INFLUENCE MICROALGAE CULTURE LIQUID ON GROWTH AND DEVELOPMENT OF SEED ROOT

Туктарова Э.А.¹, Латипова Э.И.¹, Габидуллина Г.Г.², Бадрутдинова Р.И.¹, Сафиуллина Л.М.³

¹Магистрант, Башкирский государственный педагогический университет им. М. Акмуллы в г. Уфе

²Студент, Башкирский государственный педагогический университет им. М. Акмуллы в г. Уфе

³Кандидат биологических наук, Башкирский государственный педагогический университет им. М. Акмуллы в г. Уфе

ВЛИЯНИЕ КУЛЬТУРАЛЬНОЙ ЖИДКОСТИ МИКРОВОДОРОСЛЕЙ НА РОСТ И РАЗВИТИЕ СЕМЯН КОРНЕПЛОДОВ

Аннотация

Приведены исследования по влиянию культуральной жидкости трех штаммов микроводорослей на рост и развитие семян моркови, свеклы и редиса. В опыте были изучены средняя длина проростков семян и всхожесть. Была проведена статистическая обработка полученных данных. Было установлено, что культуральная жидкость микроводорослей положительно влияет на семена высших растений и обладает ростостимулирующим свойством. Результаты исследования позволяют рекомендовать использование суспензии микроводорослей как органическое удобрение.

Ключевые слова: микроводоросли, культуральная жидкость, семена, влияние, всхожесть, средняя длина проростков.

Tuktarova E.A.¹, Latipova E.I.¹, Gabidullina G.G.², Badrutdinova R.I.¹, Safiullina L.M.³

¹Undergraduate, Bashkir State Pedagogical University M. Akmullah in Ufa, ²Student, Bashkir State Pedagogical University M. Akmullah in Ufa,²PhD in Biology, Bashkir State Pedagogical University M. Akmullah in Ufa,

INFLUENCE MICROALGAE CULTURE LIQUID ON GROWTH AND DEVELOPMENT OF SEED ROOT

Abstract

Results of research on the influence of the culture fluid of three strains of microalgae on the growth and development of seeds of carrots, beets and radishes. In the experiment were examined the average length of seedlings and seed germination. statistical processing of the data obtained was conducted. It was found that microalgae culture fluid positively affects the seeds of higher plants and has growth stimulating properties. The study results allow us to recommend the use of a suspension of microalgae as an organic fertilizer.

Keywords: microalgae culture liquid, seeds, influence, germination, the average length of sprouts.

В настоящее время большое внимание уделяется развитию аграрного сектора, который нуждается в пересмотре традиционных методов используемых в сельском хозяйстве. В частности, одной из основных проблем агрономии является применение дорогостоящих органических удобрений, которые в итоге повышают цену продукции сельскохозяйственных культур. В связи с этим, на многих сельскохозяйственных угодьях применяют недорогие синтетические минеральные удобрения, которые в свою очередь загрязняют почвы различными солями, ухудшая физико-химические и биологические свойства почв, и качество получаемой продукции [8, С. 66]. С развитием сельскохозяйственной биотехнологии, появились различные биопрепараты на основе микроорганизмов, которые повышают плодородие почв. Одним из таких препаратов, которые могут использоваться для увеличения урожайности сельскохозяйственных культур, являются фотосинтезирующие микроорганизмы [4, С. 75-82].

Цианобактерии и водоросли являются не только объектами фундаментальной науки: неотъемлемым компонентом биоразнообразия различных экосистем, модельными организмами в экологии, фотобиологии, генной инженерии, но и широко применяются для решения ряда прикладных биотехнологических задач (аквакультура, биотопливо, биоремедиация, производство удобрений и биологически активных веществ противовирусного, антибактериального, противомикозного действия, синтез вторичных метаболитов: экзополисахаридов, витаминов, токсинов, ферментов, лекарственных препаратов и др.) [6]. Микроводоросли являются ценным источником органического вещества, повышающие качество почв, и как следствие его плодородие, что способствует увеличению урожайности сельскохозяйственных культур. Биомасса почвенных водорослей не содержит в своем составе ни патогенной микрофлоры, ни остатков сорняков, ни вредителей. Кроме того, цианобактерии являются возобновляемым ресурсом, в отличие от промышленного производства азотных удобрений. Наряду с азотфиксацией, они выделяют ростстимулирующие вещества, улучшающие рост растений. Например, представители рода Anabena в симбиозе с папоротником Azolla способны за сезон связать до 60 кг/га азота [1]. Также многие фототрофы служат показателями состояния почв, используются в качестве тест-объектов при определении потребности почвы в удобрениях, служат индикаторами при испытании различных пестицидов. За счет своей чувствительности к любым изменениям среды обитания, микроводоросли являются неотъемлемыми участниками почвенного мониторинга [3].

