WikiDer > Микробный инокулянт

Microbial inoculant

Микробные инокулянты также известный как почвенные модификаторы или же биоинокулянты сельскохозяйственные поправки, которые используют полезные ризосферный или же эндофитный микробы для укрепления здоровья растений. Многие из микробов образуют симбиотические отношения с целевыми культурами, от которых выигрывают обе стороны (мутуализм). Хотя микробные инокулянты применяются для улучшения питания растений, их также можно использовать для стимулирования роста растений за счет стимуляции выработки растительных гормонов.[1][2]

Исследования преимуществ инокулянтов в сельском хозяйстве выходят за рамки их возможностей: биоудобрения. Микробные инокулянты могут вызывать системная приобретенная резистентность (SAR) видов сельскохозяйственных культур к нескольким распространенным болезням сельскохозяйственных культур (обеспечивает устойчивость к патогенам). Пока что SAR был продемонстрирован для мучнистой росы (Blumeria graminis f. sp. ордея, Heitefuss, 2001), взять все (Gaeumannomyces graminis var. тритичи, Khaosaad и другие., 2007), пятнистость листьев (Pseudomonas syringae, Рамос Солано и другие., 2008) и корневой гниль (Фузариум culmorum, Уоллер и другие. 2005).

Бактериальный

Ризобактериальные инокулянты

В ризобактерии обычно применяемые в качестве инокулянтов включают фиксаторы азота, солюбилизаторы фосфата и другие полезные бактерии, ассоциированные с корнями, которые повышают доступность макроэлементов азота и фосфора для растения-хозяина. Такие бактерии обычно называют ризобактериями, способствующими росту растений (PGPR).

Азотфиксирующие бактерии

Наиболее часто используемые ризобактерии: Ризобий и близкородственные роды. Ризобий находятся азотфиксирующий бактерии, которые образуют симбиотические ассоциации в клубеньках на корнях бобовые. Это увеличивает азотное питание хозяев и важно для выращивания сои, нута и многих других зернобобовых культур. Для небобовых культур, Азоспириллы было показано, что в некоторых случаях он полезен для фиксации азота и питания растений.[1]

Для зерновых культур диазотрофные ризобактерии увеличивают рост растений,[3] урожай зерна (Кабальеро-Мелладо и другие., 1992), поглощение азота и фосфора,[3] и азот (Кабальеро-Мелладо и другие., 1992), фосфор (Caballero-Mellado и другие., 1992; Белимов и другие., 1995) и содержания калия (Caballero-Mellado и другие., 1992). Ризобактерии живут в корневых узлах и связаны с бобовыми.

Фосфатсолюбилизирующие бактерии

Для улучшения фосфорного питания использование фосфатсолюбилизирующих бактерий (PSB), таких как Agrobacterium radiobacter также привлекла к себе внимание (Белимов и другие., 1995a; 1995b; Сингх и Капур, 1999). Как следует из названия, PSB - это свободноживущие бактерии, которые расщепляют неорганические фосфаты почвы до более простых форм, которые позволяют усваиваться растениями.

Грибковые инокулянты

Симбиотические отношения между грибами и корнями растений упоминаются как Микориза ассоциация.[4] Эти симбиотические отношения присутствуют почти у всех наземных растений и дают растениям и грибам преимущества для выживания.[4] Растение может отдавать грибам более 5-30% своей энергии в обмен на увеличение площади поглощения корней за счет гифы который дает растениям доступ к питательным веществам, которые в противном случае они не смогли бы получить.[4][5] Два самых распространенных микориза находятся арбускулярная микориза и эктомикориза. Эктомикориза ассоциации чаще всего встречаются у древесных пород и имеют меньшее значение для сельскохозяйственных систем.[6]  

Арбускулярная микориза

На этой диаграмме показаны полезные симбиотический отношения между корнями растения и партнером гриба, которые упоминаются как микориза ассоциация.[4] Растения могут отдавать более 5-30% фотосинтетической продукции этой взаимосвязи, представленной буквой G, в обмен на повышенное поглощение питательных веществ через гифы, которые увеличивают впитывающую площадь корня растений, обеспечивая им доступ к питательным веществам, которые в противном случае они не смогли бы получить, что представлено буквами N и P.[4]

