Ростстимулирующая активность и металлоустойчивость изолятов бактерий из ризосферы орхидеи Epipactis atrorubens, произрастающей на серпентинитовых cубстратах Среднего Урала

Abstract

В статье представлены данные, полученные при изучении бактерий, выделенных из ризосферы орхидеи Epipactis atrorubens (Hoffm.) Besser. Проведен сравнительный анализ некоторых морфологических, физиологических и биохимических характеристик ризобактерий растений, произрастающих в двух биотопах на серпентинитовых породах: в естественном лесном фитоценозе (фоновый участок) и на отвале после добычи асбеста (Свердловская область, Средний Урал). Оценка ростстимулирующей (PGP) активности выделенных штаммов не показала достоверных различий между исследованными участками по способности ризобактерий к синтезу индолил‑3-уксусной кислоты (ИУК) и солюбилизации фосфатов. Однако доля изолятов, способных к азотфиксации, была выше в ризосфере E. atrorubens, произрастающего на отвале, по сравнению с фоновым местообитанием. Устойчивость изолятов к тяжелым металлам оценивали по максимальной концентрации металла (400, 600 и 1000 мг/л соответственно для Ni, Cu и Zn), при которой отмечался рост бактерий. Показано, что ризобактерии с отвала оказались более устойчивыми к повышенным концентрациям металлов по сравнению с естественным лесным фитоценозом. На основе молекулярно-генетического анализа изолятов с наиболее выраженной PGP‑активностью (ИУК >1,0 мг/л; PO4 3- >50,0 мг/л) обнаружено сходство между изученными местообитаниями по родовой принадлежности ризобактерий E. atrorubens: выделенные штаммы принадлежали преимущественно к родам Buttiauxella и Pseudomonas. В модельных экспериментах протестирована ростстимулирующая способность четырех отобранных штаммов на семенах циннии. Инокуляция семян Pseudomonas sp. и Buttiauxella sp. не оказывала значимого влияния на их всхожесть, однако Buttiauxella sp. способствовала увеличению длины проростков в сравнении с контролем (в среднем на 25 %). Сделано предположение, что отобранные изоляты ризобактерий E. atrorubens, благодаря их ростстимулирующей активности и металлоустойчивости, могут способствовать натурализации орхидеи на техногенно нарушенной территории

The article presents data obtained in the study of bacteria isolated from the rhizosphere of the orchid Epipactis atrorubens (Hoffm.) Besser. Analysis was carried out to compare some morphological, physiological, and biochemical characteristics of plant rhizobacteria growing on serpentine rocks in two biotopes: in the natural forest community (control habitat) and on the asbestos mine dump (the Sverdlovsk region, Middle Urals). An assessment of the plant growth promoting (PGP) activity of the isolated strains did not show significant differences in the ability of rhizobacteria to synthesize indol‑3-acetic acid (IAA) and solubilize phosphates between the study sites. However, the proportion of isolates capable of nitrogen fixation was higher in the rhizosphere of E. atrorubens growing on the dump compared to the control habitat. The tolerance of isolates to heavy metals was assessed by the maximum metal concentration (400, 600, and 1000 mg/L, respectively, for Ni, Cu, and Zn) at which bacterial growth was observed. Rhizobacteria from the dump were found to be more resistant to elevated concentrations of metals compared to their counterparts from the natural forest community. The molecular genetic analysis of isolates with the highest PGP‑activity (IAA >1.0 mg/L; PO4 3- >50.0 mg/L) revealed that most of the E. atrorubens rhizobacteria in both habitats belonged to the genera Buttiauxella and Pseudomonas. In model experiments, the PGP ability of four selected strains was tested on zinnia seeds. Seed inoculation with Pseudomonas sp. and Buttiauxella sp. did not have any significant effect on their germination; however, Buttiauxella sp. contributed to the increase in the length of seedlings compared with the control (by 25 %, on average). It has been suggested that the selected isolates of E. atrorubens rhizobacteria, due to their growth promoting activity and metal tolerance, can facilitate naturalization of the orchid in an industrially disturbed area