Ассоциативные микроорганизмы тлей

50%

2Ч103

70%

5Ч104

Bacillus pseudomycoides

50%

5Ч103

70%

5Ч104

40%

104

20%

5Ч106

Bacillus barbaricus

50%

104

50%

2Ч103

20%

5Ч104

80%

105

Micrococcus agilis

10%

103

60%

3Ч105

20%

3Ч103

-

-

Micrococcus lylae

10%

103

100%

105

-

-

-

-

Исследование показало, что в мае в период колошения, данные микроорганизмы были найдены во всех протестированных объектах. В тле количественные показатели микроорганизмов варьировали в диапазоне от 10³ до 10⁴ КОЕ в пробе, а максимальная численность наблюдалась у Kurthia sibirica и Bacillus pseudomycoides. Индекс встречаемости изолированных штаммов находился в пределах 10% - 50%, а максимальный индекс встречаемости выявлен у бактерии Bacillus barbaricus. Количественные показатели микроорганизмов на внешней части листа варьировали в диапазоне от 2Ч10³ до 5Ч10⁴ КОЕ в пробе. Максимальная численность наблюдалась у Bacillus pseudomycoides.

Индекс встречаемости изолированных штаммов на внешней части листа находился в пределах 50% - 100%. Максимальный индекс встречаемости был у Micrococcus lylae. Во внутренней части листа количественные показатели микроорганизмов варьировали от 2Ч10³ до 5Ч10⁴ КОЕ в пробе. Максимальная численность наблюдалась для Bacillus barbaricus. Индекс встречаемости изолированных штаммов во внутренней части листа находился в пределах 20% - 50%. Максимальный индекс встречаемости выявлен у Kurthia sibirica, а так же микроорганизмы были обнаружены на корнях растения ржи и варьировали от 5Ч10⁴ до 5Ч10⁶ КОЕ в пробе. Максимальная численность наблюдалась у Bacillus pseudomycoides. Индекс встречаемости изолированных штаммов в ризосфере корнях ржи находился в пределах 20% - 80%. Максимальный индекс встречаемости выявлен у Bacillus barbaricus.

биологический тля злаковый

Таблица 3. Индекс встречаемости и количественные показатели микроорганизмов в ржи сорта «Волжанка» в период цветения

Виды	Тля	Внешняя пов. листа	Внутренняя среда	Ризосфера
	ИВ	КОЕ	ИВ	КОЕ	ИВ	КОЕ	ИВ	КОЕ
9. Kurthia sibirica	50%	104	50%	103	40%	104	80%	5Ч105
10. Kurthia gibsonii	80%	103	80%	2Ч103	-	-	50%	4Ч104
11. Bacillus horikoshi	20%	5Ч103	20%	2Ч103	30%	4Ч105	10%	2Ч106
12. Bacillus pseudomycoides	30%	5Ч103	40%	104	10%	103	20%	106
13. Bacillus barbaricus	50%	104	20%	3Ч104	10%	5Ч103	30%	2Ч105
14. Bacillus flexus	10%	5Ч103	80%	2Ч105	50%	104	10%	105
15. Micrococcus sedentarius	50%	5Ч103	20%	2Ч104	50%	4Ч104	-	-
16. Micrococcus lylae	40%	103	60%	105	40%	104	20%	103

В период цветения данные микроорганизмы были найдены во всех протестированных объектах. В тле количественные показатели микроорганизмов варьировали в диапазоне от 10³ до 10⁴ КОЕ в пробе, а максимальная численность наблюдалась у Kurthia gibsonii и Bacillus barbaricus. Индекс встречаемости изолированных штаммов находился в пределах 10% - 80%, а максимальный индекс встречаемости был у бактерии Kurthia gibsonii. Количественные показатели микроорганизмов на внешней части листа варьировали в диапазоне от 10³ до 2Ч10⁵ КОЕ в пробе. Максимальная численность наблюдалась у Bacillus flexus.