Арбускулярная микориза (AM) привлек внимание как потенциальная сельскохозяйственная поправка из-за его способности получать доступ и обеспечивать фосфор растения-хозяина.[6] В тепличной системе с пониженным удобрением, засеянной смесью AM грибы и ризобактерииурожай томатов, полученный при 100% плодородии, был достигнут при плодородии 70%.[7] Это 30% сокращение внесения удобрений может помочь в сокращении загрязнение питательными веществами, и помогают продлить истощение минеральных ресурсов, таких как фосфор (Пик фосфора). Другие эффекты включают увеличение соленость толерантность,[8] засухоустойчивость,[9] и устойчивость к токсичности следов металлов.[10]

Грибковые партнеры

Одна только инокуляция грибов может принести пользу растениям-хозяевам. Прививка в сочетании с другими поправками может еще больше улучшить условия. Арбускулярная микоризная прививка в сочетании с компост обычная бытовая поправка для личных садов, сельского хозяйства и питомников. Было замечено, что это сочетание может также способствовать микробным функциям в почвах, которые были затронуты добыча полезных ископаемых.[11]

Некоторые грибковые партнеры лучше всего справляются с определеннымиэкотоны или с некоторыми культурами. Арбускулярная микоризная Инокуляция в сочетании с бактериями, способствующими росту растений, привела к более высокому урожаю и более быстрому созреванию рисовых полей.[12]

Рост кукурузы улучшился после внесения поправки варбускулярная микориза и biochar. Эта поправка также может уменьшатькадмий поглощение посевами.[13]

Использование модификатора

Грибковые инокулянты можно использовать с дополнительными поправками или без них в частных садах, приусадебных участках, в сельскохозяйственном производстве, местных питомниках и проектах по восстановлению земель.

Комбинированные модификаторы

Комбинация штаммов Ризобактерии, способствующие росту растений (PGPR) полезны для риса и ячменя.[14][15] Основным преимуществом двойной инокуляции является увеличение поглощения растениями питательных веществ как из почвы, так и из удобрений.[14] Было также продемонстрировано, что несколько штаммов инокулянта увеличивают общее нитрогеназа активность по сравнению с отдельными штаммами инокулянтов, даже если только один штамм диазотрофный.[14][16][17]

