Изучение роли полисахаридных компонентов поверхности бактерий рода Azospirillum на начальных этапах взаимодействия с корнями проростков пшеницы

• Автор: Егоренкова, Ирина Владимировна
• Шифр специальности: 03.00.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 158 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

Список сокращений и условных обозначений.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1 Л. Бактерии рода АговркШит. Морфологические и физиологические особенности азоспирилл
1.2. Практическое использование бактерий рода АгюрЬгШит. Механизмы воздействия на растения .

1.3. Основные этапы ассоциативного взаимодействия.

1.3Л. Хемотаксис

1.3.2. Прикрепление азоспнрнлл к корням растения

1.3.3. Деформации корневых волосков.

1.3.4. Проникновение внутрь корня.

1.4. Компоненты клеточной поверхности азосиирилл, участвующие во взаимодействии с растениями.
1.5. Внеклеточные полисахариды и полисахаридсодсржащис компоненты бактерий рода АгоярНИит.
1.5.1. Внеклеточные полисахариды
1.5.2. Линополисахаридбслковыс и полнсахаридлипидныс комплексы
1.5.3. Липополисахариды азоспирилл
1.6. Физиологическая роль внеклеточных полисахаридов микроорганизмов
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАИЯ.
2.1. Использованные иггаммы азоспнрнлл и условия их культивирования
2.2. Растительные объекты.
2.3. Приборы и материалы
2.4. Методы.
2.4.1. Стерилизация зерновок пшеницы
2.4.2. Исследование адсорбции бактерий на корнях растений
2.4.3. Методы выделения полисахаридных комплексов азоспирилл.
2.4.4. Изучение влияния ЫацстилОглюкозамина, полисахарид содержащих комплексов азоспнрнлл и лсктина пшеницы на прикрепление бактерий
к корням.
2.4.5. Исследование деформации корневых волосков пшеницы под действием липополисахаридов, липополисахарцдбелковых и полисахаридлипидных комплексов азоспирилл
2.4.6. Получениис бсскапсульных клеток азоспирилл
2.4.7. Определение относительной гидрофобное клеточной поверхности азоспирилл.
2.4.8. Методы исследования выживаемости капсулированных и бсскапсульных бактериальных клегок в экстремальных условиях
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬ ТА ТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ.
3.1. Исследование закономерностей прикрепления бактерий рода АгозрИИит к корням проростков пшеницы
3.1.1. Адсорбция азоспнрнлл в зависимости от времени контакта, возраста бактериальной культуры, концентрации клеток в инокуляте
3.1.2. Изучение прочности прикрепления азоспирилл к корням пшеницы
3.1.3. Штаммовыс различия бактерий АюзргШит ЬгазИете в способности к адсорбции на корнях и индукции деформации корневых волосков
3.1.4. Наблюдение колонизации аэоснириллами корней пшеницы посредством
световой микроскопии.
3.2. Защитная роль иолнсахаридсодержаших компонентов капсулы бактерий
А. ЬгазИепяе от действия неблагоприятных факторов
3.2.1. Устойчивость капсулированных и бескапсульных клеток А. ЬгаьИеюе Ьр5 к действию экстремальных температур
3.2.2. Выживаемость азоспирилл при различных среды
3.2.3. Влияние высушивания на выживаемость бактериальных клеток
3.3. Роль полисахаридсодержащих компонентов капсулы бактерий
А. ЬгазИепяе в процессах взаимодействия с корнями пророст ков пшеницы
3.3.1. Способность к адсорбции на корнях пшеницы капсулированных и бсскапсульных клеток А. ЬгаьИепяе Бр5 .
3.3.2. Ингибирование адсорбции бактерий на корнях пшеницы ЫацстилОглюкозамином и иолисахаридсодержащи.ми компонентами капсулы.
3.3.3. Деформации корневых волосков пшеницы. индуцированные полисахаридсодержащими комплексами капсулы азоспнрнлл, и ингибирование их МацегилОглюкозамином и хитотриозой.
3.3.4. Влияние агглютинина зародышей пшеницы на эффективность адсорбции клеток А. ЬгахИензе на корнях проростков пшеницы
3.4. Участие липополнсахарндов азоспирилл во взаимодействии с поверхностью корней пшеницы
3.4.1. Сравнительное изучение способности исходного Ьр5 и мутантного штамма КМ2, дефектною по структуре ЛГ1С, к адсорбции на корнях пшеницы
3.4.2. Активность ЛПС бактерий А. ЬгазИете Ьр5 и его мутагггов в отношении морфологических изменений корневых волосков пшеницы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ИС1ЮЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
ВПС внеклеточный полисахарид
ИУК индолил3уксусная кислота
КДО 2ксгоЗдсзоксиоктоновая кислота
КС капсульный полисахарид
ЛПС липополисахарид
ЛПБК липополисахаридбелковый комплекс
НТК нитрилотруксусная кислота
ОПС Оспсцифичсский полисахарид
ПГБ полиргидроксибутират
1С полисахарид