Уникальность проведенного эксперимента позволит использовать культуральные жидкости микроводорослей в качестве биопрепаратов для стимулирования роста и развития семян высших растений.

Цель данной работы - изучить влияние культуральной жидкости микроводорослей на рост и развитие высших растений. В задачи исследования входило: получение культуральной жидкости микроводорослей и закладка семян высших растений; определение всхожести и средней длины проростков семян; статистическая обработка результатов и анализ данных эксперимента; оценка влияния культуральной жидкости микроводорослей на рост и развитие исследуемых семян высших растений.

Материалом для работы являлись семена моркови сорт «Без сердцевины», свеклы сорт «Цилиндр» и редиса сорт «Ранний красный» производителя «Башсортсемовощ». Для получения растворов культуральных жидкостей использовались штаммы следующих видов микроводорослей: Chlorella vulgaris (76.532-06*), Eustigmatos magnus (Baikal), Klebsormidium dissectum (10-3). Определение количества клеток проводили с помощью камеры Горяева по стандартной методике [5, С. 1193]. Плотность биомассы в культуральной жидкости определяли на аппарате фотоэлектроколориметр [7, С. 47]. В качестве контроля использовалась водопроводная вода (К).

Для проведения эксперимента были взяты по 50 штук семян каждого вида растения. Семена закладывали в чашки Петри с фильтровальной бумагой и увлажняли 5 мл исследуемого раствора. Однако, вследствие того, что происходило испарение, на 7 сутки все пробы были дополнительно увлажнены 2 мл раствора. Эксперимент проводили в четырех повторностях. Результаты исследования снимали на 10 сутки, учитывали показания всхожести и длину проростков семян. Полученные данные по длине прорастания семян были обработаны в программе Excel.

Процент всхожесть семян, высчитывали по следующей формуле:

,

где В - всхожесть семян, %; а - число проросших семян; b - общее число семян в чашке Петри [2, С. 108]. Исследования проводилось на базе лабораторий экологии почвенных водорослей им. Л. С. Хайбуллиной в БГПУ им. М. Акмуллы.

По полученным в ходе эксперимента результатам была рассчитана средняя длина и стандартная ошибка средней арифметической проростков семян (Табл. 1).

Таблица 1 – Средняя длина и стандартная ошибка средней арифметической проростков исследуемых растений, см

Морковь
Повт.	Контроль	Эксперимент
	К	Ch. vulgaris	E. magnus	K. dissectum
I	4,08±0,43	4,57±0,44	4,58±0,41	6,57±0,26
II	5,15±0,34	4,23±0,45	4,51±0,43	4,13±0,43
III	4,33±0,39	5,34±0,33	5,12±0,44	5,81±0,24
IV	4,52±0,43	3,50±0,44	5,17±0,39	4,20±0,45
Свекла
Повт.	Контроль	Эксперимент
	К	Ch. vulgaris	E. magnus	K. dissectum
I	6,06±0,27	7,75±0,26	4,67±0,39	7,45±0,20
II	7,04±0,32	9,13±0,22	7,09±0,40	8,31±0,25
III	6,46±0,25	9,1±0,23	6,76±0,23	8,61±0,23
IV	8,00±0,34	10,17±0,23	6,73±0,23	9,65±0,34
Редис
Повт.	Контроль	Эксперимент
	К	Ch. vulgaris	E. magnus	K. dissectum
I	6,09±0,30	8,34±0,44	6,37±0,49	-
II	5,55±0,46	8,08±0,54	6,05±0,45	6,09±0,33
III	6,49±0,35	11,18±2,35	6,18±0,37	8,07±0,52
IV	6,79±0,29	9,70±0,51	8,33±0,49	6,21±0,31

Наибольшими показателями средней длины проростков семян моркови в 1 и 3 повторности имела проба K. dissectum (от 5,81 до 6,57 см), а в повторности 2 и 4 – контроль и E. magnus (5,15-5,17 см). Наименьшим значением данного показателя обладал контроль в повторности 1 и 3 (4,08-4,33 см), а в повторности  2 и 4 пробы Ch. vulgaris и K. dissectum (3,5-4,23 см).