PGPR и арбускулярная микориза в комбинации могут быть полезны для увеличения роста пшеницы на бедной питательными веществами почве[18] и улучшение извлечения азота из удобренных почв.[19]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б Башан, Йоав; Ольгин, Джина (1997). «Азоспириллы - отношения растений: экологические и физиологические достижения (1990–1996 гг.)». Канадский журнал микробиологии. 43 (2): 103–121. Дои:10.1139 / m97-015.
  2. ^ Салливан, Престон (2001). Альтернативные поправки к почвам (PDF) (Отчет). Соответствующая передача технологий для сельских районов.
  3. ^ а б Галал, YGM, Эль-Гандур, И.А., Осман, М.Э. и Абдель Рауф, AMN (2003), Влияние инокуляции микоризами и ризобиями на рост и урожай пшеницы в связи с внесением азотных и фосфорных удобрений, оцененное с помощью методов 15n , Симбиоз, 34 (2), 171-183.
  4. ^ а б c d е Брэди, Найл С. (2010). Элементы природы и свойств почв. Вейл, Рэй Р. (Третье изд.). Аппер-Сэдл-Ривер, Нью-Джерси, стр. 343–346. ISBN 9780135014332. OCLC 276340542.
  5. ^ "Микориза | Интернет-ресурсы Дэвида Сильвии". sites.psu.edu. Получено 2019-10-24.
  6. ^ а б Чапин, Ф. Стюарт; Matson, Pamela A .; Витаусек, Питер М. (2011). Принципы экологии наземных экосистем. Нью-Йорк, Нью-Йорк: Springer New York. С. 243–244. Дои:10.1007/978-1-4419-9504-9. ISBN 9781441995032.
  7. ^ Adesemoye, A.O .; Torbert, H.A .; Клёппер, Дж. У. (ноябрь 2009 г.). «Ризобактерии, способствующие росту растений, позволяют снизить нормы внесения химических удобрений». Микробная экология. 58 (4): 921–929. Дои:10.1007 / s00248-009-9531-y. ISSN 0095-3628. PMID 19466478.
  8. ^ Хиррель, М. и Гердеманн, Дж. У., 1980. Улучшение роста лука и болгарского перца в засоленных почвах двумя везикулярно-арбускулярными микоризными грибами. 1. Журнал Американского общества почвоведов, 44 (3), стр.654-655.
  9. ^ Ферраццано С. и Уильямсон П. (2013). Преимущества микоризной инокуляции при реинтродукции исчезающих видов растений в условиях засухи. Журнал засушливых сред, 98, стр.123-125.
  10. ^ Фирмин, С., Лабиди, С., Фонтен, Дж., Ларуэль, Ф., Тиссеран, Б., Нсанганвимана, Ф., Пуррут, Б., Дальпе, Ю., Грандмуген, А., Дуэ, Ф., Ширали П., Вердин А. и Лоунес-Хадж Сахрауи А. (2015). Инокуляция арбускулярного микоризного гриба защищает Miscanthus × giganteus от токсичности микроэлементов на участках, сильно загрязненных металлами. Наука об окружающей среде в целом, 527-528, стр.91-99.
  11. ^ Колер, Дж., Каравака, Ф., Азкон, Р., Диас, Г. и Ролдан, А. (2015). Комбинация добавления компоста и инокуляции арбускулярной микоризы оказала положительный и синергетический эффект на фитоменеджмент полузасушливых хвостохранилищ рудника. Наука об окружающей среде в целом, 514, стр. 42-48.
  12. ^ Дьедио, А., Мбай, Ф., Мбодж, Д., Фэй, М., Пиньоли, С., Ндой, И., Джаман, К., Гэй, С., Кейн, А., Лаплазе, Л., Маннэ Б. и Чемпион А. (2016). Полевые испытания выявили специфические для экотипов реакции на микоризную инокуляцию риса. PLOS ONE, 11 (12), p.e0167014.
  13. ^ Лю, Л., Ли, Дж., Юэ, Ф., Ян, X., Ван, Ф., Блоссис, С. и Ван, Ю. (2018). Влияние инокуляции арбускулярной микоризой и поправки на биочар на рост кукурузы, поглощение кадмия и видообразование кадмия в почве, загрязненной кадмием. Chemosphere, 194, стр. 495-503.
  14. ^ а б c Белимов, А.А., Кожемяков, А.П., Чуварлиева, С.В. (1995a) Взаимодействие между ячменем и смешанными культурами азотфиксирующих и фосфатсолюбилизирующих бактерий. Растения и почва, 173, 29-37.
  15. ^ Кеннеди, Иван Р. (2001). «Биоудобрения в действии». Функциональная биология растений. 28 (9): 825. Дои:10.1071 / pp01169. ISSN 1445-4408.
  16. ^ Khammas, K. M .; Кайзер, П. (август 1992 г.). «Разложение пектина и связанная с ним азотфиксация смешанными культурами видов Azospirillum и Bacillus». Канадский журнал микробиологии. 38 (8): 794–797. Дои:10,1139 / м92-129. ISSN 0008-4166. PMID 1458371.
  17. ^ Каччари, Изабелла; Липпи, Даниэла; Ипполити, Сильвия; Пьетрозанти, Тито; Пьетрозанти, Вальтер (июль 1989 г.). «Ответ на кислород диазотрофного Azospirillum brasilense? Смешанная периодическая культура Arthrobacter giacomelloi». Архив микробиологии. 152 (2): 111–114. Дои:10.1007 / bf00456086. ISSN 0302-8933.
  18. ^ Сингх, С. и Капур, К. К. (1999) Инокуляция солюбилизирующими фосфат микроорганизмами и везикулярно-арбускулярным микоризным грибком улучшает урожай сухого вещества и поглощение питательных веществ пшеницей, выращиваемой на песчаной почве. Биология и плодородие почв, 28, 139-144.
  19. ^ Галал, YGM, Эль-Гандур, И.А., Осман, М.Э. и Абдель Рауф, AMN (2003), Влияние инокуляции микоризой и ризобиями на рост и урожайность пшеницы в связи с внесением азотных и фосфорных удобрений по оценке с помощью методов 15n. Симбиоз, 34 (2), 171-183.

