RU2678755C1 - Биологический агент для стимуляции ростовых процессов в растениях - Google Patents
Биологический агент для стимуляции ростовых процессов в растениях Download PDFInfo
- Publication number
- RU2678755C1 RU2678755C1 RU2018110496A RU2018110496A RU2678755C1 RU 2678755 C1 RU2678755 C1 RU 2678755C1 RU 2018110496 A RU2018110496 A RU 2018110496A RU 2018110496 A RU2018110496 A RU 2018110496A RU 2678755 C1 RU2678755 C1 RU 2678755C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- plants
- growth
- opn
- zeae
- strain
- Prior art date
Links
- 239000003124 biologic agent Substances 0.000 title claims abstract description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 title description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 title description 4
- 230000017363 positive regulation of growth Effects 0.000 title 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 40
- 241000525878 Azospirillum zeae Species 0.000 claims abstract description 36
- 244000005700 microbiome Species 0.000 claims abstract description 22
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 claims description 11
- 230000012010 growth Effects 0.000 abstract description 21
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 11
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 abstract description 8
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 abstract description 7
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 42
- 238000009630 liquid culture Methods 0.000 description 20
- 230000008635 plant growth Effects 0.000 description 16
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 239000000575 pesticide Substances 0.000 description 11
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000012224 working solution Substances 0.000 description 11
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 9
- 241000209140 Triticum Species 0.000 description 8
- 239000004062 cytokinin Substances 0.000 description 8
- UQHKFADEQIVWID-UHFFFAOYSA-N cytokinin Natural products C1=NC=2C(NCC=C(CO)C)=NC=NC=2N1C1CC(O)C(CO)O1 UQHKFADEQIVWID-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229930195732 phytohormone Natural products 0.000 description 8
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 8
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 8
- 229920001817 Agar Polymers 0.000 description 7
- 244000061456 Solanum tuberosum Species 0.000 description 7
- 235000002595 Solanum tuberosum Nutrition 0.000 description 7
- 235000021307 Triticum Nutrition 0.000 description 7
- 239000008272 agar Substances 0.000 description 7
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 7
- SEOVTRFCIGRIMH-UHFFFAOYSA-N indole-3-acetic acid Chemical compound C1=CC=C2C(CC(=O)O)=CNC2=C1 SEOVTRFCIGRIMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- 230000004936 stimulating effect Effects 0.000 description 7
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 description 6
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000009629 microbiological culture Methods 0.000 description 6
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 6
- 235000016709 nutrition Nutrition 0.000 description 6
- 230000035764 nutrition Effects 0.000 description 6
- 238000009331 sowing Methods 0.000 description 6
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 6
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 6
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 6
- 230000035899 viability Effects 0.000 description 6
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 108010020943 Nitrogenase Proteins 0.000 description 5
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000004071 biological effect Effects 0.000 description 5
- 229930002875 chlorophyll Natural products 0.000 description 5
- 235000019804 chlorophyll Nutrition 0.000 description 5
- ATNHDLDRLWWWCB-AENOIHSZSA-M chlorophyll a Chemical compound C1([C@@H](C(=O)OC)C(=O)C2=C3C)=C2N2C3=CC(C(CC)=C3C)=[N+]4C3=CC3=C(C=C)C(C)=C5N3[Mg-2]42[N+]2=C1[C@@H](CCC(=O)OC\C=C(/C)CCC[C@H](C)CCC[C@H](C)CCCC(C)C)[C@H](C)C2=C5 ATNHDLDRLWWWCB-AENOIHSZSA-M 0.000 description 5
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 5
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 5
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 5
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 5
- 244000020551 Helianthus annuus Species 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 4
- 241000193744 Bacillus amyloliquefaciens Species 0.000 description 3
- 244000063299 Bacillus subtilis Species 0.000 description 3
- 235000014469 Bacillus subtilis Nutrition 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 3
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 3
- 241000589776 Pseudomonas putida Species 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 3
