J. Macura

Continuous flow method in soil microbiology

The continuous flow method, applied to the study of microbiological processes in soil samples, was used to study the biological immobilization of mineral forms of nitrogen and phosphorus. By means of this method, physical-chemical adsorption of mineral elements was differentiated from biological immobilization over a given period. Biological immobilization of nitrogen and phosphorus was related to the metabolic activity of the soil microflora. It was found that the amount of biological immobilization of nitrogen and phosphorus was closely associated with glucose decomposition. A correlation was found between the immobilization of nitrate nitrogen and carbon dioxide evolution during glucose decomposition and the amount of glucose utilized. The ratio of the amount of glucose carbon assimilated by the soil microflora to the amount of nitrogen immobilized depended on the C∶N ratio in the added solution.AbstractНепрерывный проточный метод, применяемый при изучении микробиологических процессов в образцах почв, был использован для исследований биологической иммобилизации минеральных форм азота и фосфора. Этим методом было возможно отделить во времени физико-химическую сорбцию минеральных элементов от биологической иммобилизации. Биологическая иммобилизация азота и фосфора находилась в тесной связи с активностью метаболизма почвенной микрофлоры. Было установлено, что количество биологически иммобилизированных азота и фосфора тесно связано с количеством глюкозы, потребляемой микрофлорой почвы. Была обнаружена корреляция между иммобилизацией азота нитратов и продукцией углекислоты при разложении глюкозы—и количеством использованной глюкозы. Отношение углерода глюкозы, ассимилируемого микрофлорой почвы, к количествы иммобилизированного азота зависело от соотношения C∶N в добавляемом растворе.

The effect of Foliar application of some readily metabolized substances, growth regulators and antibiotics on Rhizosphere microflora

SummaryThe effect of foliar application on the microflora of the wheat root surface grown in nutrient solutions was studied, particularly with respect to the effect of nutrients absorbed and metabolized by the plant (urea, phosphate), of growth regulators (2-methyl-4-chlorphenoxyacetic acid and 2,4-dichlorophenoxyacetic acid) and of antibiotics (chlortetracycline and chloramphenicol). The effect of these substances was more pronounced in influencing the growth of roots than the growth of overground parts. No relationship could be established between the effect on wheat growth and the microbial count on the roots. The bacterial count of the root surface was decreased on applying triiodobenzoic acid and especially on applying chloramphenicol. In the other cases an increase in the number of bacteria was observed, most marked after the application of urea. An indirect proportionality seems to exist between the effect on fungi and on bacteria. After the foliar application of triiodobenzoic acid and chloramphenicol the number of fungi on roots was strikingly higher, while after urea it decreased.Foliar application of triiodobenzoic acid and chloramphenicol was reflected in qualitative changes in the composition of the bacterial flora of the root surface with respect to the occurrence of morphological and nutritional groups and groups with different physiological properties. Quantitative changes in root excretion, particularly on applying chloramphenicol, were observed.The applicability of foliar treatment as a means of controlling rhizosphere microflora is discussed, together with problems bearing on the relationship between foliar application and the rhizosphere effect.Abstractлсследовалось действие на микроϕлору поверхности корней пшеницы, выращиваемой в питательных растворах, внекорневой подкормки следующими веществами: питательные вещества, абсорбируемые и метаболиэируемые растением (мочевина, ϕосϕат), регуляеоры роста (2-метил-4-хлорϕеноксиук сусная кислота и 2,4-дичлорϕеноксиуксус ная кислота) и антибиотики (хлортетрациклин и хлорамϕеникол). Действие этих веществ проявлялось более выраэительно на росте корней, чем на росте листьев. Не наблюдалось корреляции между действием на рост пшеницы и числом микроограниэмов на корнях.Число бактерий на корнях понижалось после применения трийодбенэойной кислоты, а в особенности -хлорамϕеникола. В остальных случаях наблюдалось повышение числа бактерий, наиболее эначительное после нанесения на листья мочевины. Обнаружепа обратная эависимость между действием этих веществ на бактерии и на грибки: после нанесения па лист трийодбенэойрой кислоты или хлорамϕеникола число грибков на корнях было гораэдо больше, после обработки листьев мочевиной ниже.Обработка листьев трийодбенэойной кислотой и хлорамϕениколом отражалась на качестиенных иэменениях состава бактерийной ϕлоры поверхрости корней, а именно на составе морϕологических и троϕических групп и групп с раэличными ϕиэиологическими особенностями. Равным обраэом, были отмечены количественные иэменения в корневых выделениях -в особенности после обработки хлорамϕениколом.Обсуждаются воэможности применения внекорневой подкормки как средства контроля микроϕлоры риэосϕеры, а также вопросы, свяэанные с действием этого мероприятия на эϕϕект риэосϕеры.

