УДК 633.854.78:631.52
DOI: 10.25230/2412-608Х-2024-3-199-84-94
Вячеслав Викторович Волгин
Василий Леонидович Махонин
ФГБНУ ФНЦ ВНИИМК
350038, Россия, г. Краснодар, ул. им. Филатова, д. 17
Тел.: (861) 254-27-91
agrohim@vniimk.ru
Аннотация. В статье дан анализ литературных источников по следующим вопросам: понятие ризосферы и её границы; состав и роль корневых экссудатов, грибов и бактерий; особенности биологической активности почвы; специфика ее некоторых химических и физических свойств в ризосфере. Показано, что почва ризосферы существенно отличается от основной почвы по большинству показателей, характеризующих как состав твёрдой фазы и раствора, так и функционирование отдельных компонентов почвенной системы. Почва ризосферы содержит большое количество разнообразных микроорганизмов. Их присутствие приводит к существенным изменениям в циклах химических реакций, к интенсификации круговорота углерода, усвоения азота и фосфора и разложения органического вещества. В ризосфере подсолнечника с повышением численности микрофлоры возрастала урожайность растений. Наиболее эффективной и стабильной структурой микрофлоры в ризосфере подсолнечника обладают гибриды, наименее – линии, что определяется генетическими особенностями агропопуляции и выделениями корневых экзометабиотов, которые определяют развитие и активность трофических групп микроорганизмов.
Ключевые слова: ризосфера, корневые экзометаболиты, почвенная микрофлора, почва, микроорганизмы, подсолнечник
Для цитирования: Волгин В.В., Махонин В.Л. Ризосфера подсолнечника (обзор) // Масличные культуры. 2024. Вып. 3 (199). С. 84–94.
Список литературы
1. Мишустин Е.Н., Емцев В.Т. Почвообразо-вательный процесс и формирование микробных ассоциаций почвы // Микробиология: учебник для вузов. – М., Колос, 1978. – С. 169–199.
2. Hiltner L. Uber neuere Erfahrungen und Probleme auf dem Gebiete der Bodenbacteriologie unter besonderer Burusksichtigung der Grundungung und Brache // Arbeiten der Deutchen Ladwirstschaft-lichen Gesselschaft. – 1904. – No. 98. – S. 59–78.
3. Енкина О.В. Симбиотическая азотфикса-ция // Соя, биология и технология возделывания. – Краснодар, 2005. – С. 56–64.
4. Виноградский С.М. Микробиология поч-вы. – М.: Изд-во АН СССР. – 1953. – С. 55–56.
5. Звягинцев Д.Г. Почвы и микроорганизмы. – М.: МГУ, 1987. – 256 с.
6. Звягинцев Д.Г., Бабьевьева И.П., Зенова Г.М. Биология почв. – М.: Изд-во Московского университета, 2005. – 445 с.
7. Вернадский В.И. Биосфера. Избр. соч. – М., Мысль, 1967. – Т. 5. – С. 7–105.
8. Bais H.P., Weir T.L., Perry L.G., Girloy S., Vivanco J.M. The role of root exudates in rhizosphere interactions with plants and other organisms // Annu-al Review of Plant Biology. – 2006. – No. 57. – P. 233–266.
9. Kennedy A.C., de Luna L.Z. Rhizosphere // Encyclopedia of Soils in the Environment. – Academ-ic Press, 2005. – P. 399–406.
10. Lynch J.M., Whipps J.M. Substrate flow in rhizosphere // Plant Soil. – 1990. – No. 129. – Р. 1–10.
11. Тихонович И.А., Проворов Н.А. Симбиозы растений и микроорганизмов: молекулярная генетика агростистем будущего. – СПб.: Изд-во СПб. ун-та, 2009. – 210 с.
12. Jones D.L., Hodge A., Kuzyakov Ya. Plant and micorrhizal regulation of rhizodeposition // New Phytologist. – 2004. – Vol. 163 – P. 459–480.
13. Barber S.A. Soil nutrient bioavailability: a mechanistic approach. – 2nd edition. – NY, USA: John Willey, 1995. – 414 p.
14. Селиверстова О.М., Верховцева Н.В. Про-дуктивность агроценоза и микробное сообщество почв. Масс-спектроскопический анализ структу-ры микробоценоза. – LAMBERT Academic Publishing, 2011. – 140 c.