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 3
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 3
- 239000000417 fungicide Substances 0.000 description 3
- IXORZMNAPKEEDV-OBDJNFEBSA-N gibberellin A3 Chemical class C([C@@]1(O)C(=C)C[C@@]2(C1)[C@H]1C(O)=O)C[C@H]2[C@]2(C=C[C@@H]3O)[C@H]1[C@]3(C)C(=O)O2 IXORZMNAPKEEDV-OBDJNFEBSA-N 0.000 description 3
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 3
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 3
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 3
- 229930192334 Auxin Natural products 0.000 description 2
- 241000589941 Azospirillum Species 0.000 description 2
- 241000589149 Azotobacter vinelandii Species 0.000 description 2
- 241000194107 Bacillus megaterium Species 0.000 description 2
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 2
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 2
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 2
- 239000005715 Fructose Substances 0.000 description 2
- 229930091371 Fructose Natural products 0.000 description 2
- RFSUNEUAIZKAJO-ARQDHWQXSA-N Fructose Chemical compound OC[C@H]1O[C@](O)(CO)[C@@H](O)[C@@H]1O RFSUNEUAIZKAJO-ARQDHWQXSA-N 0.000 description 2
- 229930191978 Gibberellin Natural products 0.000 description 2
- 235000003222 Helianthus annuus Nutrition 0.000 description 2
- SIKJAQJRHWYJAI-UHFFFAOYSA-N Indole Chemical compound C1=CC=C2NC=CC2=C1 SIKJAQJRHWYJAI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 240000008415 Lactuca sativa Species 0.000 description 2
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 2
- NWBJYWHLCVSVIJ-UHFFFAOYSA-N N-benzyladenine Chemical compound N=1C=NC=2NC=NC=2C=1NCC1=CC=CC=C1 NWBJYWHLCVSVIJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000881860 Paenibacillus mucilaginosus Species 0.000 description 2
- 240000004713 Pisum sativum Species 0.000 description 2
- 235000010582 Pisum sativum Nutrition 0.000 description 2
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 2
- 239000002363 auxin Substances 0.000 description 2
- 239000007633 bacillus mucilaginosus Substances 0.000 description 2
- WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N beta-D-glucose Chemical compound OC[C@H]1O[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N 0.000 description 2
- 229940041514 candida albicans extract Drugs 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 229940088598 enzyme Drugs 0.000 description 2
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 2
- 230000035784 germination Effects 0.000 description 2
- 239000003448 gibberellin Substances 0.000 description 2
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 230000002906 microbiologic effect Effects 0.000 description 2
- 230000001483 mobilizing effect Effects 0.000 description 2
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 description 2
- 150000003018 phosphorus compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 2
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 2
- 239000000021 stimulant Substances 0.000 description 2
- 230000004083 survival effect Effects 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 2
- 239000012138 yeast extract Substances 0.000 description 2
- 102100025573 1-alkyl-2-acetylglycerophosphocholine esterase Human genes 0.000 description 1
- 108020004465 16S ribosomal RNA Proteins 0.000 description 1
- 241000589291 Acinetobacter Species 0.000 description 1
- PLXMOAALOJOTIY-FPTXNFDTSA-N Aesculin Natural products OC[C@@H]1[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H]1Oc2cc3C=CC(=O)Oc3cc2O PLXMOAALOJOTIY-FPTXNFDTSA-N 0.000 description 1
- 108010024976 Asparaginase Proteins 0.000 description 1
- 241000589938 Azospirillum brasilense Species 0.000 description 1
- 241000420792 Azospirillum brasilense Sp245 Species 0.000 description 1
- 241000589939 Azospirillum lipoferum Species 0.000 description 1
- 241000589152 Azotobacter chroococcum Species 0.000 description 1
- 241000193830 Bacillus <bacterium> Species 0.000 description 1
- 241000193410 Bacillus atrophaeus Species 0.000 description 1
- 241000193755 Bacillus cereus Species 0.000 description 1
- 241000194103 Bacillus pumilus Species 0.000 description 1
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108010053835 Catalase Proteins 0.000 description 1
- 102000016938 Catalase Human genes 0.000 description 1
- 241000579895 Chlorostilbon Species 0.000 description 1
- WNBCMONIPIJTSB-BGNCJLHMSA-N Cichoriin Natural products O([C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](CO)O1)c1c(O)cc2c(OC(=O)C=C2)c1 WNBCMONIPIJTSB-BGNCJLHMSA-N 0.000 description 1
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-K Citrate Chemical compound [O-]C(=O)CC(O)(CC([O-])=O)C([O-])=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 240000008067 Cucumis sativus Species 0.000 description 1