Индекс встречаемости изолированных штаммов на внешней части листа находился в пределах 20% - 80%. Максимальный индекс встречаемости были у Kurthia gibsonii и Bacillus flexus. Во внутренней части листа количественные показатели микроорганизмов варьировали от 10³ до 4Ч10⁵ КОЕ в пробе. Максимальная численность наблюдалась для Bacillus barbaricus. Индекс встречаемости изолированных штаммов во внутренней части листа находился в пределах 10% - 50%. Максимальный индекс встречаемости выявлены у Bacillus flexus и Micrococcus sedentarius. Максимальный индекс встречаемости обнаружены на корнях растения и варьировали от 10³ до 2Ч10⁶ КОЕ в пробе. Максимальная численность наблюдалась у Bacillus horikoshi. Индекс встречаемости изолированных штаммов в ризосфере корнях ржи находился в пределах 10% - 80%. Максимальный индекс встречаемости выявлен у Kurthia sibirica.

Таблица 4. Индекс встречаемости и количественные показатели микроорганизмов в ржи сорта «Волжанка» в период молочной спелости

Виды	Тля	Внешняя повер. листа	Внутренняя среда	Ризосфера
	ИВ	КОЕ	ИВ	КОЕ	ИВ	КОЕ	ИВ	КОЕ
5. Kurthia sibirica	20%	103	50%	5Ч103	40%	5Ч103	20%	105
6. Listeria innocua	10%	3Ч103	80%	2Ч103	80%	5Ч104	50%	103
7. Listeria grayi	20%	2Ч103	70%	3Ч103	50%	103	40%	5Ч103
8. Bacillus psychrot.	-	-	70%	2Ч105	-	-	10%	104
9. Bacillus flexus	-	-	60%	103	20%	5Ч103	20%	103
10. Bacillus horikoshi	-	-	50%	103	20%	5Ч103	10%	2Ч104
11. Micrococcus lylae	10%	103	80%	5Ч103	80%	5Ч103	50%	104

В период молочной спелости данные микроорганизмы были найдены во всех протестированных объектах. В тле количественные показатели микроорганизмов варьировали в диапазоне от 10³до 3Ч10³ КОЕ в пробе, а максимальная численность наблюдалась у Listeria innocua. Индекс встречаемости изолированных штаммов находился в пределах 10% - 20%, а максимальный индекс встречаемости были у бактерий Listeria grayi и Kurthia sibirica. Количественные показатели микроорганизмов на внешней части листа варьировали в диапазоне от 10³ до 5Ч10³КОЕ в пробе. Максимальная численность наблюдалась у Kurthia sibirica и Micrococcus lylae. Индекс встречаемости изолированных штаммов на внешней части листа находился в пределах 50% - 80%. Максимальный индекс встречаемости были у Listeria innocua и Micrococcus lylae.

Во внутренней части листа количественные показатели микроорганизмов варьировали от 10³ до 5Ч10⁴ КОЕ в пробе. Максимальная численность наблюдалась для Listeria innocua. Индекс встречаемости изолированных штаммов во внутренней части листа находился в пределах 20% - 80%. Максимальный индекс встречаемости выявлены у Listeria innocua и Micrococcus lylae. Максимальный индекс встречаемости обнаружены в ризосфере корнях ржи варьировали от 10³ до 2Ч10⁴ КОЕ в пробе. Максимальная численность наблюдалась у Bacillus horikoshi. Индекс встречаемости изолированных штаммов в ризосфере корнях ржи находился в пределах 10% - 50%. Максимальный индекс встречаемости выявлены у Listeria innocua и Micrococcus lylae.

Таблица 5. Индекс встречаемости и количественные показатели микроорганизмов в пшенице сорта «Жемчужина поволжья» в период колошения

Виды	Тля	Внешняя поверхность листа	Внутренняя среда	Ризосфера
	ИВ	КОЕ	ИВ	КОЕ	ИВ	КОЕ	ИВ	КОЕ
Kurthia sibirica	50%	103	80%	2Ч104	60%	3Ч103	80%	2Ч105
Bacillus pseudomycoides	40%	5Ч103	10%	5Ч104	10%	104	10%	4Ч107
Bacillus barbaricus	50%	5Ч103	70%	5Ч103	40%	2Ч104	40%	3Ч105
Micrococcus agilis	80%	103	40%	105	10%	4Ч103	-	-

В период колошения данные микроорганизмы были найдены во всех протестированных объектах. В тле количественные показатели микроорганизмов варьировали в диапазоне от 10³ до 5Ч10³ КОЕ в пробе, а максимальная численность наблюдалась у Bacillus pseudomycoides и Bacillus barbaricus. Индекс встречаемости изолированных штаммов находился в пределах 40% - 80%, а максимальный индекс встречаемости был у бактерии Micrococcus agilis. Количественные показатели микроорганизмов на внешней части листа варьировали в диапазоне от 5Ч10³ до 10⁵ КОЕ в пробе. Максимальная численность наблюдалась у Micrococcus agilis. Индекс встречаемости изолированных штаммов на внешней части листа находился в пределах 10% - 80%.

