РАЗРАБОТКА  ПОЛИФУНКЦИОНАЛЬНОГО  БИОПРЕПАРАТА  НА  ОСНОВЕ  МИКРООРГАНИЗМА  РОДА  BACILLUS   ДЛЯ  ЗАЩИТЫ  СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ  ПРОДУКЦИИ

Баубекова  Динара  Гайдаровна

аспирант  «Астраханского  государственного  технического  университета»  кафедры  «Прикладная  биология  и  микробиология»,  ведущий  инженер  Научно-исследовательской  лаборатории  микробиологического  мониторинга,  РФ,  г.  Астрахань

E-mail: 

DEVELOPMENT  OF  POLYFUNCTIONAL  BIOLOGICAL  PRODUCT  ON  BASIS  MICROORGANISM  OF  THE  GENUS  BACILLUS  FOR  PROTECTION  OF  AGRICULTURAL  PRODUCTS

Dinara  Baubekova

postgraduate  student  “Astrakhan  State  Technical  University»  Department  «Applied  biology  and  microbiology”,  leading  engineer  Research  Laboratory  microbiological  monitoring,  Russia  Astrakhan

АННОТАЦИЯ

Защита  растений  от  фитопатогенов  становится  все  более  острой  проблемой  современного  земледелия  и  сельскохозяйственной  микробиологии.  Поскольку  традиционная  химическая  защита  во  многих  случаях  оказывается  неэффективной  и  опасной,  в  последние  годы  широкое  распространение  получил  микробиологический  метод  защиты  растений.  Полученный  образец  полифункционального  биопрепарата  на  основе  микроорганизма  рода  Bacillus  обладает  фунгицидным  эффектом,  влияет  на  урожайность  сельскохозяйственной  продукции  и  влияет  на  формирование  почвенной  микробиоты,  повышая  плодородие  почвы.

ABSTRACT

Protection  of  plants  against  phytopathogens  is  becoming  increasingly  acute  problem  of  modern  agriculture  and  agricultural  microbiology.  Since  traditional  chemical  protection  in  many  cases  ineffective  and  dangerous  in  recent  years,  widespread  microbiological  method  of  protecting  plants.  The  received  sample  of  fungicidal  agents  based  on  microorganism  of  the  genus  Bacillus  has  a  fungicidal  effect,  increase  yields  of  agricultural  products  and  influence  on  the  formation  of  soil  microbiota,  increasing  the  fertility  of  the  soil.

Ключевые  слова:  Полифункциональное  биопрепарат;  биофунгицид;  микроорганизм  рода  Bacillus;  земледелие.

Keywords:  Polyfunctional  biological  product;  biofungicides;  microorganism  of  the  genus  Bacillus;  agriculture.

На  данный  момент  во  всем  мире  наблюдается  тенденция  увеличения  количества  фитопатогенных  микромицетов  в  сельскохозяйственных  почвах  из-за  неразумного  внесения  в  почву  химических  мелиорантов  и  нарушения  ведения  агротехники.  Данная  тенденция  приводит  к  развитию  различных  заболеваний  сельскохозяйственных  растений,  их  гибели,  снижению  урожайности,  а  также  уменьшению  плодородия  почв  [7,  с.  22].  Поэтому  в  последние  годы  широкое  распространение  получил  микробиологический  метод  защиты  растений.

Микробиологический  метод  защиты  растений  основывается  на  антагонизме  микроорганизмов  по  отношению  к  фитопатогенным  микромицетам.  Данный  метод  является  одним  из  самых  перспективных  в  связи  с  его  экологичностью,  спецефичностью  и  эффективностью  [10,  с.  50].  Среди  биопрепаратов,  которые  используются  в  сельском  хозяйстве,  можно  выделить  достаточно  большую  группу  биофунгицидов,  основу  которых  образуют  микроорганизмы  рода  Bacillus.  Биопрепараты,  на  основе  микроорганизмов  рода  Bacillus,  включают  в  себя  селекционированные  природные  штаммы  микроорганизмов,  которые  обладают  выраженной  биологической  активностью  и  безопасностью  для  всех  экологических  ниш  (почва,  растения,  насекомые,  животные  и  человек)  [5,  с.  56].

Микроорганизмов  рода  Bacillus  используются  как  биоагенты  в  микробных  препаратах.  Данное  применение  имеет  ряд  существенных  преимуществ:  микроорганизмы  рода  Bacillus  легко  культивируются,  могут  длительное  время  храниться,  поэтому  могут  использоваться  в  виде  спор,  что  облегчает  инокуляцию  посевного  материала,  а  также  увеличивают  длительность  действия  биопрепарата  в  природной  среде  [9,  с.  26].  Почвенные  микроорганизмы-антагонисты  рода  Bacillus  подавляют  развитие  фитопатогенных  микромицетов  за  счет  секреции  в  среду  антибиотических  веществ,  а  также  ферментативного  разрушения  гифов  грибов  с  помощью  ферментов  хитиназ  [8,  с.  22].