- 235000009849 Cucumis sativus Nutrition 0.000 description 1
- 206010011732 Cyst Diseases 0.000 description 1
- FBPFZTCFMRRESA-FSIIMWSLSA-N D-Glucitol Natural products OC[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)CO FBPFZTCFMRRESA-FSIIMWSLSA-N 0.000 description 1
- FBPFZTCFMRRESA-KVTDHHQDSA-N D-Mannitol Chemical compound OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O)CO FBPFZTCFMRRESA-KVTDHHQDSA-N 0.000 description 1
- FBPFZTCFMRRESA-JGWLITMVSA-N D-glucitol Chemical compound OC[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O)CO FBPFZTCFMRRESA-JGWLITMVSA-N 0.000 description 1
- RGHNJXZEOKUKBD-SQOUGZDYSA-M D-gluconate Chemical compound OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)C([O-])=O RGHNJXZEOKUKBD-SQOUGZDYSA-M 0.000 description 1
- HMFHBZSHGGEWLO-SOOFDHNKSA-N D-ribofuranose Chemical compound OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H]1O HMFHBZSHGGEWLO-SOOFDHNKSA-N 0.000 description 1
- 241001057636 Dracaena deremensis Species 0.000 description 1
- 241000223682 Exophiala Species 0.000 description 1
- 101000993347 Gallus gallus Ciliary neurotrophic factor Proteins 0.000 description 1
- 108010010803 Gelatin Proteins 0.000 description 1
- 239000005980 Gibberellic acid Substances 0.000 description 1
- 241001263198 Gluconacetobacter azotocaptans Species 0.000 description 1
- 108010068370 Glutens Proteins 0.000 description 1
- 240000005979 Hordeum vulgare Species 0.000 description 1
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-M Lactate Chemical compound CC(O)C([O-])=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 235000003228 Lactuca sativa Nutrition 0.000 description 1
- 235000007688 Lycopersicon esculentum Nutrition 0.000 description 1
- 229930195725 Mannitol Natural products 0.000 description 1
- 208000031888 Mycoses Diseases 0.000 description 1
- 108090000854 Oxidoreductases Proteins 0.000 description 1
- 102000004316 Oxidoreductases Human genes 0.000 description 1
- 241000592795 Paenibacillus sp. Species 0.000 description 1
- 241001148116 Paucimonas lemoignei Species 0.000 description 1
- 239000001888 Peptone Substances 0.000 description 1
- 108010080698 Peptones Proteins 0.000 description 1
- 102000045595 Phosphoprotein Phosphatases Human genes 0.000 description 1
- 108700019535 Phosphoprotein Phosphatases Proteins 0.000 description 1
- 101100121891 Pisum sativum SBEI gene Proteins 0.000 description 1
- 229920001397 Poly-beta-hydroxybutyrate Polymers 0.000 description 1
- 229920000331 Polyhydroxybutyrate Polymers 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000589516 Pseudomonas Species 0.000 description 1
- 241000218935 Pseudomonas azotoformans Species 0.000 description 1
- 241000589774 Pseudomonas sp. Species 0.000 description 1
- LCTONWCANYUPML-UHFFFAOYSA-M Pyruvate Chemical compound CC(=O)C([O-])=O LCTONWCANYUPML-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 244000088415 Raphanus sativus Species 0.000 description 1
- 235000006140 Raphanus sativus var sativus Nutrition 0.000 description 1
- 241000589157 Rhizobiales Species 0.000 description 1
- PYMYPHUHKUWMLA-LMVFSUKVSA-N Ribose Natural products OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O)C=O PYMYPHUHKUWMLA-LMVFSUKVSA-N 0.000 description 1
- 240000004808 Saccharomyces cerevisiae Species 0.000 description 1
- 241000831652 Salinivibrio sharmensis Species 0.000 description 1
- 241000881765 Serratia ficaria Species 0.000 description 1
- 240000003768 Solanum lycopersicum Species 0.000 description 1
- 241001136276 Sphingobacterium multivorum Species 0.000 description 1
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 1
- 241000186986 Streptomyces anulatus Species 0.000 description 1
- 102220470366 Thymosin beta-10_F30A_mutation Human genes 0.000 description 1
- 108010046334 Urease Proteins 0.000 description 1
- 240000008042 Zea mays Species 0.000 description 1
- 235000005824 Zea mays ssp. parviglumis Nutrition 0.000 description 1
- 235000002017 Zea mays subsp mays Nutrition 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- HMFHBZSHGGEWLO-UHFFFAOYSA-N alpha-D-Furanose-Ribose Natural products OCC1OC(O)C(O)C1O HMFHBZSHGGEWLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-PHYPRBDBSA-N alpha-D-galactose Chemical compound OC[C@H]1O[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-PHYPRBDBSA-N 0.000 description 1
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- PYMYPHUHKUWMLA-WDCZJNDASA-N arabinose Chemical compound OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)C=O PYMYPHUHKUWMLA-WDCZJNDASA-N 0.000 description 1