Максимальный индекс встречаемости был у Kurthia sibirica. Во внутренней части листа количественные показатели микроорганизмов варьировали от 3Ч10³ до 2Ч10⁴ КОЕ в пробе. Максимальная численность наблюдалась для Bacillus barbaricus. Индекс встречаемости изолированных штаммов во внутренней части листа находился в пределах 10% - 60%. Максимальный индекс встречаемости выявлен у Kurthia sibirica, Максимальный индекс встречаемости обнаружены на корнях растения и варьировали от 2Ч10⁵ до 4Ч10⁷ КОЕ в пробе. Максимальная численность наблюдалась у Bacillus pseudomycoides. Индекс встречаемости изолированных штаммов в ризосфере корнях пшеницы находился в пределах 10% - 80%. Максимальный индекс встречаемости выявлен у Kurthia sibirica.

Таблица 6. Индекс встречаемости и количественные показатели микроорганизмов в пшенице сорта «Жемчужина поволжья» в период цветения

Виды	Тля	Внешняя поверх. листа	Внутренняя среда	Ризосфера
	ИВ	КОЕ	ИВ	КОЕ	ИВ	КОЕ	ИВ	КОЕ
Kurthia gibsonii	80%	103	80%	2Ч103	50%	103	50%	4Ч104
Kurthia sibirica	30%	5Ч103	40%	104	80	104	20%	104
Bacillus horikoshi	20%	2Ч103	20%	3Ч103	30%	4Ч105	10%	2Ч106
Bacillus pseudomycoides	50%	104	50%	103	40%	104	10%	105
Micrococcus sedentarius	40%	5Ч103	80%	5Ч104	50%	2Ч103	-	-

В период цветения данные микроорганизмы были найдены во всех протестированных объектах. В тле количественные показатели микроорганизмов варьировали в диапазоне от 10³ до 10⁴ КОЕ в пробе, а максимальная численность наблюдалась у Bacillus pseudomycoides. Индекс встречаемости изолированных штаммов находился в пределах 20% - 80%, а максимальный индекс встречаемости был у бактерии Kurthia gibsonii. Количественные показатели микроорганизмов на внешней части листа варьировали в диапазоне от 10³ до 5Ч10⁴ КОЕ в пробе. Максимальная численность наблюдалась у Micrococcus sedentarius. Индекс встречаемости изолированных штаммов на внешней части листа находился в пределах 20% - 80%. Максимальный индекс встречаемости были у Kurthia gibsonii и Micrococcus sedentarius.

Во внутренней части листа количественные показатели микроорганизмов варьировали от 10³ до 4Ч10⁵ КОЕ в пробе. Максимальная численность наблюдалась для Bacillus horikoshi. Индекс встречаемости изолированных штаммов во внутренней части листа находился в пределах 30% - 50%. Максимальный индекс встречаемости выявлены у Kurthia gibsonii и Micrococcus sedentarius. Максимальный индекс встречаемости обнаружены на корнях растения и варьировали от 10⁴ до 2Ч10⁶ КОЕ в пробе. Максимальная численность наблюдалась у Bacillus horikoshi. Индекс встречаемости изолированных штаммов в ризосфере корнях пшеницы находился в пределах 10% - 50%. Максимальный индекс встречаемости выявлен у Kurthia gibsonii.