ПСЛК полисахаридлипидный комплекс ФБС фосфатнобуферная смесь ЭПС экзополисахарид адсорбция заякорнванис
поверхностные полисахариды, связывающие калькофлюор
аппарат, обеспечивающий продукцию жгутика, и собственно полярный жгутик
фукоза
галактоза
галактуроновая кислота
галактозамин
глюкоза
глюкозамин
чацстилглюкозамин
3 , , триацетилхитотриоза
манноза
рамноза
агглютинин зародышей пшеницы, лскгин пшеницы Ху1 ксилоза
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Поэтому наибольшего внимания заслуживают пути управления микроорганизмами, обитающими на корнях и в прикорневой зоне Звягинцев, . В последнее время предпринимаются энергичные попьпхи обобщить информацию об особенностях среды обитания микроорганизмов, которую часто определяют термином ризосфера Булей, . Именно в области ризосферы как зоны, в которую поступают продукты фотосинтеза, и непосредственно на корневой поверхности ризоплане складываются особые взаимоотношения между растениями и микроорганизмами. Такое взаимодействие не предполагает тесных связей между партнерами по типу бобоворизобнального симбиоза н в литературе определяется как ассоциативная система или ассоциация. Ассоциативное взаимодействие между микроорганизмами и растениями обычно не приводит к образованию клубеньков или какихлибо иных четко различимых структур Лукин с соавт. Установлено, что в ризосфере и ризоплане самых различных растений встречаются представители многих родов микроорганизмов, включая псевдомонады, бациллы, артробактер и т. Васюк, . Ассоциативные системы привлекают наибольшее внимание исследователей в связи с проблемой биологического азота Умаров, , поскольку роль ассоциативной азотфиксации в азотном балансе почв может быть достаточно существенной. Модельным объектом в исследовании феномена ассоциативности с конца х начала х гг. Эти микроорганизмы были выделены и описаны Бсйерннком как ii i ii, . Причиной повышенного внимания исследователей к данным бактериям было обнаружение Добсрсйнср с соавторами 6i , массового развития этих микроорганизмов в прикорневой зоне некоторых тропических трав Бразилии и потенциально высокая азотфиксирующая активность спирилл как в чистой культуре, так и непосредственно в ассоциациях с корнями растений. Впоследствии эти бактерии были выделены из тропических почв Африки, Америки . Калининская с соавт. Мальцева и Волкогон, V , , из почв Саратовской области Позднякова с соавг. Арктики , а также найдены в засоленных почвах . I.i . Таким образом, данные микроорганизмы распространены практически повсеместно. На основании детальных физиологобиохимических и генетических исследований эти организмы были отнесены к новому роду ii . К настоящему времени описаны шесть видов этих бактерий . Азосиириллы короткие, слегка изогнутые грамотрицательные палочки, содержащие гранулы полиРгидроксибутирата ПГБ, подвижные в жидкой среде за счет одного полярного жгутика. У . I твердой питательной среде образуются также многочисленные боковые жгутики i , . Также были обнаружены азоспириллы, имеющие по пучку жгутиков на каждом полюсе Танг и Чумаков, . Лучший рост бактерий наблюдается при нейтральном значении . Интервал кислотности 6,,8 является оптимальным для их жизнедеятельности, но азоспириллы способны проявлять некоторую активность и при около 5,6 и 8,7 . Однако, существуют и устойчивые к кислотам штаммы бактерий . По температурным границам роста iШит относятся к мезофилам интервал допустимых температур лежит в пределах 4 С оптимум температурного роста С. С является оптимальной для фиксации азота атмосферы i , . Азоспириллы способны к использованию широкого спскгра источников углерода и азота, что позволяет нм хорошо адаптироваться к условиям окружающей среды. Аммоний, нитрат, нитрит, аминокислоты н молекулярный азот i выступать в качестве источников азота i, . Азотфнксация на безазотистой питательной среде выявляется в микроазрофнльных условиях, что связано с отсутствием выраженного механизма защиты нитрогеназы от кислорода i , . В анаэробных условиях азоспириллы переходят на нитратный тип дыхания. Неоднократно было показано, что бактерии р. Отмечалось, что добавление ншрата подавляло азотфиксацию, а присутствие кислорода ингибировало денитрификацию . Кроме того, сообщалось о значительной штаммовой вариабельности внутри видов наличии денитрифицирующих штаммов i и штаммов, не способных к денитрификации i, а также о существенных различиях штаммов азоспирилл по величине нитрогеназной активности Лукин с соавг. Бактерии этого рода в основном осуществляют дыхательный метаболизм, но некоторые могут вызывать и брожение.