Целью  исследования  являлось  изучение  влияния  опытного  образца  полифункционального  биопрепарата  на  основе  микроорганизма  рода  Bacillus  на  микобиоту  и  фитосанитарное  состояние  сельскохозяйственных  почв.  Для  достижения  поставленной  в  работе  цели  были  использованы  различные  микробиологические  и  агрономические  методы  исследований  [1—4,  6].  Опытный  образец  полифункционального  биопрепарата  получен  в  научно-исследовательской  лаборатории  микробиологического  мониторинга  АГТУ. 

В  результате  лабораторных  исследований  установлено,  что  используемый  в  качестве  основы  для  биопрепарата  штамм  проявляет  фунгицидную  активность  по  отношению  к  тест–культурам  фитопатогенных  грибов  родов  Alternaria,  Bipolaris,  Cladosporium,  Fusarium,  Phytium  (табл.  1),  которые  являются  возбудителями  различных  заболеваний  сельскохозяйственных  культур. 

Таблица  1.

Фунгицидная  активность  исследуемого  штамма

Примечание:  средняя  относительная  ошибка  измерения  не  превышала  5  % 

Установлено,  что  исследуемый  штамм  проявляет  миколитическую  активность  по  отношению  к  тест-культурам  фитопатогенных  грибов  (рис.  1).

Рисунок  1.  Миколитическая  активность  исследуемого  штамма

Исследуемый  штамм  проявляет  хитинолитическую  активность,  активно  разрушая  частички  хитина  в  среде,  что  проявлялось  в  расслоении  частичек  и  в  образовании  из  них  хлопьевидной  массы  (рис.  2).

Рисунок  2.  Разрушение  частичек  хитина  под  воздействием  микроорганизма:  а  —  контроль  (частичка  хитина  без  внесения  исследуемого  штамма);  б  —  частичка  хитина  после  воздействия  штамма

Установлено,  что  исследуемый  штамм  обладает  высоким  фитостимулирующим  действием  (рис.  3). 

Рисунок  3.  Стимуляция  роста  тест-растения

Предварительные  лабораторные  данные  создали  предпосылки  для  получения  опытного  образца  полифункционального  биопрепарата  и  изучения  его  влияния  на  микобиоту  сельскохозяйственных  почв.  Опытный  образец  полифункционального  биопрепарата  апробирован  в  полевых  условиях  в  2012  г.  и  2013  г.  в  Астраханской  области  при  выращивании  сельскохозяйственных  культур  (картофеля,  томатов,  бахчевых  культур  —  арбуза  и  дыни). 

В  ходе  полевых  испытаний  установлено,  что  применение  опытного  образца  полифункционального  биопрепарата  оказывает  влияние  на  комплекс  микромицетов,  присутствующих  в  почвах,  угнетая  развитие  микромицетов  и  снижая  численность  всех  трофических  групп.  Максимально  в  обработанной  почве  снижается  численность  амилолитиков,  глюкозолитиков  и  крахмалолитиков  (рис.  4). 

Рисунок  4.  Численность  трофических  групп,  КОЕ/г  (*10³)

Кроме  этого,  установлено,  что  обнаруженные  в  обработанной  сельскохозяйственной  почве  микромицеты  не  фитотоксичны  и  не  оказывают  значительного  влияния  на  угнетение  роста  проростков  и  корней. 

В  целом  действие  опытного  образца  полифункционального  биопрепарата  оказывает  комплексное  действие:  повышает  устойчивость  сельскохозяйственных  растений  к  альтернариозу  на  60-70  %,  антракнозу  на  60-80  %,  к  ложной  мучнистой  росе  40—68  %;  повышает  урожайность  сельскохозяйственных  культур  на  20—38  %;  способствует  быстрому  прорастанию  и  увеличению  массы  клубней  и  плодов  сельскохозяйственных  культур  на  27  %;  снижает  количество  больных  клубней  и  плодов  на  70—100  %;  увеличивает  содержание  в  структуре  урожая  продовольственных  на  80—95  %  и  семенных  клубней  на  50—80  %;  повышает  содержание  крахмала  в  клубнях  на  21  %  и  сумму  сахаров  в  плодах  на  10  %.  Опытный  образец  биопрепарата  также  оказывает  положительный  эффект  при  закладке  продукции  на  хранение.

