Регуляция начальных этапов роста растений биологически активными веществами ксилотрофных грибов
Аннотация
В условиях ограниченных земельных ресурсов, пригодных для выращивания сельскохозяйственных культур и стремительно растущей численности населения Земли остро стоит вопрос интенсификации растениеводства «зелеными» способами, минимизирующими воздействие на окружающую среду и сохраняющими качество пищевой продукции. Поиск новых регуляторов роста растений является одной из задач, решение которой будет способствовать развитию таких технологий. Успехи в области синтеза аналогов фитогормонов позволили широко использовать в практике сельского хозяйства препараты стимулирующего и гербицидного действия. Однако, синтетические препараты не всегда метаболизируются растениями до безопасных и полностью разлагаемых соединений. В этой связи перспективным является поиск природных биологически активных веществ (БАВ), претендующих на роль регуляторов роста растений.
Известно, что представители царства Fungi являются продуцентами большого количества БАВ, которые широко используются в народной и официальной медицине, однако их использование в растениеводстве весьма ограничено. Ксилотрофные грибы, поражающие древесные растения, очевидно, имеют не только активные ферменты деградации целлюлозы и других компонентов клеточных стенок, но и большое количество других активных соединений белковой, фенольной, полисахаридной и др. природы, среди которых могут быть интересны как регуляторы роста и метаболизма растений.
В работе изучено действие водных тотальных экстрактов 14 видов ксилотрофных базидиомицетов (трутовых грибов) на прорастание семян, рост проростков и накопление в них пигментов. Плодовые тела видов Inonotus obliquus, Fomes fomentarius, Trichaptum pergamenum, Fomitopsis pinicola, Cerrena unicolor, Piptoporus betulinus, Daedaleopsis tricolor, Stereum subtomentosum, Funalia trogii, Phellinus cinereus, Trametes versicolor, T. pubescens, T. gibbosa and Ganoderma applanatum были собраны в окрестностях биостанции УрФУ и в г. Екатеринбурге с 5 разных субстратов: Betula pendula, Pinus Sylvestris, Prunus padus, Populus balsamifera, Picea obavata.
Проращивание семян ячменя, томатов и огурцов на чашках Петри с добавлением экстрактов грибов (эквивалент 5 мг/мл) в сравнении с контролем (проращивание на дистиллированной воде) показало, что в большинстве случаев экстракты мало влияли на всхожесть семян (оценивали на 7, 8, 9, 10 день). Очевидный ингибирующий эффект был показан только для экстрактов чаги. У томата ингибирование прорастания составило 26,7%, у ячменя - 25% по сравнению с контролем, всхожесть семян огурца не изменялась. Однако, экстракты грибов влияли на энергию прорастания семян (показатель определяется на 3-5 день). Так, у ячменя на 3 день от замачивания этот показатель составил при использовании экстрактов 41,6-58,3 % против 26,6 % в контроле, а на 5 день, соответственно, 75,5-83,3 % против 58,3%. У томатов экстракты чаги, F.fomentarius и D. tricolor на 3 день подавляли энергию прорастания. Она составила 40% в контроле и 18-25% при добавлении экстрактов этих грибов. Экстракты C.unicolor и T.versicolor, напротив, стимулировали более быстрое прорастание: 60% на 3 день. На 5 день энергия прорастания составила 66,6% в контроле, при применении экстрактов C.unicolor и T.versicolor - 73,3 и 76,7%, а в случае чаги, F.fomentarius и D. tricolor 55 и 60%.
Биомасса проростков на 14 день эксперимента выросла во всех случаях при использовании экстрактов в сравнении с контролем: у ячменя на 3-23%, у огурца – 77-130% и томата – 52-93%. Содержание хлорофиллов и каротиноидов увеличивалось в листьях проростков ячменя, томатов и огурца при использовании экстрактов C. unicolor, P. betulinus, D. tricolor, S. subtomentosum, F. trogii, P.cinereus, T. pubescens, T. gibbosa, G. applanatum. Экстракты других видов в основном подавляли образование этих пигментов, за исключением содержания каротиноидов у ячменя при проращивании на экстрактах I. obliquus, F. fomentarius, T. pergamenum, F. pinicola.
Анализ всего массива данных позволяет сделать вывод о том, что водные экстракты плодовых тел C. unicolor, P. betulinus, D. tricolor, S. subtomentosum, F. trogii, P.cinereus, T. pubescens, T. gibbosa, G. applanatum оказывали преимущественно стимулирующее действие на прорастание семян и начальные этапы роста ячменя, огурца и томатов, а экстракты из I. obliquus, F. fomentarius, T. pergamenum, F. pinicola, F. pinicola, T. versicolor вызывали, в основном, ингибирование изученных процессов. Не обнаружено отличий в эффектах экстрактов одного и того же вида грибов в зависимости от природы древесного субстрата. Эффекты грибных экстрактов менее всего проявлялись на ячмене.