- PYMYPHUHKUWMLA-UHFFFAOYSA-N arabinose Natural products OCC(O)C(O)C(O)C=O PYMYPHUHKUWMLA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000721 bacterilogical effect Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- SRBFZHDQGSBBOR-UHFFFAOYSA-N beta-D-Pyranose-Lyxose Natural products OC1COC(O)C(O)C1O SRBFZHDQGSBBOR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 210000000941 bile Anatomy 0.000 description 1
- 239000001058 brown pigment Substances 0.000 description 1
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 description 1
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000003833 cell viability Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000004737 colorimetric analysis Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- IQFVPQOLBLOTPF-HKXUKFGYSA-L congo red Chemical compound [Na+].[Na+].C1=CC=CC2=C(N)C(/N=N/C3=CC=C(C=C3)C3=CC=C(C=C3)/N=N/C3=C(C4=CC=CC=C4C(=C3)S([O-])(=O)=O)N)=CC(S([O-])(=O)=O)=C21 IQFVPQOLBLOTPF-HKXUKFGYSA-L 0.000 description 1
- 235000005822 corn Nutrition 0.000 description 1
- 239000012531 culture fluid Substances 0.000 description 1
- 208000031513 cyst Diseases 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- WPUMTJGUQUYPIV-JIZZDEOASA-L disodium (S)-malate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C(=O)[C@@H](O)CC([O-])=O WPUMTJGUQUYPIV-JIZZDEOASA-L 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 229910052876 emerald Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010976 emerald Substances 0.000 description 1
- 229940093496 esculin Drugs 0.000 description 1
- XHCADAYNFIFUHF-TVKJYDDYSA-N esculin Chemical compound O[C@@H]1[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@H]1OC(C(=C1)O)=CC2=C1OC(=O)C=C2 XHCADAYNFIFUHF-TVKJYDDYSA-N 0.000 description 1
- AWRMZKLXZLNBBK-UHFFFAOYSA-N esculin Natural products OC1OC(COc2cc3C=CC(=O)Oc3cc2O)C(O)C(O)C1O AWRMZKLXZLNBBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000002534 ethynyl group Chemical group [H]C#C* 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 229920000912 exopolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 1
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 1
- 230000035558 fertility Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 230000000855 fungicidal effect Effects 0.000 description 1
- 229930182830 galactose Natural products 0.000 description 1
- 239000008273 gelatin Substances 0.000 description 1
- 229920000159 gelatin Polymers 0.000 description 1
- 235000019322 gelatine Nutrition 0.000 description 1
- 235000011852 gelatine desserts Nutrition 0.000 description 1
- IXORZMNAPKEEDV-UHFFFAOYSA-N gibberellic acid GA3 Natural products OC(=O)C1C2(C3)CC(=C)C3(O)CCC2C2(C=CC3O)C1C3(C)C(=O)O2 IXORZMNAPKEEDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 229940050410 gluconate Drugs 0.000 description 1
- 235000001727 glucose Nutrition 0.000 description 1
- 235000021312 gluten Nutrition 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 239000000122 growth hormone Substances 0.000 description 1
- 239000003630 growth substance Substances 0.000 description 1
- 210000004209 hair Anatomy 0.000 description 1
- 239000004009 herbicide Substances 0.000 description 1
- 229910052588 hydroxylapatite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 description 1
- PZOUSPYUWWUPPK-UHFFFAOYSA-N indole Natural products CC1=CC=CC2=C1C=CN2 PZOUSPYUWWUPPK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RKJUIXBNRJVNHR-UHFFFAOYSA-N indolenine Natural products C1=CC=C2CC=NC2=C1 RKJUIXBNRJVNHR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002475 indoles Chemical class 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 238000011081 inoculation Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000001665 lethal effect Effects 0.000 description 1
- 229940057995 liquid paraffin Drugs 0.000 description 1
- 229940049920 malate Drugs 0.000 description 1
- BJEPYKJPYRNKOW-UHFFFAOYSA-N malic acid Chemical compound OC(=O)C(O)CC(O)=O BJEPYKJPYRNKOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000594 mannitol Substances 0.000 description 1
- 235000010355 mannitol Nutrition 0.000 description 1
- 230000000877 morphologic effect Effects 0.000 description 1
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 1
- 150000002826 nitrites Chemical class 0.000 description 1
- 239000006916 nutrient agar Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 1
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 description 1
- 230000001717 pathogenic effect Effects 0.000 description 1
- 230000007918 pathogenicity Effects 0.000 description 1
- XYJRXVWERLGGKC-UHFFFAOYSA-D pentacalcium;hydroxide;triphosphate Chemical compound [OH-].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O XYJRXVWERLGGKC-UHFFFAOYSA-D 0.000 description 1
- 235000019319 peptone Nutrition 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- 150000003016 phosphoric acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 1