Таблица 7. Индекс встречаемости и количественные показатели микроорганизмов в пшенице сорта «Жемчужина поволжья» в период молочной спелости

Виды	Тля	Внешняя поверхность листа	Внутренняя среда	Ризосфера
	ИВ	КОЕ	ИВ	КОЕ	ИВ	КОЕ	ИВ	КОЕ
1. Listeria seeligeri	-	-	50%	5Ч103	40%	5Ч103	-	-
2. Listeria grayi	-	-	70%	3Ч104	20%	103	10%	103
3. Kurthia gibsonii	20%	103	60%	103	20%	5Ч103	20%	103
4. Bacillus horikoshi	10%	103	80%	5Ч103	90%	5Ч104	50%	105
5. Bacillus psychrotolerans	-	-	80%	5Ч103	10%	105	50%	2Ч105
6. Micrococcus lylae	20%	2Ч104	70%	2Ч105	10%	103	10%	103

В период молочной данные микроорганизмы были найдены во всех протестированных объектах. В тле количественные показатели микроорганизмов варьировали в диапазоне от 10³ до 2Ч10⁴ КОЕ в пробе, а максимальная численность наблюдалась у Micrococcus lylae. Индекс встречаемости изолированных штаммов находился в пределах 10% - 50%, а максимальный индекс встречаемости был у бактерий Kurthia gibsonii и Micrococcus lylae. Количественные показатели микроорганизмов на внешней части листа варьировали в диапазоне от 10³ до 2Ч10⁵ КОЕ в пробе. Максимальная численность наблюдалась у Micrococcus lylae. Индекс встречаемости изолированных штаммов на внешней части листа находился в пределах 50% - 80%. Максимальный индекс встречаемости были у Bacillus horikoshi и Bacillus psychrotolerans. Во внутренней части листа количественные показатели микроорганизмов варьировали от 10³ до 10⁵ КОЕ в пробе. Максимальная численность наблюдалась для Bacillus psychrotolerans. Индекс встречаемости изолированных штаммов во внутренней части листа находился в пределах 20% - 90%. Максимальный индекс встречаемости выявлен у Bacillus horikoshi, Максимальный индекс встречаемости обнаружены на корнях растения и варьировали от 10³ до 2Ч10⁵ КОЕ в пробе. Максимальная численность наблюдалась у Bacillus psychrotolerans. Индекс встречаемости изолированных штаммов в ризосфере корнях пшеницы находился в пределах 10% - 50%. Максимальный индекс встречаемости выявлены у Bacillus horikoshi и Bacillus psychrotolerans.

Подводя итоги по выше изложенному можно сказать, что многие виды микроорганизмов, такие как Bacillus horikoshi, Bacillus psychrotolerans, Kurthia sibirica хорошо распространены во всех отделах растения. Это говорит о том, что данные микроорганизмы имеют благоприятные условия для их существования.

3.2 Биологические свойства бактерий, выделенных из злаковой тли

В ходе постановки биохимических тестов нами были проведены исследования сахаролитических свойств микроорганизмов - ассоциантов злаковой тли (таблица 3). Результаты показали, что все исследуемые виды способны расщеплять только 16,6% глюкозы и 25% ксилозы, 41,6% видов утилизируют маннит и 33,6% сахарозу. Полученные данные согласуются с данными о составе флоэмного сока, которым могут питаться злаковые тли. В его состав входят различные углеводы [42].

Способность к редукции нитратов проявляли все изолированные микроорганизмы - ассоцианты, что также связано с особенностями питания насекомых. Основной источник питания злаковой тли - ксилемный сок, в состав которого входят нитраты. Источником органического азота для исследуемых насекомых является флоэмный сок, однако содержание аминокислот в нем достаточно низкое [41]. Недостаток органического азота тли восполняют за счёт азотофиксирующих ассоциативных микроорганизмов, к процессу фиксации молекулярного азота были способны все изолированные виды бацилл.

Так же нами был изучен диапазон устойчивости выделенных из тли бактерий к некоторым физико-химическим факторам: температура, pH, концентрация NaCl в среде (таблица 4). Выявлено что, щелочное значение pH при 7% предпочитают 50% изолятов, а при pH 10%, только 25%. Культивирование в 10°С было благоприятно для 66,6% изолятов, а для при 43°С было выделено в 50% исследуемых штаммов. Наличие 15% NaCl в среде стало летальным для 100% исследуемых штаммов.

