Effect of zinc and iron supply and inoculation with azospirillum on growth of maize and wheat seedlings

• Autorzy: Swędrzyńska D. , Niewiadomska A.

Warianty tytułu

PL

Wpływ dodatku cynku i żelaza oraz inokulacji Azospirillum na wzrost siewek kukurydzy i pszenicy

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of this study was to determine the effect of different zinc and iron concentrations in culture medium on growth and development of maize and wheat seedlings in terms of their inoculation with bacteria of Azospirillum genus. Maize and wheat in vitro cultures were inoculated, respectively, by strains of Azospirillum lipoferum and Azospirillum brasilense strains. The experimental factor was the supplementation of the culture medium with zinc (25, 200 and 600 mgźkg-1 of the medium) and iron (25, 200 and 600 mgźkg-1 of the medium). Counts of bacteria from the Azospirillum genus were analysed and plant seedling growth and development as well as the content of chlorophyll in plant leaf blades were monitored. Zinc turned out to reduce strongly numbers of bacteria of the Azospirillum genus. Azospirillum brasilense turned out to be particularly sensitive to elevated levels of this chemical element in the environment. The negative influence of increased quantities of zinc on cereal seedlings became apparent only after the application of the highest concentrations of this metal in the medium (600 mgźkg-1), while quantities which did not exceed 200 mgźkg-1 exerted a stimulation effect on the mass of maize and wheat seedlings. Iron added to the culture medium in quantities which did not exceed 200 mgźkg-1 did not reduce numbers of bacteria of the Azospirillum genus; on the contrary, they stimulated their growth. However, at higher concentrations, this metal turned out to exert a strong negative impact on the chlorophyll content in leaf blades as well as on the mass of maize and wheat seedlings. The inoculation with bacteria of the Azospirillum genus exerted a positive influence on the mass increase of maize and wheat seedlings and increased chlorophyll concentrations in leaf blades. At the same time, it contributed significantly to limiting or even levelling out the toxic impact of zinc and iron during the initial phases of plant growth and development.

PL

Celem niniejszej pracy jest określenie wpływu różnych stężeń cynku i żelaza w podłożu na wzrost i rozwój siewek kukurydzy i pszenicy w warunkach ich inokulacji bakteriami z rodzaju Azospirillum. Hodowle in vitro kukurydzy i pszenicy, inokulowano, odpowiednio szczepami bakterii Azospirillum lipoferum i Azospirillum brasilense. Czynnikiem doświadczalnym było wzbogacenie podłoża cynkiem (25, 200 i 600 mgźkg-1 podłoża) i żelazem (50, 200 i 800 mgźkg-1 podłoża). Analizowano liczebność bakterii z rodzaju Azospirillum oraz monitorowano wzrost i rozwój siewek roślin, a także zawartość chlorofilu w ich blaszkach liściowych. Cynk okazał się pierwiastkiem silnie ograniczającym liczebność bakterii z rodzaju Azospirillum. Szczególnie wrażliwe na zwiększoną ilość tego pierwiastka w środowisku okazało się Azospirillum brasilense. Negatywne oddziaływanie zwiększonych ilości cynku na siewki zbóż było zauważalne dopiero przy najwyższym z zastosowanych stężeń tego metalu w podłożu (600 mgźkg-1). Ilości nieprzekraczające 200 mgźkg-1 oddziaływały stymulująco na masę siewek kukurydzy i pszenicy. Żelazo dodane do podłoża w ilościach nieprzekraczających 200 mgźkg-1 nie ograniczało liczebności bakterii z rodzaju Azospirillum, a nawet wpływało na jej wzrost. Przy wyższych stężeniach okazało się jednak pierwiastkiem, który miał silny, negatywny wpływ na zawartość chlorofilu w blaszkach liściowych oraz na masę siewek kukurydzy i pszenicy. Oddziaływanie to było w niektórych przypadkach silniejsze niż cynku. Inokulacja bakteriami z rodzaju Azospirillum wpłynęła pozytywnie na zwiększenie masy siewek kukurydzy i pszenicy oraz na wzrost koncentracji barwników chlorofilowych w ich blaszkach liściowych. Zabieg ten przyczynił się także do ograniczenia, a nawet zniwelowania toksycznego oddziaływania cynku i żelaza w początkowych fazach wzrostu i rozwoju roślin.

Słowa kluczowe

EN

Azospirillum brasilense; Azospirillum lipoferum; heavy metal; iron; maize; wheat; zinc

PL

Azospirillum brasilense; Azospirillum lipoferum; metale ciężkie; cynk; żelazo; wzrost siewek kukurydzy; wzrost siewek pszenicy; inokulacja bakteriami

• Wydawca: Institute of Environmental Engineering, Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Environmental Protection
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 37, no. 2
• Strony: 49--59
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., tab.

Twórcy

autor

Swędrzyńska D.

autor

Niewiadomska A.