Семена свеклы в пробе Ch. vulgaris и K. dissectum во всех повторности имели наивысший показатель средней длины проростков семян, который варьировал от 7,45 до 10,17 см, а в контроле и в пробе E. magnus находился в пределах от 4,67 до 8 см.

Анализ результатов эксперимента семян редиса, выявил, что наивысшим значением данного показателем во всех повторностях обладала проба Ch. vulgaris (8,08-11,18 см). В 1 и 2 повторностях наименьшее значение средней длины проростков наблюдалось в контроле (5,55-6,09 см), в 3 и 4 повторностях проб E. magnus и K. dissectum , которые находились в пределе от 6,18 до 6,79 см. В первой повторности данные по влиянию культуральной жидкости K. dissectum отсутствуют, в связи с заражением семян грибами.

Для оценки следующего показателя, на основании максимальных значений, из имеющихся повторностей был построен график всхожести семян высших растений (Рис.1).

Рис. 1 – График всхожести семян высших растений

Из представленного графика видно, что высокий процент всхожести имели семена свеклы в контроле, в пробе K. dissectum (100%). Самая низкая всхожесть у E. magnus (44%). Всхожесть семян моркови и редиса в контроле и в пробе E. magnus, а также семян свеклы и моркови в пробе Ch. vulgaris находились в пределах 68-76%. Остальные пробы находились в пределе от 66,5-86,5%.

Из проведенного эксперимента в порядке убывания значений, был составлен следующий ряд средних длин проростков: для семян моркови – K. dissectum>Ch. vulgaris>E. magnus>K; для семян свеклы – Ch. vulgaris> K. dissectum > K > E. magnus; для семян редиса – Ch. vulgaris > E.magnus > K. dissectum > K.

Процент всхожести семян моркови, свеклы и редиса во всех просмотрах был выше 60%, что говорит о высокой всхожести исследуемых растений. Небольшое повышение этого показателя было выявлено, во всех повторностях, у семян свеклы при влиянии культуральной жидкости E. magnus.

В результате исследований установлено положительное влияние культуральной жидкости микроводорослей Chlorella vulgaris и Klebsormidium dissectum, которые оказали стимулирующее воздействие на рост и развитие семян высших растений. Применение их при возделывании культурных растений эффективно и может, в будущем, заменить искусственные стимуляторы роста.