15. Тихонович И.А., Кравченко Л.В., Шапош-ников А.И. Корневые выделения как важный фак-тор формирования наномолекулярных структур ризосферы // Доклады Российской академии сель-скохозяйственных наук. – 2011. – № 1. – С. 25–27.
16. Тихонович И.А., Проворов Н.А. Сельскохо-зяйственная микробиология как основа экологи-чески устойчивого агропроизводства: фундамен-тальные и прикладные аспекты // Сельскохозяй-ственная биология. – 2011. – № 3. – С. 3–9.
17. Whipps J.M. Developments in the biological control of soil-borne plant pathogens // Advances in Botanical Research. – 1997. – No. 26. – P. 129–134.
18. Punja Z.K. Comparative efficacy of bacteri-al, fungi and yeasts as biological control agents for diseases of vegetable crops // Canadian Journal of Plant Pathology. – 1997. – No. 19. – P. 315–323.
19. Van Loon L.C. Induced resistance in plants and the role of pathogenesis-related proteins // Euro-pean Journal of Plant Pathology. – 1997. – No. 103 (9). – P. 753–765.
20. Боронин А.М. Ризосферные бактерии рода Pseudomonas, способствующие росту и развитию растений // Соросовский образовательный жур-нал. – 1998. – № 10. – С. 25–31.
21. Kloepper J.W., Schroth M.N. Plant growth-promoting rhizobacteria on radishes // Proc. of 4th Intern. Conf. on Plant Pathogenic Bacteria. – Angers, France, 1978. – Vol. 2. – P. 879–882.
22. Bashan Y., Holguin G. Proposal for the divi-sion of plant growth-promoting rhisobacteria into two classifications: biocontrol-PGPB (plant growth-promoting bacteria) and PGPB // Soil Biology and Biochemistry. – 1998. – Vol. 30. – No. 819. – P. 1225–1228.
23. Bowen G.D., Rovara A.D. The rhizosphere and its management to improve plant growth // Ad-vances of Agronomy. – 1999. – Vol. 66. – P. 1–102.
24. Cook R.J. Advances in plant health man-agement in the twentieth century // Annu. Rev. Phy-topathol. – 2002. – No. 38. – P. 95–116.
25. Bevivino A., Dalmastri C., Tabacchioni S., Chiarini L. Efficacy Burkholderia cepacia MCI 7 in disease suppression and growth promotion of maize // Biology and Fertility of Soils. – 2000. – Vol. 31. – No. 3. – P. 225–231.
26. Parke J.L., Gurian-Cherman D. Diversity of Burkholderia cepacia complex and implications for risk assessment of biological control strains // Annual Review of Phytopathol. – 2001. – No. 39. – P. 225–258.
27. Xie H., Pasternak J.J., Glick B.R. Isolation and characterization of mutants of the plant growth-promoting rhizobacterium Pseudomonas putida GR12-2 that overproduce indoleacetic acid // Current Microbiology. – 1996. – Vol. 32. – P. 67–71.
28. Smith S.E., Read D.J. Micorrhizal Symbiosis. – 3rd edition. – London: Academic Press, 2008. – 800 p.
29. Крипка А.В., Сорочинский В.В., Гродзин-ский Д.М. Молекулярные и клеточные аспекты развития арбускулярных микоризных симбиозов и их значение в жизнедеятельности растений // Ци-тология и генетика. – 2002. – № 4. – С. 125–137.
30. Проворов Н.А., Борисов А.Ю., Тихонович И.А. Сравнительная генетика и эволюционная морфология симбиозов растений с микробами – азотфиксаторами и эндомикоризными грибами // Журнал общей биологии. – 2002. – № 63. – С. 451–472.
31. Timonen S., Marschner P. Mycorrhizosphere concept // In: Microbial activity in the rhizosphere / Eds. K.G. Mukerji, C. Manoharachary, J. Singh. – Springer, 2006. – P. 155–172.
32. Ryan R.P., Germaine K., Franks A., Ryan D.J., Dowling D.N. Bacterial endophytes: recent de-velopments and applications // FEMS Microbiol. Lett. – 2008. – Vol. 278 (1). – P. 1–9.