- 230000008121 plant development Effects 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- -1 polyhexamethylene guanidine Polymers 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 235000018102 proteins Nutrition 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000011514 reflex Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000005070 ripening Effects 0.000 description 1
- 235000012045 salad Nutrition 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 238000012163 sequencing technique Methods 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 235000019265 sodium DL-malate Nutrition 0.000 description 1
- 239000001394 sodium malate Substances 0.000 description 1
- 239000000600 sorbitol Substances 0.000 description 1
- 235000010356 sorbitol Nutrition 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 1
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 1
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 1
- KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-L succinate(2-) Chemical compound [O-]C(=O)CCC([O-])=O KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 150000003464 sulfur compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000012085 test solution Substances 0.000 description 1
- 231100000167 toxic agent Toxicity 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 1
- 239000012137 tryptone Substances 0.000 description 1
- 239000007160 ty medium Substances 0.000 description 1
- 230000017260 vegetative to reproductive phase transition of meristem Effects 0.000 description 1
- 230000001018 virulence Effects 0.000 description 1
- 239000011782 vitamin Substances 0.000 description 1
- 235000013343 vitamin Nutrition 0.000 description 1
- 229940088594 vitamin Drugs 0.000 description 1
- 229930003231 vitamin Natural products 0.000 description 1
- 238000004383 yellowing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
- C12N1/20—Bacteria; Culture media therefor
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01N—PRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
- A01N63/00—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing microorganisms, viruses, microbial fungi, animals or substances produced by, or obtained from, microorganisms, viruses, microbial fungi or animals, e.g. enzymes or fermentates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
- C12N1/20—Bacteria; Culture media therefor
- C12N1/205—Bacterial isolates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12R—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES C12C - C12Q, RELATING TO MICROORGANISMS
- C12R2001/00—Microorganisms ; Processes using microorganisms
- C12R2001/01—Bacteria or Actinomycetales ; using bacteria or Actinomycetales
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Zoology (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Virology (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Agronomy & Crop Science (AREA)
- Pest Control & Pesticides (AREA)
- Plant Pathology (AREA)
- Dentistry (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
Abstract
Изобретение относится к сельскохозяйственной микробиологии и биотехнологии. Применение штамма бактерии Azospirillum zeae OPN-14, депонированного во Всероссийской коллекции промышленных микроорганизмов под номером ВКПМ В-12542, в качестве биологического агента с рост-стимулирующей активностью по отношению к растениям. Изобретение обеспечивает стимуляцию роста и повышение продуктивности растений. 9 табл., 3 пр.
Description
Изобретение относится к сельскохозяйственной микробиологии и биотехнологии, касается биологических средств для стимуляции роста растений и повышения их продуктивности и представляет собой один из аспектов применения бактерии Azospirillum zeae штамма OPN-14, депонированного во Всероссийской Коллекции Промышленных Микроорганизмов под номером В-12542. Благодаря выраженной рост-стимулирующей активности, устойчивости к некоторым химическим пестицидам и способности длительное время сохранять жизнеспособность и биологическую активность при хранении в виде жидкой культуры, штамм может быть использован в качестве основы микробиологического препарата со свойствами регулятора роста и биоудобрения.
При использовании микроорганизмов в качестве средств для обработки сельскохозяйственных культур конечной целью является повышение продуктивности растений и улучшение качества получаемой продукции. В связи с этим при скрининге микробиологических агентов наличие у них способности стимулировать рост растений оказывается одним из важнейших критериев для оценки перспективности их применения, поскольку именно стимуляция роста является интегральным показателем эффективности комплексной «полезной» биологической активности микроорганизма.