В  ходе  проведенных  исследований  установлено,  что  обработка  почв  опытным  образцом  полифункционального  биопрепарата  оказывает  влияние  на  микроорганизмы,  участвующие  в  круговоротах  углерода  и  азота.  В  почве,  обработанной  опытным  образцом,  повышается  численность  микроорганизмов,  усваивающих  минеральные  формы  азота;  более  интенсивно  протекает  процесс  разложения  целлюлозы;  замедляются  процессы  аммонификации.  Применение  опытного  образца  способствует  интенсификации  процессов  иммобилизации  и  минерализации,  а  также  приводит  к  увеличению  численности  микроорганизмов,  использующих  органические  формы  фосфора.

На  основании  полученных  лабораторных  и  полевых  данных  исследований  можно  сделать  вывод  о  значительном  эффекте  применения  опытного  образца  полифункционального  биопрепарата.  Исследуемый  опытный  образец  обладает  фунгицидным  эффектом  и  влияет  на  формирование  почвенной  микробиоты,  оказывая  положительный  фитосанитарный  эффект  и  повышает  плодородие  почвы.  Применение  опытного  образца  влияет  на  количественный  и  качественный  состав  микромицетов  в  исследуемой  почве,  на  качественные  и  количественные  характеристики  сельскохозяйственных  культур,  а  также  на  зараженность  растений  различными  заболеваниями. 

Список  литературы:

1.Зенова  Г.М.  Практикум  по  биологии  почв  микробиологии:  учеб.пособие  /  Г.М.  Зенова,  А.А.  Степанов,  А.А.  Лихачева.  М.  :  Изд–во  МГУ,  2002.  —  120  с. 

2.Идентификация  плесневых  грибов.  Гифомицеты:  метод.пособие  по  дисциплине  «Промышленные  микроорганизмы  и  методы  их  получения»  для  студентов  специальности  012400  «Микробиология»  /  С.В.  Еремеева.  Астрахань:  Изд-во  АГТУ,  2007.  —  76  с. 

3.Кураков  А.В.  Методы  выделения  и  характеристики  комплексов  микроскопических  грибов  наземных  экосистем  :  учеб.пособие  /  А.В.  Кураков.  М.:  МАКС  Пресс,  2001.  —  92  с. 

4.Мелентьев  А.И.  Роль  хитиназы  в  проявлении  антигрибной  активности  штаммов  Bacillus  sp.  739  /  А.И.  Мелентьев,  Г.Э.  Актуганов  //  Микробиология.  —  2001.  —  Т.  70.  —  №  5.  —  С.  636—641.

5.Мелентьев  А.И.  Аэробные  спорообразующие  бактерии  Bacillus  Cohn  в  агроэкосистемах  /  А.И.  Мелентьев;  Рос.  акад.  наук,  Уфимский  науч.  центр,  Ин-т  биологии.  М.:  Наука,  2007.  —  147  с. 

6.Методы  выделения,  исследования  и  определения  антибиотической  активности  микроорганизмов,  обладающих  антагонистическими  свойствами  /  И.С.  Дзержинская.  Астрахань:  Изд–во  АГТУ,  2005.  —  76  с. 

7.Новикова  И.И.  Полифункциональные  биопрепараты  для  защиты  растений  от  болезней  /  И.И.  Новикова  //Защита  и  карантин  растений.  —  2005.  —  №  2.  —  С.  22—24. 

8.Чабанюк  Я.В.  Формування  та  активність  мікробного  угруповання  ризосфери  злакових  культур  за  дії  комплексу  мікробних  препаратів  та  органомінеральних  добрив  /  Я.В.  Чабанюк  //Агроекологічний  журнал.  —  2006.  —  №  6.  —  С.  21—25. 

9.Gabriele  B.  Endophytic  and  ectophytic  potatoassociated  bacterial  communities  differ  in  structure  and  antagonistic  function  against  plant  pathogenic  fungi  /  Berg  Gabriele,  Annette  Krechel,  Michaela  Ditz,  Richard,  A.  Sikora  //  FEMS  Microbiolocy  Ecology.  —  2001.  —  №  5.  —  P.  25—29.

10.Kim  E.  Reduction  of  inoculum  density  in  apple  white  rot  by  the  coating  of  diseased  stems  with  polymers  /  E.  Kim,  D.H.  Kim  ,  Y.H.  Lee,  J.Y.  Him  //  Korean  Journal  of  Plant  Pathology.  —  1997.  —  №  5.  —  P.  49—57.