Rhizosphere microflora of wheat

SummaryThe composition and some properties of bacterial flora isolated from root surface, from the rhizosphere and control soil during the initial stages of wheat growth were studied. Isolated bacteria were divided into groups according to their morphological properties, their nutritional requirements and growth intensity and according to some biochemical properties.It was found that the bacterial flora of the root surface, of the rhizosphere and control soil during the initial stages of wheat development differ in the occurrence of morphological types, nutritional requirements and growth activity. The rhizosphere effect was also quite marked in the percentage of bacterial genera in the above three zones.It was shown by comparing the properties of bacterial flora of seeds and of soil in which the wheat was grown that the seed bacteria, in common with the soil bacteria, can move over to the roots but that the physiologically more active soil bacteria become predominant and markedly affect the composition of the rhizosphere population.AbstractИзуались состав и некотоые свойства бактериальной ϕлоры, выделенной с поверхности корней, из ризосϕеры и из свободной ночвы в начальных ϕазах роста ншепицы.. Выделевные бактерии были разделены на групиы по своим морϕологическим свойствам, по требованиям кпитанию, по интенсивности роста и по некоторым биохимическим свойствам.Было установлено, что существуют различия между представителями бактериальной ϕлоры с поверхности корпей, из ризосϕеры и из свободной почвы в начальных ϕазх развития пшепицы, что касается морϕологических тиов, требований к литанию и активности роста. И что касается родов бактерий, представленных в этих трех зонах, заметно проявился эϕϕект ризосϕеры.Сравнение свойств бактериальной ϕлоры семян и почвы, в которой лшенида выращивалась, показало, что бактерии семян так же, как и бактерии почвы, могут переходит на корни, но ϕизиологически более активные почвенные бактерии получают преимущество и оказывают главное влияние на соств популяции ризосϕеры.

Indole derivatives in Azotobacter cultures

SummaryLiquid and soil cultures of Azotobacter contain physiologically active substances, some of them being thermostable.The quantity of physiologically active substances depends on the Azotobacter strain and on the age of the culture. Special attention was devoted to heteroauxin. β-Indoleacetic acid and another unidentified growth factor were detected by means of paper chromatography and biological tests. β-Indoleacetic acid is transformed by older cultures to indole-3-carbonic acid. The results obtained are discussed from the point of view of the effect of Azotobacter cultures on plant growth.AbstractВ культурах азотобактера и его почвениых препатах содержатся ϕизиологически активные вещества, частькоторых термостабильна. Количество ϕизиологически активных веществ зависит от штамма азотобактера и от возраста культур. Особое внимание посRящалось гетероауксину. С помощью разделительной хроматограϕии на бумаге и биологического теста было доказано присутствие β-индолуксусной кислоты и еще однго, пока не идентиϕицированног о, ϕакгора роста. β-индолуксусная кислота в старых культурах превращается в индол-З-карбоновую кислоту. Полученные результаты обсуждаются с точки зрения влияния культур азотобактера на рост растений.

Rhizosphere microflora of wheat. I. Composition and properties of bacterial flora during the first stages of wheat growth, II. Composition and properties of bacterial flora during the vegetation period of wheat.