Таким образом, ксилотрофные базидиомецеты могут рассматриваться как возможные источники регуляторов роста растений. Для этого необходим детальный анализ состава экстрактов и оценка действия индивидуальных соединений.
Известно, что представители царства Fungi являются продуцентами большого количества БАВ, которые широко используются в народной и официальной медицине, однако их использование в растениеводстве весьма ограничено. Ксилотрофные грибы, поражающие древесные растения, очевидно, имеют не только активные ферменты деградации целлюлозы и других компонентов клеточных стенок, но и большое количество других активных соединений белковой, фенольной, полисахаридной и др. природы, среди которых могут быть интересны как регуляторы роста и метаболизма растений.
В работе изучено действие водных тотальных экстрактов 14 видов ксилотрофных базидиомицетов (трутовых грибов) на прорастание семян, рост проростков и накопление в них пигментов. Плодовые тела видов Inonotus obliquus, Fomes fomentarius, Trichaptum pergamenum, Fomitopsis pinicola, Cerrena unicolor, Piptoporus betulinus, Daedaleopsis tricolor, Stereum subtomentosum, Funalia trogii, Phellinus cinereus, Trametes versicolor, T. pubescens, T. gibbosa and Ganoderma applanatum были собраны в окрестностях биостанции УрФУ и в г. Екатеринбурге с 5 разных субстратов: Betula pendula, Pinus Sylvestris, Prunus padus, Populus balsamifera, Picea obavata.
Проращивание семян ячменя, томатов и огурцов на чашках Петри с добавлением экстрактов грибов (эквивалент 5 мг/мл) в сравнении с контролем (проращивание на дистиллированной воде) показало, что в большинстве случаев экстракты мало влияли на всхожесть семян (оценивали на 7, 8, 9, 10 день). Очевидный ингибирующий эффект был показан только для экстрактов чаги. У томата ингибирование прорастания составило 26,7%, у ячменя - 25% по сравнению с контролем, всхожесть семян огурца не изменялась. Однако, экстракты грибов влияли на энергию прорастания семян (показатель определяется на 3-5 день). Так, у ячменя на 3 день от замачивания этот показатель составил при использовании экстрактов 41,6-58,3 % против 26,6 % в контроле, а на 5 день, соответственно, 75,5-83,3 % против 58,3%. У томатов экстракты чаги, F.fomentarius и D. tricolor на 3 день подавляли энергию прорастания. Она составила 40% в контроле и 18-25% при добавлении экстрактов этих грибов. Экстракты C.unicolor и T.versicolor, напротив, стимулировали более быстрое прорастание: 60% на 3 день. На 5 день энергия прорастания составила 66,6% в контроле, при применении экстрактов C.unicolor и T.versicolor - 73,3 и 76,7%, а в случае чаги, F.fomentarius и D. tricolor 55 и 60%.
Биомасса проростков на 14 день эксперимента выросла во всех случаях при использовании экстрактов в сравнении с контролем: у ячменя на 3-23%, у огурца – 77-130% и томата – 52-93%. Содержание хлорофиллов и каротиноидов увеличивалось в листьях проростков ячменя, томатов и огурца при использовании экстрактов C. unicolor, P. betulinus, D. tricolor, S. subtomentosum, F. trogii, P.cinereus, T. pubescens, T. gibbosa, G. applanatum. Экстракты других видов в основном подавляли образование этих пигментов, за исключением содержания каротиноидов у ячменя при проращивании на экстрактах I. obliquus, F. fomentarius, T. pergamenum, F. pinicola.
Анализ всего массива данных позволяет сделать вывод о том, что водные экстракты плодовых тел C. unicolor, P. betulinus, D. tricolor, S. subtomentosum, F. trogii, P.cinereus, T. pubescens, T. gibbosa, G. applanatum оказывали преимущественно стимулирующее действие на прорастание семян и начальные этапы роста ячменя, огурца и томатов, а экстракты из I. obliquus, F. fomentarius, T. pergamenum, F. pinicola, F. pinicola, T. versicolor вызывали, в основном, ингибирование изученных процессов. Не обнаружено отличий в эффектах экстрактов одного и того же вида грибов в зависимости от природы древесного субстрата. Эффекты грибных экстрактов менее всего проявлялись на ячмене.
Таким образом, ксилотрофные базидиомецеты могут рассматриваться как возможные источники регуляторов роста растений. Для этого необходим детальный анализ состава экстрактов и оценка действия индивидуальных соединений.