Таблица 8. Биохимическая активность микроорганизмов злаковой тли

Таблица 9 Устойчивость микроорганизмов злаковой тли к физико-химическим факторам

Название теста	Положительный результат, %	Отрицательный результат, %
Температура культивирования	10°С	66,6	33,3
	43°С	50	50
Концентрация NaCl	7%	50	50
	10%	25	75
	15%	0	0
Диапазон pH	5	0	0
	6	75	25
	9	83,3	16,7
Диапазон pH	10	58,3	41,7

Таблица 10. Целлюлолитическая активность выделенных штаммов

Виды бактерий	Целлюлолитическая активность
Bacillus pseudomycoides	+
Bacillus barbaricus	+
Bacillus horikoshi	+
Bacillus flexus	+
Bacillus psychrotolerans	+
Kurthia sibirica	-
Kurthia gibsonii	-
Micrococcus agilis	+
Micrococcus lylae	+
Micrococcus sedentarius	-
Listeria innocua	+
Listeria grayi	+

биологический тля злаковый

Изучение способности к фиксации молекулярного азота осуществлялась на безазотистой среде Эшби. (таблица 7). К данному процессу были способны не все исследуемых штаммов (таблица 7), а именно виды Kurthia и Micrococcus sedentarius

Таблица 11. Способность к фиксации молекулярного азота

Виды бактерий	Фиксация N2
Bacillus pseudomycoides	+
Bacillus barbaricus	+
Bacillus horikoshi	+
Bacillus flexus	+
Bacillus psychrotolerans	+
Kurthia sibirica	+
Kurthia gibsonii	-
Micrococcus agilis	+
Micrococcus lylae	-
Micrococcus sedentarius	-
Listeria innocua	+
Listeria grayi	+

Таким образом, наши исследования показали, что организм злаковой тли является средой обитания для узкого круга сапрофитических бактерий. Насекомое обеспечивает этих бактерий пищевым субстратом, сглаживает негативное влияние факторов внешней среды. Ассоциативные бактерии же, в свою очередь, могут участвовать в решении ряда физиологических проблем организма хозяина, связанных с питанием растительными соками.

Заключение

Микробиоценоз тлей - это активная динамическая структура. Бактерии - ассоцианты могут снижать осмотическое давление в пищеварительном канале тли за счёт активного потребления сахаров, содержащихся в растительном соке. Так же ассоциативные бактерии могут обогащать организм насекомого-хозяина азотом за счет фиксации молекулярного азота.

Изучение микробоценозов тли с растениями - это важный этап разработки новых микробиологических методов ограничения численности насекомых. Существующих биопрепаратов на основе облигатных энтомопатогенов крайне мало и они имеют ряд недостатков. Причина этого в высокой степени специализации таких микроорганизмов: гибель насекомых влечет за собой отмирание самих возбудителей бактериозов.

Список использованных источников

1. Douglas, A. E. Symbiotic interaction / A. E. Douglas. Oxford: Univer. Press, 1994. 148 p.

2. Маргелис, Л. Роль симбиоза в эволюции клетки / Л. Маргелис. М.: Мир, 1983. 354 с.

3. URL: http://www.biology-online.org/dictionary/Symbiosis. Дата обращения: 18.03.2015

4. Бухарин, О. В. Ассоциативный симбиоз / О. В. Бухарин,
Е. С. Лобакова, Н. В. Немцева, С. В. Черкасов. Екатеринбург: УрО РАН, 2007. 264 с.

5. Проворов, Н. А. Генетические и молекулярные основы симбиотических адаптаций / Н. А. Проворов, И. А. Тихонович // Успехи
современной биологии. 2014. Т. 134, № 3. С. 211 - 226.

6. Blackman, R. L. Aphids on the World's Herbaceous Plants and Shrubs / R. L. Blackman, V. F. Eastop. St. Louis: Daya Publishing House, 2006. 1439 p.

7. Favret, C. Catalog of the aphid genera described from the New World / C. Favret, G. L. Miller, Nieto Nafrнa, F. Trans // Soc. Am. 2008. Vol. 133. P. 363 - 412.

8. Васильев, В. П. Вредители плодовых культур / В. П. Васильев. М.: Государственное издательство сельскохозяйственной литературы, 1958. 399 с.

9. Бровдий, В. М. Вредители сельскохозяйственных культур / В. М. Бровдий. Киев: Урожай, 1973. 576 с.

10. Горбачев, И. В. Защита растений от вредителей / В. В. Горбачев, И. В. Гриценко, Ю. А. Захваткин. М.: Колос, 2002. 472 с.

