных с органическим веществом и с железистыми минералами, и уменьшали содержание металла в остаточной фракции. Применение бактерий повысило устойчивость растений к повышенной концентрации никеля и увеличило урожай, значительно снижая фитотоксичность тяжелого металла. Бактерии повышали вынос никеля из почвы надземными органами растений, главным образом вследствие увеличения урожая, без изменений или увеличения содержание металла в растениях. Тем самым, бактерии усиливали фитоэкстракцию - очистку почвы от тяжелого металла. Вынос никеля растениями возрастал вследствие увеличения его биодоступности, в основном благодаря обменной и специфически сорбированной фракциям.

Об авторах

В. П Шабаев

Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН

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

В. Е Остроумов

Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН

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

И. О Плеханова

МГУ им. М. В. Ломоносова

119991, Москва, Ленинские горы, 1

В. О Куликов

МГУ им. М. В. Ломоносова

119991, Москва, Ленинские горы, 1

М. П Волокитин

Институт фундаментальных проблем биологии РАН

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

Список литературы

  1. Plant growth-promoting rhizobacteria: context, mechanisms of action, and roadmap to commercialization of biostimulants for sustainable agriculture. Review article / R. Backer, J.S. Roken, G. Ilangumaran, et al. // Front. Plant Sci., 23 October. 2018. URL: http://www.mdpi.com/2223-7747/12/3/629 (дата обращения: 20.02.2023). doi: 10.3389/fpls.2018.01473.
  2. 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
  3. Review paper: Plant growth promoting microorganisms helping in sustainable agriculture: current perspectives / D. Mitra, S. Anđjelković, P. Panneerselvam, et al. // International Journal of Agricultural Sciences and Veterinary Medicine. 2019. Vol. 7. No. 2. P. 50-74.
  4. 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 and Technology. 2014. Vol. 6. No. 1. P. 131-134.
  5. Microbes for Sustainable Development and Bioremediation / Eds Chandra R., Sobti R.C. Boca Raton: CRC Press. 2020. 386 p. doi: 10.1201/9780429275876
  6. 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.
  7. 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.2017.607.160.
  8. 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. Vol. 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.
  9. Novel bioformulations developed from Pseudomonas putida BSP9 and its biosurfactant for growth promotion of Brassica juncea (L.) / I. Mishra, T. Fatima, D. Egamberdieva, et al. // Plants. 2020. Vol. 9. No. 10. 1349. https:/www.mdpi.com/2223-7747/9/10/1349 (дата обращения: 22.02.2023). doi: 10.3390/plants9101349.
  10. Ma Y., Rajkumar M., Freitas H. Isolation and characterization of Ni mobilizing PGPB from serpentine soils and their potential in promoting plant growth and Ni accumulation by Brassica spp. // Chemosphere. 2009. Vol. 75. No. 6. P. 719-725. doi: 10. 1016/j. chemosphere.2009.01.056
  11. 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
  12. Шабаев В.П. Микробиологическая азотфиксация и рост растений при внесении ризосферных микроорганизмов и минеральных удобрений // Почвенные процессы и пространственно-временная организация почв. М.: Наука, 2006. С. 195-211.
  13. Теория и практика химического анализа почв / Под ред. Л.А. Воробьевой. М.: ГЕОС, 2006. 400 c.
  14. Ладонин Д.В. Формы соединений тяжелых металлов в техногенно-загрязненных почвах. М.: Издательство Московского университета, 2019. 312 с.
  15. Ладонин Д.В., Карпухин М.М. Фракционный состав соединений никеля, меди, цинка и свинца, загрязненных оксидами и растворимыми солями металлов // Почвоведение. 2011. № 8. С. 953-965.
  16. Chemical fractions and bioavailability of nickel in alluvial soils / M. Barman, S.P. Datta, R.K. Rattan, et al. // Plant, Soil and Environment. 2015. Vol. 61. No. 1. P. 17-22. doi: 10.17221/613/2014-PSE.
  17. 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. Singh A., Kuhad R.C., Ward O.P. Berlin; Heidelberg: Springer-Verlag, 2009. P. 221-238. doi: 10.1007/978- 3-540-89621-0_12.
  18. 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. Vol.8. URL: http://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fmicb.2017.01706/full. (дата обращения: 15.11.2022). doi: 10.3389/fmicb.2017.01706.
  19. 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.
  20. Jakubus M., Graczyk M. Availability of nickel in soil evaluated by various chemical extractants and plant accumulation // Agronomy. 2020. Vol. 10. No. 11. 1805. URL: http://www.mdpi.com/2073.4395/10/11/1805. (дата обращения: 20.02.2023). doi: 10.3390/ agronomy10111805.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2023