Список литературы / References

1. Гогинян В. Микроводоросли: возможности применения [Электронный ресурс] / В. Гогинян // "МосТ" - научно-популярное приложение к газете "Голос Армении": официальный сайт.  –  URL: http://mostga.am/laboratoriya/mikrovodorosli-vozmozhnosti-primeneniya-979.html (дата обращения: 20.12.16).
2. Кабиров Р. Р. Оценка качества окружающей среды / Р.Р. Кабиров, Е.В. Сугачкова. – Уфа: Вагант, 2005. – 128 с.
3. Логинова И. Микроводоросли – перспективная «сельскохозяйственная культура» [Электронный ресурс] / И. Логинова // Инфоиндустрия: официальный сайт. –  URL: http:// infoindustria.com.ua/mikrovodorosli-perspektivnaya-selskohozyaystvennaya-kultura/html ( дата обращения: 20.12.16).
4. Лукьянов В. А. Прикладные аспекты применения микроводорослей в агроценозе / В.А. Лукьянов, А.И. Стифеев // Курск: Издательство Курской государственной сельскохозяйственной академии, 2014. – 181с.
5. Мельников А.С. Ростостимулирующий эффект культуральной жидкости почвенных микроводорослей на растения мягкой пшеницы / А.С. Мельников, Д.Р. Масленникова, М.В. Безрукова // Вестник Башкирского университета. – – Т. 19. №4. – С. 1193–1195.
6. Москаленко С.В. Альгологическая коллекция Института физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН (ACSSI): состояние и перспективы развития / С.В. Москаленко, А.Д. Темралеева, С.А. Дронова, Д.Л. Пинский // Материалы информационно-аналитического интернет-журнала «Вопросы современной альгологии» № 1 (8) 2015. – 04.2015.
7. Прунтова О. В. Лабораторный практикум по общей микробиологии / О.В. Прунтова, О.Н. Сахно. – Изд-во: ВлГУ, 2005. – 76 с.
8. Садовникова, Л.К. Экология и охрана окружающей среды при химическом загрязнении / Л.К. Садовникова, Д.С. Орлов, И.Н. Лозановскии // Учеб. пособие. 3-е изд., перераб. – М.: Высш. шк., – 2006. –334 с.: ил.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Goginjan V. Mikrovodorosli: vozmozhnosti primenenija [Microalgae: the possibility of applying] [Electronic resource] / V. Goginjan // "MosT" - nauchno-populjarnoe prilozhenie k gazete "Golos Armenii": oficial'nyj sajt. –  URL: http://mostga.am/laboratoriya/mikrovodorosli-vozmozhnosti-primeneniya-979.html (accessed: 20.12.16). [in Russian]
2. Kabirov R. R. Ocenka kachestva okruzhajushhej sredy [Assessment of environmental quality] / R. R.  Kabirov, E. V. Sugachkova.  – Ufa: Vagant, 2005. – 128 p. [in Russian]
3. Loginova I. Mikrovodorosli – perspektivnaja «sel'skohozjajstvennaja kul'tura» [Microalgae - a promising "crop"] : Infoindustrija: oficial'nyj sajt. URL: http://infoindustria.com.ua/mikrovodorosli-perspektivnaya-elskohozyaystvennaya-kultura/html (accessed: 20.12.16). [in Russian]
4. Luk'janov V. A. Prikladnye aspekty primenenija mikrovodoroslej v agrocenoze [Applied aspects of the use of microalgae in agrotcenoze] / V. A. Luk'janov, A. I. Stifeev // Kursk: Izdatel'stvo Kurskoj gosudarstvennoj sel'skohozjajstvennoj akademii, 2014. – 181 p. [in Russian]
5. Mel'nikov A. S. Rostostimulirujushhij jeffekt kul'tural'noj zhidkosti pochvennyh mikrovodoroslej na rastenija mjagkoj pshenicy [Growth-promoting effect of cultural fluid of soil microalgae on plants of soft wheat] / A. S. Mel'nikov, D. R. Maslennikova, M. V. Bezrukova // Vestnik Bashkirskogo universiteta [Bashkir State Pedagodical University Bulletin]. – 2014. – T. 19. №4. – S. 1193–1195.. – – Т. 19. №4. – P. 1193–1195. [in Russian]
6. Moskalenko S. V. Al'gologicheskaja kollekcija Instituta fiziko-himicheskih i biologicheskih problem pochvovedenija RAN (ACSSI): sostojanie i perspektivy razvitija [Algal Collection of Soil Science Institute (ACSSI): current state and development trends] / S. V. Moskalenko, A. D. Temraleeva, S. A. Dronova, D. L. Pinskij // Materialy  informacionno-analiticheskogo internet-zhurnala «Voprosy sovremennoj al'gologii» [Materials of information-analytical Internet magazine "Issues of modern algology"] № 1 (8) 2015. – 07.04.2015. . [in Russian]
7. Pruntova O. V. Laboratornyj praktikum po obshhej mikrobiologii [Laboratory workbook in general microbiology] / O. V. Pruntova, O. N. Sahno. – Izdatel'stvo: VlGU, 2005. – 76 p. [in Russian]
8. Sadovnikova, L. K. Jekologija i ohrana okruzhajushhej sredy pri himicheskom zagrjaznenii [Ecology and environmental protection in chemical pollution] / L. K. Sadovnikova, D. S. Orlov, I. N. Lozanovskii // Ucheb. posobie. – 3rd edition. – M.: Vyssh. shk., – 2006. –334 p.: il. [in Russian]