• Poznań University of Life Sciences Department of General and Environmental Microbiology Szydłowska 50, 60-656 Poznań, Poland,

Bibliografia

• [1] Badura L.: Metale ciężkie w ekosystemach lądowych a ekotoksykologia, [in:] Drobnoustroje w środowisku, występowanie, aktywność i znaczenie. Kraków 1997, 13-21.
• [2] Badura L.: Rozważania nad stopniem zanieczyszczenia środowiska emisjami przemysłowymi i wynikającymi z tego implikacjami ekologicznymi, Post. Mikrobiol., 10, 215-221 (1984).
• [3] Bashan Y., G. Holguin, L.E. Bashan: Azospirillum- plant relationshpis: physiological, molecular, agricultural, and environmental advances (1997-2003), Can. J. Microbiol., 50, 521-577 (2004).
• [4] Chebotar V.K., C.A. Asis Jr, S. Akao: Production of growth- promoting substances and high colonization ability of rhizobacteria enhance the nitrogen fixation of soybean when coinoculated with Bradyrhizobium japonicum, Biol. Fertil. Soils, 34, 427-432 (2001).
• [5] Dahm H., W. Wtórniak: Wpływ niektórych metali ciężkich na aktywność oddechową oraz wytwarzanie biomasy przez bakterie wyizolowane z owocników grzybów ektomikoryzowych [in:] Rola drobnoustrojów w kształtowaniu środowiska, UWM, Olsztyn 2002, 33-34.
• [6] Döbereiner J.: Forage grasses and grain crops [in:] Metods for Evaluating Biological Nitrogen Fixation, Bergsen F. Jahn Wiley and Sons, New York 1980.
• [7] Gáborčik N.: Koncentrácia minerálnych živin chlorofilu a+b (SPAD hodnoty) v listach tokajských odrôd viviča, Vinič a vino, 3, 2-4 (2006).
• [8] Januszek K.: Aktywność enzymatyczna wybranych gleb leśnych Polski południowej w świetle badań polowych i laboratoryjnych, Zesz. Nauk. AR w Krakowie, Rozprawy, 250, 132 ss. (1999).
• [9] Kabata-Pendias A., H. Pendias: Biogeochemia pierwiastków śladowych, PWN, Warszawa 1999.
• [10] Król M. J.: Drobnoustroje ryzosfery jęczmienia jarego, Rozprawa habilitacyjna, Instytut Uprawy, Nawożenia i Gleboznawstwa, Puławy 1997.
• [11] Mocek A., Drzymała S., P. Maszner: Geneza, analiza i klasyfikacja gleb, Wydawnictwo AR, Poznań 2004.
• [12] Orzechowska A., I. Błasińska, M. Jeżewska: Barwniki naturalne w żywności, Przem. Spoż., 9, 275-277 (1994).
• [13] Słaba M., J. Długoński: Mikrobiologiczne usuwanie i odzyskiwanie metali ciężkich, Post. Mikrobiol., 41 (2), 167-183 (2002).
• [14] Strzelec A., M. Piotrowska: Wpływ skażenia gleby metalami ciężkimi na jej aktywność biologiczną [in:] Materiały Konferencji Naukowej, Puławy 1997, 9-11.
• [15] Swędrzyńska D., A. Niewiadomska: Czy jednoczesna inokulacja siewek kukurydzy (Zea mays L.) szczepami bakterii z rodzaju Rhizobium i Azospirillum może być efektywna?, Acta Agr. Silv.Ser. Agraria, 49, 461-470 (2006).
• [16] Swędrzyńska D.: Effect of inoculation with Azospirillum brasilense on development and yielding of winter wheat and oat under different cultivation, Pol. J. Environ. Stud., 9, 423-428 (2000).
• [17] Wyszkowska J., J. Kucharski: Liczebność drobnoustrojów w glebie zanieczyszczonej metalami ciężkimi, Zesz. Probl. Post. Nauk Rol., 492, 427-433 (2003).
• [18] Wyszkowska J., J. Kucharski: Właściwości biochemiczne i fizykochemiczne gleby zanieczyszczonej metalami ciężkimi, Zesz. Probl. Post. Nauk Rol., 492, 435-442 (2003).
• [19] Zalewski W.: Problemy ochrony środowiska, Wydawnictwo WSRIP, Siedlce 1995.
• [20] Zborowska M., Wyszkowska J., J. Kucharski, M. Baćmaga: Wpływ cynku na rozwój drobnoustrojów w podłożach sztucznych, Acta Agr. Silv. Ser. Agraria, 49, 517-526 (2006).
• [21] Zborowska M., Wyszkowska J., J. Kucharski: Liczebność bakterii oligotroficznych i kopiotroficznych w glebie zanieczyszczonej cynkiem i nawożonej słomą i trocinami, Acta Agr. Silv. Ser. Agraria, 49, 527-539 (2006).