11. Мордвилко, А. К. Насекомые полужесткокрылые (Insecta Hemiptera). Aphidodea. Фауна России и сопредельных стран, преимущественно по коллекциям Зоологического Музея Императорской Академии Наук / А. К. Мордвилко. Петроград: Типография Российской Академии Наук, 1919. Т. 1. 276 с.

12. Comstock, J. H. The Wings of Insects / J. H. Comstock. New-York: Comstock Publishing, 1918. 430 p.

13. Heie, O. E. Palaeontology and phylogeny. Aphids: Their biology, natural enemies, and control / O. E Heie, A. K. Minks, P. Harrewijn. Amsterdam: Elsevier, 1987. 568 p.

14. Minks, A. K. Aphids: Their biology, natural enemies and control / A. K. Minks, P. Harrewijn. Amsterdam: Elsevie, 1987. 485 p.

15. Дамрозе, И. П. Эколого-таксономическая и темпоральная обусловленность распределения популяций крылатых тлей / И. П. Дамрозе. Елгава: Москва, 1990. 180 с.

16. Бобырь, А. Д. Защита растений от вредителей и болезней и терапия вирусных болезней / А. Д. Бобырь. Киев: Наукова думка, 1962. 566 с.

17. Douglas, A. E. Nutritional Interactions in Insect-Microbial Symbioses: Aphids and Their Symbiotic Bacteria Buchnera / A. E. Douglas // Annual Review of Entomology. 1998. Vol. 43. P. 17 - 37.

18. Sauer, C. Bakterielle Endosymbiosen in Insekten / C. Sauer,
B. Hцlldobler, R. Gross // Biospektrum. 2006. Vol. 5. P. 359 - 363.

19. Hampton, O. R. The nature of bean yield reduction by bean yellow andmosak viruses / O. R. Hampton // Annals of the Entomological Society of America. 1975. Vol. 65. P. 1342 - 1346.

20. Kennedy, J. S. Benefits to aphids from feeding on galled and virus-infected leaves / J. S. Kennedy // Nature. 1953. Vol. 195. P. 168 - 825.

21. Baumann, P. The prokaryotes / P. Baumann, N. A. Moranl. New-York: Springer, 2000. 526 p.

22. Tsuchida, Y. R. Distribution and diversity of Wolbachia in different populations of the wheat aphid Sitobion miscanthi / Y. R. Tsuchida // Global Perspectives on Biology and Management. 2010. Vol. 37. P. 265 - 272.

23. Van Der Wilk, F. Isolation and characterization of APSE - 1, a bacteriophage infecting the secondary endosymbiont of Acyrthosiphon pisum /
F. Van Der Wilk, A. M. Dullemans, M. Verbeek, J. F. van den Heuvel // Virology. 1999. Vol. 15, №1. P. 104 - 108.

24. Dunbar, H. E. Aphid Thermal Tolerance Is Governed by a Point Mutation in Bacterial Symbionts / H. E. Dunbar, A. C. Wilson, N. R. Ferguson,
N. A. Moran // PLoS Biol. 2007. Vol. 15. P. 231 - 242.

25. Wilkinson, T. L. Honeydew sugars and osmoregulation in the Pea aphid Acyrthosiphon pisum / T. L. Wilkinson, D. A. Ashford, J. Pritchard, A. E. Douglas // Journal of Experimental Biology. 1997. Vol. 11. P. 2137 - 2143.

26. Ashford, D. A. Living on a high Sugar diet: the fate of sucrose ingested by a phloem feeding insect, the Pea aphid Acyrthosiphon pisum / D. A. Ashford, W. A. Smith, A. E. Douglas // Journal of Insect Physiology. 2000.
Vol. 46. P. 335 - 343.

27. Malone, M. The spittlebug Philaenus spumarius feeds from mature xylem at the full hydraulic tension of the transpiration stream / M. Malone, R. Watson, J. Pritchard // New Phytologist. 1999. Vol. 143. P. 261 - 271.

28. Powell, G. Xylem ingestion by winged aphids / G. Powell, J. Hardie // Entomologia Experimentalis et Applicata. 2002. Vol. 104. P. 103 - 108.

29. Pompon, J. Role of xylem consumption on osmoregulation in Macrosiphum euphorbiae / J. Pompon, D. Quiring, P. Giordanengo, Y. Pelletier // Journal of Insect Physiology. 2010. Vol. 56. P. 610 - 615.

Размещено на Allbest.ru