Психрофильные псевдомонады-эндофиты как потенциальные агенты в биоконтроле фитопатогенных и гнилостных микроорганизмов при холодильном хранении картофеля

При хранении продовольственного и семенного картофеля существенные потери обусловлены высоким фитопатогенным фоном семян и клубней. В связи с этим внимание исследователей привлекают биологические средства защиты на основе биоконтрольных микроорганизмов. Род Pseudomonas бактерий, относящихся к группе PGPR (plant-growth promoting rhizobacteria), включает виды, наиболее эффективно колонизирующие высшие растения и используемые в биопрепаратах. Нами впервые исследованы особенности влияния психрофильного штамма бактерий Pseudo-monas sp. RF13H на сохранность клубней холодоустойчивых промышленных сортов картофеля, рекомендованных для выращивания в Ленинградской области, определена эффективность защиты клубней от ряда фитопатогенных организмов в условиях холодильного хранения, оценена динамика численности интродуцируемого штамма на поверхности клубней в период хранения. С помощью флуоресцентной in situ гибридизации и конфокальной сканирующей лазерной микроскопии впервые изучена локализация клеток бактерий и колонизация ими поверхности клубней при нормальной и пониженной температуре, указывающая на взаимовыгодные условия растительно-микробных отношений. Определив таксономическое положение ряда штаммов псевдомонад методами молекулярно-генетического анализа и охарактеризовав их хозяйственно ценные физиологические свойства (фунгицидная и бактерицидная активность, скорость роста в диапазоне пониженных температур, продукция ауксиноподобных фитогормонов), мы выявили перспективный психрофильный штамм Pseudomonas sp. RF13H и изучили возможности его применения для повышения сохранности и оптимизации биохимических процессов в клубнях картофеля при низкотемпературном хранении. Так, обнаружено снижение частоты фитопатогенных микроорганизмов на поверхности клубней при их обработке Pseudomonas sp. RF13H. Среднее число клубней, пораженных всеми типами инфекций, при такой обработке снизилось более чем на 50 % в сравнении с контролем. Тенденция сохранялась на протяжении 3 мес: в контрольных образцах доля пораженных клубней достигала 30 %, в то время как интродукция биоконтрольного штамма позволила уменьшить этот показатель до 10-13 %. При температуре 4 °С численность биоконтрольного штамма бактерий на поверхности клубней оставалась достаточно стабильной на протяжении 5 мес, существенно снизившись к концу хранения до следовых количеств. Отмечено формирование микроколоний бактерий, которые часто локализованы в углублениях и нишах на поверхности клубня. Кроме того, высокая плотность бактерий была обнаружена на границе между клетками перидермы клубней и в местах экссудации биохимических веществ, которые служат питанием для бактерий. При сравнительном изучении функции ферментов антиоксидантной защиты (каталазы, пероксидазы, супероксиддисмутазы) установлено, что интродукция Pseudomonas sp. RF13H способствует активации окислительно-восстановительных процессов, повышая устойчивость клубней к заражению. Показано, что изучаемый штамм положительно влияет на состав микробиома эпидермиса картофеля. В итоге вследствие индукции собственного иммунитета и создания барьера для проникновения болезнетворного организма заражение клубня снижается.