33. Rosenblueth M., Martinez-Romero E. Bacte-rial endophites and their interactions with hosts // Molecular Plant Microbe Interactions. – 2006. – Vol. 19 (8). – P. 827–837.
34. Sanchez-Contreras M., Bauer W.D., Gao M. [et al.]. Quorum-sensing regulation in rhizobia and its role in symbiotic interactions with legumes // Philo-sophical Transaction of the Royal Society. Bio. Sci. – 2007. – Vol. 362 (1483). – P. 1149–1163.
35. Ricley I.T., Reardon T.B. Isolation and char-acterization of Clavibacter tritici associated with Anguina tritici in wheat from Western Australia // Plant Pathology. – 1995. – Vol. 44 (5). – P. 805–810.
36. Селиверстова О.М., Верховцева Н.В., Степанов А.Л., Корчагин А.А. Изменение микроб-ного сообщества серой лесной почвы под посевом злаковых культур при применении органических и минеральных удобрений // Агрохимия. – 2008. – № 8. – С. 46–54.
37. Sсhenk S., Lambein F., Werner D. Broad an-tifungal activity of β-isoxazolinonyl-alanine, a non-protein amino acid from roots of pea (Pisum sativum L.) seedlings // Biology and Fertility of Soils. – 1991. – Vol. 11. – P. 203–209.
38. Ma J.F., Ueno H., Ueno D., Rombola A.D. [et al.]. Characterization of phytosiderophore secretion under Fe deficiency stress in Festuca rubra // Plant and Soil. – 2003. – Vol. 256 (1). – P. 131–137.
39. De Leij F.A.A.M., Whipps L.M., Lynch J.M. The use of colony development for the characteriza-tion of bacterial communities in soil and on roots // Microbial Ecology. – 1994. – Vol. 27. – P. 81–97.
40. Grayston S.J., Wang S., Campbell C.D., Ed-wards A. Selective influence of plant species on mi-crobial diversity in rhizosphere // Soil Biology and Biochemistry. – 1998. – No. 30. – P. 369–378.
41. Sanon A., Andrianjaka Z.N., Prin Y., Bally R. Rhizosphere microbiota interferes with plant-plant interactions // Plant and Soil. – 2009. – Vol. 325. – No. 1–2. – P. 259–278.
42. Казарцев И.А. Молекулярные методы ис-следования грибных сообществ // Проблемы ми-кологии и фитопатологии в XXI веке: мат-лы меж-дунар. науч. конф., посвящённой 150-летию со дня рождения члена-корреспондента АН СССР, профессора А.А. Ячевского. – СПб.: ООО «Копи-Р Групп», 2013. – С. 75–78.
43. Воронина Е.Ю. Влияние микоризосферы на видовой состав и структуру сообщества поч-венных микромицетов по сравнению с ризосфер-ным и гифосфорным эффектами // Микология и фитопатология. – 2011. – Т. 45. – № 1. – С. 26–33.
44. Gomes N.S., Heurer H., Schonfeld J., Costa R., Mendosa-Hagler L., Smalla K. Bacterial diversity of the rhizosphere of maize (Zea mays) growth in tropical soil studied by temperature gradient gel elec-trophoresis // Plant and Soil. – 2001. – Vol. 232. – No. 1–2. – P. 167–180.
45. Peiffer J.A., Spor A., Koren O. [et al.]. Diver-sity and heritability of the maize rhizosphere micro-biome under field conditions // PNAS. – 2013. – Vol. 110. – No. 16. – P. 6548–6553.
46. Kuske C.R., Ticknor L.O., Miller M.E. [et al.]. Comparison of soil bacterial communities in rhizo-sphere of three plant species and interspaces in an Arid Grassland // Applied and Environmental Micro-biology. – 2002. – Vol. 68 (4). – P. 1854–1863.
47. Igiehon N.O., Babalola O.O. Below-ground-above-ground plant-microbial interactions: focusing on soybean, rhizobacteria and mycorrhizal fungi // Open Microbiology J. – 2018. – No. 12. – P. 261–279.