SummaryThe composition and some properties of bacterial flora isolated from root surface, from the rhizosphere and control soil during the initial stages of wheat growth were studied. Isolated bacteria were divided into groups according to their morphological properties, their nutritional requirements and growth intensity and according to some biochemical properties.It was found that the bacterial flora of the root surface, of the rhizosphere and control soil during the initial stages of wheat development differ in the occurrence of morphological types, nutritional requirements and growth activity. The rhizosphere effect was also quite marked in the percentage of bacterial genera in the above three zones.It was shown by comparing the properties of bacterial flora of seeds and of soil in which the wheat was grown that the seed bacteria, in common with the soil bacteria, can move over to the roots but that the physiologically more active soil bacteria become predominant and markedly affect the composition of the rhizosphere population.AbstractИзуались состав и некотоые свойства бактериальной ϕлоры, выделенной с поверхности корней, из ризосϕеры и из свободной ночвы в начальных ϕазах роста ншепицы.. Выделевные бактерии были разделены на групиы по своим морϕологическим свойствам, по требованиям кпитанию, по интенсивности роста и по некоторым биохимическим свойствам.Было установлено, что существуют различия между представителями бактериальной ϕлоры с поверхности корпей, из ризосϕеры и из свободной почвы в начальных ϕазх развития пшепицы, что касается морϕологических тиов, требований к литанию и активности роста. И что касается родов бактерий, представленных в этих трех зонах, заметно проявился эϕϕект ризосϕеры.Сравнение свойств бактериальной ϕлоры семян и почвы, в которой лшенида выращивалась, показало, что бактерии семян так же, как и бактерии почвы, могут переходит на корни, но ϕизиологически более активные почвенные бактерии получают преимущество и оказывают главное влияние на соств популяции ризосϕеры.

Effect of montmorillonite and kaolinite on nitrification in soil.

A soil not naturally containing montmorillonite (M) was amended with approximately 5, 10 or 20% M or kaolinite (K), maintained in a greenhouse under periodic cultivating and alternate wetting and drying for more than two years, and then used in perfusion studies. The incorporation of M enhanced the rate of both heterotrophic degradation of glycine and subsequent autotrophic nitrification in direct relation to the amounts of M added. In soil amended with K, neither degradation nor nitrification was stimulated. The addition of M shortened the lag phase before nitrification was initiated, increased the pH of both the soil and the perfusates, and increased the rate, but not the extent, of oxidation of ammonium to nitrite and nitrate. The addition of CaCO3 or MgCO3, but not of CaSO4, also enhanced the rate of nitrification. The effects observed may have resulted from the influence of M on the pH, buffering capacity, and other soil conditions necessary for maximum activity of nitrifying microorganisms.

The relation ofAzotobacter to the root system of barley

SummaryWe investigated the incidence ofAzotobacter on barley roots and in the rhizosphere soil and the influence of bacterization of seeds by various strains on the amount ofAzotobacter and the crop yields of barley. We used standard and freshly isolated strains and strains which were subjected to long-term repeated cultivation with growing barley roots (so-called passaging) and which were adapted in different ways to the root system of barley.We confirmed that by bacterization of seeds the numbers ofAzotobacter in the rhizosphere are increased. On the roots of plants adapted (passaged) strains ofAzotobacter frequently develop better than the original strains, while in the rhizosphere soilAzotobacter is sometimes more abundant after bacterization with the original strains. We have proved that there are significant differences in the influence of individual strains ofAzotobacter on the plant. We did not record a direct relationship between the numbers ofAzotobacter and its influence on the grain yield.Owing to the considerable natural variability of the distribution ofAzotobacter on roots and in the soil, we always analysed ten combined samples and used the average values. For evaluation of the results of the numbers ofAzotobacter in the rhizosphere soil we used the analysis of variance. We evaluated the individual stages of growth of the plants separately and defined orthogonal contrasts for a more detailed evaluation of the differences recorded.AbstractМы расследование случаев Azotobacter о корнях и ячменя в rhizosphere почвы и влияние bacterization семян различных шта ммов на сумму в Azotobacter и урожайность сельск охозяйственных куль тур ячмень. Мы исполь зовали стандартные и свежевыжатые изол ированных штаммов и штаммов, которые бы ли подвергнуты к дол госрочным неоднокра тные культивировани я с ростом корней ячм еня (так называемые passaging) и которые были адапт ированы в разных пути корневой систе мы ячменя. Мы подтве рдили, что, по bacterization Семена номера Azotobacter в rhizosphere растут. На корнях растений, адаптиров анных (passaged) штаммов Azotobacter часто лучше, чем разрабатывать оригинал штаммов, в то время как в rhizosphere почв Azotobacter иногда больше изобилии после bacterization с пе рвоначальным штаммов. Мы доказали, что существует значительные разли чия в влияние индивидуальных шта ммов Azotobacter о растений. Мы не запись прямого отношения между чис лом Azotobacter и ее влияние на урож айность зерна Из-за значительной естественной измен чивости о распредел ении Azotobacter в корни и в поч ву, мы вс егда анализи руются комбинирован ные де сять образцов и испо льзуется в среднем ценностей. Для оценк и результатов от числа Azotobacter в rhizosphere почвы мы использова ли анализ дисперсии Мы проверили отдель ных этапах роста рас тений и определяется отдельно ортогонал ьных контрастов для более подробного оценка различий в отчет.