Библиография

  • Bashan, Y. & Holguin, G. (1997), отношения между азоспириллами и растением: экологические и физиологические достижения (1990-1996), Canadian Journal of Microbiology 43, 103-121.
  • Башан Ю., Ольгин Г. и Э., Д.-Б. L. (2004) Взаимоотношения между азоспириллами и растениями: физиологические, молекулярные, сельскохозяйственные и экологические достижения (1997-2003 гг.). Канадский журнал микробиологии, 50, 521-577.
  • Белимов, А.А., Кунакова, А.М., Васильева, Н.Д., Груздева, Е.В., Воробьев, Н.И., Кожемяков, А.П., Хамова, О.Ф., Поставская, С.М., Сокова, С.А. (1995b) Взаимосвязь между выживаемостью ассоциативных азотфиксаторов на корнях и реакция урожайности растений на инокуляцию. FEMS Microbiology Ecology, 17, 187-196.
  • Кабальеро-Мелладо, Дж., Каркано-Монтьель, М. Г. и Маскаруа-Эспарса, М. А. (1992), Полевая инокуляция пшеницы (triticum aestivum) азоспирилл бразильской в ​​умеренном климате, Симбиоз, 13, 243-253.
  • Heitefuss, R. (2001) Защитные реакции растений на грибковые патогены: принципы и перспективы на примере мучнистой росы на зерновых культурах. Naturwissenschaften, 88, 273–283.
  • Khammas, K. M. & Kaiser, P. (1992) Разложение пектина и связанная с ним азотфиксация смешанными культурами видов Azospirillum и Bacillus. Канадский журнал микробиологии, 38, 794-797.
  • Khaosaad, T., Garcia-Garrido, J. M., Steinkellner, S. & Vierheilig, H. (2007) В корнях микоризных растений ячменя систематически сокращается заболеваемость всеми болезнями. Биология и биохимия почвы, 39, 727-734.
  • Липпи Д., Каччиари И., Пьетрозанти Т. и Пьетрозанти В. (1992) Взаимодействие между азоспириллами и Arthrobacter в диазотрофной смешанной культуре. Симбиоз, 13, 107-114.
  • Нгуен, Т. Х., Кеннеди, И. Р. и Раули, Р. Дж. (2002) Реакция выращенного в поле риса на инокуляцию мультиштаммового биоудобрения в районе Ханоя, Вьетнам. И. Р. Кеннеди и А. Т. М. Чоудхури (ред.) Биоудобрения в действии. Бартон, ACT, Корпорация исследований и развития сельской промышленности.
  • Раби, Г. Х. и Альмадини, А. М. (2005) Роль биоинокулянтов в развитии солеустойчивости растений Vicia faba в условиях солевого стресса. Африканский журнал биотехнологии, 4 (3), 210-222.
  • Рамос Солано, Р., Барриузо Майкас, Дж., Перейра де ла Иглесиа, М. Т., Доменек, Дж. И
  • Гутьеррес Манеро, Ф. Дж. (2008) Защита от системных заболеваний, вызванная ростом растений
  • продвижение штаммов ризобактерий: взаимосвязь между метаболическими реакциями, системное заболевание
  • защита и биотические элиситоры. Фитопатология, 98 (4), 451-457.
  • Салливан П. (2001) Альтернативные поправки к почве. Соответствующая передача технологий для сельских районов, Национальный центр соответствующих технологий. https://web.archive.org/web/20081011174000/http://www.attra.ncat.org/attra-pub/PDF/altsoil.pdf
  • Валлер, Ф., Ахатц, Б., Балтрушат, Х., Фодор, Дж., Беккер, К., Фишер, М., Хейер, Т., Хакельховен, Р., Нойман, К., фон Веттштейн, Д. , Franken, P. & Kogel, K.-H. (2005) Эндофитный гриб Piriformis indica перепрограммирует ячмень на устойчивость к солевому стрессу, устойчивость к болезням и более высокую урожайность. Слушания Национальной академии наук, 102 (38), 13386-13391.

внешняя ссылка