48. Barlans C., Berbegal M., Georgina E., Laidani M., Sibriain J.F., Sagues А., Gramaje D. The fungal and bacterial rhizosphere microbiome associ-ated with grapevine rootstock genotypes in mature and young vineyards // Frontiers in Microbiology. – 2019. – No. 10. – Art. No. 1142.
49. Igiehon N.O., Babalola O.O., Aremu B.R. Genomic insights into plant growth promoting rhizo-bia capable of enhancing soybean germination under drought stress // BMC microbiology. – Vol. 19. – P. 1–22.
50. Nwachukwu B.C., Ayangbenro A.S., Balabo-la O.O. Elucidating the rhizosphere associated bacte-ria for environmental sustainability Разъяснение бактерий, ассоциированных с ризосферой, для обеспечения экологической устойчивости // Agri-culture. – 2021. – Vol. 11 (1). – Art. No. 75.
51. Li Y., Wang C., Wang T., Liu Y., Jia S., Gao Y., Liu S. Effects of different fertilizer treatments on rhizosphere soil microbiom composition and func-tions // Land. – 2020. – No. 9 (9). – Art. No. 329.
52. Meena V.S., Maurya B.R., Verma J.P. Does a rhizospheric microorganism enhance K+ availability in agricultural soils // Microbiol. Res. – 2014. – Vol. 169 (5–6). – P. 337–347.
53. Majeed A., Abbasi M.K., Hameed S., Imran A., Naggash T., Hanif M.K. Isolation and characteri-zation of sunflower, associated bacterian strain with broad spectrum plant growth promoting traits // In-tern. J. Biosci. – 2018. – Vol. 13. – No. 2. – P. 110–123.
54. Тихонов О.И., Бочкарёв Н.И., Дьяков А.Б. Биология, селекция и возделывание подсолнечни-ка. – М.: Агропромиздат, 1991. – 281 с.
55. Pandey R., Chavan P., Walokar N., Tripathi V., Khetmalas M. Pseudomonas stutzeri RPI: a versa-tile plant growth promoting endorhizospheric bacteria inhabiting sunflower (Helianthus annuus) // J. Bio-technol. – 2013. – Vol. 8 (7). – P. 48–55.
56. Lu Y., Zhang E., Hong M., Yin X., Cai H., Yu-an L., Yuan F., Li L., Zhao K., Lan X. Analysis of en-dophytic and rhizosphere bacterial diversity and function in the endangered plant Paeonia ludlowii // Arch. Microbiol. – 2020. – Vol. 202 (7). – P. 1717–1728.
57. Nwachukwu B.C., Ayangbenro A.S., Balabo-la O.O. Structural diversity of bacterial communities in two divergent sunflower rhizosphere soils // Annals of Microbiology. – 2023. – Vol. 73. – Art. No. 9.
58. Турусов В.И. Совершенствование техно-логии возделывания подсолнечника в Централь-но-Чернозёмной полосе: автореф. дис. … д-ра с.-х. н. – Курск, 2006. – 46 с.
59. Никитин Д.А., Иванова Е.Ф., Железова А.Д., Семёнов М.В., Гаджиумаров Р.Ф., Тхакахова А.К., Ксенофонова Т.И., Кутовая О.В. Оценка вли-яния технологии No-till и вспашки на микробиом южных агроценозов // Почвоведение. – 2020. – № 12. – С. 1508–1520.
60. Бороздина И.Б. Квантитативные показа-тели представителей рода Pseudomonas и Bacillus ризосферы семейства бобовые (Fabacea) и семей-ства сложноцветные (Сompositae) // Вестник Ал-тайского государственного аграрного универси-тета. – 2010. – № 11 (7). – С. 39–43.
61. Yadav A.N., Verma P., Singh B., Chauhan V.S., Suman A., Saxena A.K. Plant growth promoting bacteria: biodiversity and multifunctional attributes for sustainable agriculture // Adv. Biotechnol. Microbiol. – 2017. – Vol. 5 (5). – P. 1–16.
62. Жатова Г.А., Троценко В.И. Динамика биосферной микробиоты подсолнечника // Укра-инский экологический журнал. – 2017. – № 7 (1). – С. 22–29.
Сведения об авторах
В.В. Волгин, эксперт 1 кат., д-р с.-х. наук
В.Л. Махонин, зав. лаб., канд. с.-х. наук