The effect of root excretions on Azotobacter

SummaryThe effect of barley and wheat root excretions and their fractions on growth and on the fixation of nitrogen by Azotobacter was studied. It was found that barley and wheat root excretions can be utilized by Azotobacter as a source of carbon and energy. The suitability of root excretions for Azotobacter depends on the culture conditions and on the strain of Azotobacter.When studying the organic acid fraction, the amino acid fraction and the sugar fraction of barley and wheat root excretions, it was found that the organic acid fraction was utilized best. When this fraction was present in the medium the Azotobacter grew immediately, without a lag phase. Of the sugar fraction, galactose and fructose were utilized preferentially by the test strain of Azotobacter; glucose and maltose were also utilized. The amino acid fraction inhibited growth of Azotobacter under stationary conditions. In stirred cultures, Azotobacter grew well in media containing the amino acid fraction, growth being stimulated in the initial phases, by amino acids containing sulphur.Under stationary culture conditions, Azotobacter did not grow in media containing root excretions as the only source of energy. In media containing glucose, high concentrations of root excretion inhibited the fixation of molecular nitrogen by Azotobacter.AbstractИзучалося влияние корневых выделений ячменя и пшеницы, а также их фракций, на рост и фиксацию молекулярного азота азотобактером. Было установлено, что корневые выделения ячменя и пшеницы могут—в зависимости от условий культивирования— служить для азотобактера источником углерода. При условии аэрации или перемешивании культивационной среды азотобактер способен очень хорошо использовать корневыея выделени ячменя и пшеницы в качестве единственного источника углерода, но в стационарных условиях культивирования в присутствии этих выделений азотобактер— в зависимости от штамма—растет очень слабо или вовсе не растет.И в присутствии глюкозы в перемешиваемой культуре даже 1,5% концентрация корневых выделенийстимулирует рост азотобактера, тогда как в стационарной культуре его рост резко подавляется даже в 10 раз более низкими концентрациями. В стационарной среде с глюкозой корневые выделения стимулируют фиксацию молекулярного азота азотобактером вплоть до концентрации 0,05% этих выделений, тогда как при более высоких концентрациях наблюдается угнетение фиксации азота.Изучение фракции органических кислот, аминокислот и сахаров из корневых выделений ячменя и пшеницы показало, что лучше всего используется фракция органических кислот. В их присутствии в среде азотобактер растет без „лаг”-фазы. Из фракции сахаров в выделениях корней исследуемый штамм азотобактера лучше всего использовал галактозу и фруктозу. Он хорошо рос также в присутствии глюкозы и мальтозы, тогда как в присутствии пентоз и метилированных сахаров он рос слабо.Если в культивационной среде имелись фракции аминокислот из выделений корней ячменя и пшеницы, азотобактер в перемешиваемой культуре рос хорошо, но в стационарной культуре почти не рос. В присутствии глюкозы и фракции аминокислот в перемешиваемой культуре наблюдается стимулирование роста, в особенности в начальных его фазах, в стационарных же условиях культивирования фракция аминокислот угнетает и рост, и фиксацию молекулярного азота.Стимулирующее действие аминокислотной фракции на рост азотобактера в начальных стадиях культивировании при перемешивании можно обьяснить влиянием аминокислот, содержащих серу и находящихся в выделениях корней ячменя и пшеницы.Сравнение влияния на рост фракции аминокислот в различных условиях культивирования с влиянием корневых выделений и фракции сахаров и органических кислот показывает, что в выделениях корней ячменя и пшеницы имеются также угнетающие вещества, присутствующие в фракции амниокислот, термолабильные и полностью проявляющиеся только в статических условиях культивирования. В условиях аэрации или перемешивания культуры азотобактер в их присутствии может хорошо произрастать.

