Эпифитная микрофлора растений и микроорганизмы зерна

12.07.2015

Мы уже знаем, что часть микроорганизмов ризосферы во время вегетации растения переходит на его надземные органы и продолжает здесь развиваться. Некоторое количество микроорганизмов заносится на поверхность растений с пылью и насекомыми.
Микроорганизмы, развивающиеся на поверхности растений, получили название «эпифитов». Микробы-эпифиты не паразитируют на растении, а растут за счет нормальных выделений его тканей и имеющихся на поверхности растений небольших количеств органических загрязнении (пыль и т. д.). Довольствоваться столь скудным питанием могут далеко не все микроорганизмы, и поэтому состав эпифитной микрофлоры довольно специфичен.
Существование эпифитных микроорганизмов на здоровом растении в значительной степени связано с климатическими условиями. При благоприятных условиях, например, во влажную погоду, количество эпифитных микроорганизмов значительно возрастает, а в сухую, наоборот, уменьшается. У тех растений, которые интенсивнее выделяют продукты обмена клеток, микрофлора богаче и разнообразнее.
Кроме стебля, листьев и других надземных органов растений, микроорганизмы живут и на семенах. Исключение составляют семена, плотно закрытые плодовыми или семенными оболочками, например, стручки бобовых. В таких случаях до момента раскрытия оболочек семена практически лишены микрофлоры.
Табл. 3 характеризует микрофлору разных частей растений пшеницы и ржи во время вегетации. Эти данные получены М.Д. Чумак под Москвой в условиях довольно влажного лета. Учет микроорганизмов производился посевом на мясо-пептонный агар. Так как на поверхности растений имеется весьма немного грибов и актиномицетов, то полученные цифры практически показывают число бактерий.

Эпифитная микрофлора растений и микроорганизмы зерна

Таким образом, в процессе развития растения происходит накопление микрофлоры на поверхности всех его частей. В данном случае отмечается значительное увеличение количества микробов к периоду полной зрелости растения. На растении, как и в ризосфере, главным образом размножаются неспороносные бактерии, а бациллы составляют лишь небольшой процент бактериального эпифитного населения.
При уборке и обмолоте зерно сильно загрязняется микроорганизмами. Большое значение при этом имеет пыль. Как известно, в почве содержится огромное количество микроорганизмов, которые сохраняются в пыли в жизнеспособном состоянии. Пыль, неизбежно поднимающаяся при уборке и обмолоте зерна, попадает па его поверхность. Большая степень запыленности приводит к более сильному обогащению зерна микробами. Еще больше, чем пыль, загрязняют зерновую массу песок, земля и другие примеси.
Количество пыли и микробов, задерживающихся на зерне, зависит отчасти от условий обмолота и запыленности среды, но в значительной мере и от морфологических признаков зерна. Бороздка, шероховатая поверхность эпидермиса или цветочные пленки способствуют скоплению на поверхности зерна большего количества пыли и микроорганизмов. Поэтому зерно злаковых в большей степени населено микроорганизмами, чем семена некоторых масличных и бобовых, имеющих ровную, гладкую поверхность.
Во время многофазной уборки, когда между косьбой и обмолотом зерно находится в колосе, иногда бурно развиваются микроорганизмы на всей растительной массе, и в частности, на зерне. Это происходит при неблагоприятных климатических условиях (дождливой погоде, высокой относительной влажности воздуха и т. д.), а также значительной влажности зерна. Особенно энергично микроорганизмы размножаются на зародыше, влажность которого более высока, чем у остальных частей зерна. Если зерно при этом не будет быстро обмолочено, убрано и высушено, то его частичная или полная порча неизбежна.
Микроорганизмы накапливаются в зерновой массе во время перевозки ее к зернохранилищу. При этом загрязненные транспортные средства могут быть не только источниками безвредных сапрофитных микробов, но и некоторых видов патогенных микроорганизмов. В некоторых случаях зерно загрязняется клещами. Недопустимо использовать для транспортировки зерна бестарки, грязные машины, загрязненную тару и т. д. Поэтому зерно, взятое для анализа с заготовительных пунктов или торговой сети, всегда более богато микроорганизмами, чем то, которое получено непосредственно из колоса.
В отдельных случаях зерно может быть в различной степени обсеменено микроорганизмами. Поэтому общая численность микрофлоры зерна не может служить единственным критерием при оценке его качества. В этом отношении значительно более характерен видовой состав микроорганизмов зерна, Доброкачественному зерну свойственна довольно типичная микрофлора, которая существенно изменяется при его неправильном хранении и порче. Поэтому видовой состав микроорганизмов может быть использован как показатель качества хранящегося зерна.
Грамм доброкачественного зерна может содержать несколько миллионов зародышей микробов.
Численность микроорганизмов на зерне (в тыс. на 1 г), взятом с заготовительных пунктов, примерно следующая:
Эпифитная микрофлора растений и микроорганизмы зерна

Эти данные ориентировочные. В ряде случаев производственные анализы вполне доброкачественного зерна могут дать разные показатели. Однако резкое увеличение численности микробов наблюдается лишь при различного рода порче (подмочка зерна, начавшийся процесс самосогревания и т. д.). Семена пленчатых культур, а также кукурузы (початки которой закрыты обертками) и бобовых (созревающие в стручках) после обмолота оказываются более бедными микрофлорой, чем семена пшеницы и ржи. У растений первой группы основная масса микроскопических существ развивается на тех частях, которые прикрывают созревающее семя.
Основная микрофлора зерна состоит из бактерий. Это показано в исследованиях Я.И. Раутевштейна, который проследил изменение микрофлоры пшеницы на разных стадиях ее созревания (табл. 4). Отбор колосьев производился стерильно, и постороннее загрязнение полностью исключалось. В этой таблице общее число микробов при молочной спелости принято за 100.
Эпифитная микрофлора растений и микроорганизмы зерна