Rhizosphere microflora of wheat. III. Fungal flora of wheat rhizosphere.

SummaryAn investigation was made of the extent to which the rhizosphere effect is reflected in the composition of mycoflora in the wheat rhizosphere during the initial stages of growth and during the vegetation period. It was found that during the initial phases of wheat growth no marked change took place in fungal counts in the rhizosphere and in control soil or on the roots. The fungal count in the course of the vegetation period was markedly lower in the rhizosphere and in fallow soil than on the roots.The qualitative composition of fungal flora differs both in the individual zones, i.e. on the roots, in the rhizosphere and in control soil, as well as during the vegetation period. The incidence of genera of the familyMucoraceae increased on the roots during the initial stages of development; during the vegetation period the number of genera of the familyTuberculariaceae, Dematiaceae and of fungi with dark sterile mycelium rose gradually. The familyMucoraceae was represented more abundantly during the initial stages of development on the roots than in soil, the familyMoniliaceae occurred during the entire period of vegetation principally in soil. It was found that during colonization of roots the fungi originating from soil assert themselves more pronouncedly than those from seeds.Different methods of isolation of soil, rhizosphere and root fungi were compared in order to find out to what extent the results concerning fungi isolated from the rhizosphere of wheat are affected by the application of different methods. By using the common dilution method only 15 genera were detected, while 21 could be identified by the soil plate method and 23 by the washing method.AbstractИзуался вопрос, до какой степени эϕϕект ризосϕеры проявляется в составе микоϕлоры в ризосϕере пшеницы в начальных ϕазах роста и в течение периода вегетации. Было установлено, уто происходит выразительных изменений в количестве грибов ни в ризосϕере В течение периода вагетации количе-ство грибов на корнях бывало вше, чем в ризосϕере и в свободной почве.Качественный состав грибной ϕлоры колеблется как в отдельных зонах, т.е.на корнях, в ризосϕере и в свободной Число представитей родов семейства Мucoraceae на корнях увелчивалось в начальных ϕазах развития. В хоце вегетации на корнях увеличивалось число родов семйств Tuberculariaceae, Dematiaceae и грибов с темным стерильным мицелием. Семейство Мucoraceae в начальных ϕазах разви тия было представлено более значительным числом родов на корнях, чем в почве, семейство Moniliaceae встречалось в течение всего периода вегтации, главным образом в почве. Было установлено, что при заселении корней грибы почвы имеют большее значение, чем грибы, бышие на семенах.Путем сравнения различных методов выделения грибов из почвы, из ризосϕеры и с корней было установлено, докакй степни результы выделения было найдено только 15 родов, с помощью метода пластинок почвы -21 род, а методом смывов – 23 рода.

Decomposition of root exudates in soil

The conversion of synthetic root exudates, i.e. of a mixture of amino acids, organic acids and sugars, added to soil in a single dose or continuously, was studied. After the addition of a single dose, the root exudates were gradually mineralized and after 76 hours, 85% of carbon had been released in the form of carbon dioxide. The extent and rate of mineralization was not influenced by the simultaneous addition of ammonium phosphate. The continuous addition of substrate formed a model artificial rhizosphere. In the steady state, 93% of the carbon in the added substrate was mineralized to carbon dioxide. The conversion of organic acids, sugars and amino acids and the mineralization of nitrogen was studied simultaneously by chromatography. In soil continuously enriched with root exudates, phenomena similar to the rhizosphere effect in nature were observed both in the numbers of microorganisms and in the relative incidence of the nutritional groups of bacteria.