Большую часть бактериального населения семян всех растений составляют неспороносные палочки из рода Pseudomonas, активно размножающиеся на поверхности растений. Особенно часто встречается Ps. herbicola, которая образует на твердых питательных средах колонии золотисто-желтого цвета. Преобладание этой бактерии па зерне служит показателем его хороших качеств. При всевозможных пороках этот микроорганизм вытесняется другими. Нередко на зерне может быть найден Ps. fluorescens, дающий флюоресцирующие колонии. Из бактерий других видов на зерно встречаются микрококки (Micrococcus luteolus и др.), молочнокислые бактерии и т. д. На зернах кукурузы после удаления оберток несколько увеличивается число микрококков. По этому признаку микрофлора кукурузы несколько отличается от микронаселения других зерновых культур.
Эпифитная микрофлора растений и микроорганизмы зерна

На зерне встречаются и другие разнообразные представители бактериального мира, попадающие с пылью и переносимые насекомыми. На поверхности зерна они сохраняются в пассивном состоянии и поэтому их число невелико. К отмеченной категории можно отнести маслянокислые бактерии и большинство бацилл.
Таблица 5 дает известное представление о соотношении основных групп бактерий в ряде образцов зерна. Конечно, в других случаях абсолютные цифры могут изменяться, но соотношение указанных групп бактерий остается примерно одинаковым.
Ю.М. Возняковская и Я.П. Худяков установили, что на поверхности растений встречается до 50 видов разных бактерий. Преобладают все же виды, отмеченные нами.
Грибов на поверхности растений и на зерне немного, вероятно, их размножению препятствует слабая концентрация питательных веществ.
Обычно грамм доброкачественного зерна содержит несколько тысяч зародышей грибов. О видовом составе грибной флоры на поверхности зерна известное представление дает табл. 6.
Эпифитная микрофлора растений и микроорганизмы зерна

Рассматривая эту таблицу, мы должны сделать ряд оговорок. Данные, приведенные в ней, конечно, приблизительны. В разных случаях эти цифры могут иметь те или иные отклонения. Нулевые показатели тоже имеют условное значение. Они говорят не о полном отсутствии того или иного микроорганизма, а о том, что он не находится в исследуемом материале в значительном количестве.
Итак, можно сказать, что эпифитная грибная микрофлора зерна не столь многочисленна. В ней обычно встречаются виды рода Penicillium, составляющие нередко большинство грибных организмов. Род Aspergillus представлен на здоровом зерне менее обильно. В зерне южного происхождения роль грибов рода Aspergillus возрастает, так как почвы юга более богаты грибами этого рода. В значительно меньшем количестве на зерне встречаются другие грибы, принадлежащие к родам Gladosporium, Alternaria, Mucor и т. д. Здесь же могут быть найдены и дрожжи.
В отличие от других злаков, на свежеубранном зерне кукурузы встречаются грибы из родов Cephalosporium и Fusarium. При хранении зерна количество этих грибов сильно уменьшается.
Актиномицеты не являются существенным компонентом микрофлоры зерна и видовой состав их на этом субстрате пока по привлекал внимания исследователей.
Эпифитная микрофлора зерна находится на поверхности зерна и в нормальной обстановке не проникает в его ткани. Болезнетворные микроорганизмы могут внедриться в зерно, которое становится впоследствии источником распространения инфекции.
Фитопатологи обычно обращают внимание только на резко проявляющиеся болезни растений. Между тем имеются скрытые поражения, приносящие тем не менее значительный урон сельскому хозяйству. Например, по нашим наблюдениям, грибы из рода Alternaria, переходя с корневой системы растений на надземную часть, проникают в ткани растения, сильно ослабляют ого рост и снижают урожай. Подобные грибы по существу вызывают скрытые заболевания растений. Это говорит о необходимости бороться не только с явными, но и скрытыми болезнями растений.
По своему химическому составу зерно является весьма полноценной питательной средой для микроорганизмов. Трудность проникновения внутрь зерна метатрофных микробов объясняется тем, что у него имеются защитные средства. Здесь действует механический и активный иммунитет растения.
У созревающего зерна довольно большая влажность и на его поверхность путем экзосмоса поступают некоторые питательные вещества. Это дает возможность микроорганизмам развиваться на поверхности зерна. Энергичному экзосмосу содействуют и интенсивные биохимические процессы, протекающие в зерне на ранних стадиях его развития.
К моменту полного созревания в зерне уменьшается содержание более активных форм углеводов, но возрастает запас крахмала и гемицеллюлез. Падает активность гидролаз и дыхания, снижается энергия и других ферментативных процессов. Особенно важно то, что процесс созревания зерна связан с большой потерей воды. Зерно в стадии молочной спелости содержит около 50% влаги; в момент восковой спелости влажность падает до 25 %, при полной до 12%. Микроорганизмы могут размножаться лишь на субстратах, достаточно богатых водой. Вполне созревшее зерно не может считаться таким субстратом, так как вода в нем находится в связанной форме. На спелом сухом зерне микробы сохраняются в покоящемся состоянии (анабиозе), при этом их численность постепенно снижается. В случае подмочки зерна или его увлажнения от других причин микроорганизмы в зерне начинают бурно размножаться и вызывают его порчу.