Принято считать, что усиление роста растений при воздействии микроорганизмов в основном происходит благодаря продукции последними стимулирующих веществ, таких как фитогормоны, и улучшению минерального питания растений за счет фиксации молекулярного азота и повышения доступности для растений элементов питания, находящихся в почве. Кроме того, уменьшение стрессовой нагрузки на растения, в том числе, снижение заболеваемости, повышение устойчивости к неблагоприятным воздействиям, деградация токсичных веществ в среде обитания под влиянием микроорганизмов также косвенно способствует лучшему росту и большей продуктивности.
Предложено и запатентовано множество различных штаммов микроорганизмов для использования в производстве биопрепаратов в качестве основных действующих агентов. Однако большинство работ посвящено созданию решений для защиты растений от фитопатогенов, и гораздо меньшее внимание уделяется микроорганизмам, для которых более хорошо выраженной является непосредственная рост-стимулирующая активность.
Известны штаммы микроорганизмов, непосредственно стимулирующие рост и способствующие повышению продуктивности растений, такие как Pseudomonas putida ВКПМ В-4308 (Патент РФ №2051586, опубл. 10.01.1996), Pseudomonas lemoignei ВКМ В-6615 (Патент РФ №2121271, опубл. 10.11.1998), Streptomyces chrysomallus Р-21 (Патент РФ №2226214, опубл. 27.03.2004), Bacillus subtilis 8А (Патент РФ №2495119, опубл. 10.10.2013), Serratia ficaria ВКПМ В-11403 (Патент РФ №2545398, опубл. 27.03.2015), Bacillus pumilus А1.5 (Патент РФ №2551968, опубл. 10.06.2015), Bacillus atrophaeus ВКПМ В-11474 (Патент РФ №2570624, опубл. 10.12.2015), Bacillus cereus 875 TS (Патент РФ №2624032, опубл. 30.06.2017). Однако ни для одного из перечисленных штаммов не указаны возможные механизмы прямой стимуляции роста растений, что не позволяет делать уверенные прогнозы относительно эффективности их применения в различных условиях и на различных культурах.
Известен штамм дрожжей Exophiala nigrum А-26 (Патент РФ №2103872, опубл. 10.02.1998), стимулирующий рост растений за счет продукции фитогормонов цитокининов и индолил-3-уксусной кислоты (ИУК). Известен штамм бактерий Azotobacter vinelandii ИБ-1 (Патент РФ №2224791, опубл. 27.02.2004), который стимулирует рост растений за счет продуцирования гормонов роста - цитокининов. Известен штамм бактерий Bacillus spp. KR-083 (Патент РФ №2295562, опубл. 20.03.2007), обладающий способностью фиксировать молекулярный азот, что должно способствовать улучшению минерального питания растений и обеспечивать их лучший рост. Известен штамм Pseudomonas putida ВКМ В-1743Д (Патент СССР №1805849), для которого механизмом прямой стимуляции роста растений является способность штамма растворять минеральные фосфаты, в частности, гидроксилапатит. Известен штамм бактерий Bacillus mucilaginosus ВКПМ В-5987 для получения бактериального удобрения и экзополимера (Патент РФ №2081867, опубл. 20.06.1997), обладающий не только способностью растворять труднодоступные соединения фосфора, но и увеличивать содержание фосфора в биомассе растений. Известен штамм Bacillus mucilaginosus Вас-10 (Патент РФ №2289621, опубл. 20.12.2006), совместимый с некоторыми химическими пестицидами и способный трансформировать нерастворимые соединения фосфора и калия, что должно способствовать улучшению минерального питания растений и обеспечивать их лучший рост. Известны фосфатрастворяющие штаммы Acinetobacter species ГКПМ-Оболенск В-6645 (Патент РФ №2451068, опубл. 20.05.2012) и Pseudomonas species ГКПМ-Оболенск В-6646 (Патент РФ №2451069, опубл. 20.05.2012), проявляющие высокую фосфат-мобилизующую активность.
Общим недостатков описанных изобретений является то, что у микроорганизмов выявлен лишь один механизм прямой стимуляции роста, что ограничивает их применение в качестве стимуляторов роста растений.
Известен штамм Bacillus megaterium ВКМ В-2357Д (Патент РФ №2327737, опубл. 27.06.2008), мобилизующий фосфор и кремний из объектов литосферы, устойчивый к полигексаметиленгуанидину, продуцирующий ИУК и гиббереллины.
Известен штамм бактерий Paenibacillus sp. ВКМ В-2823Д (Патент РФ №2539738, опубл. 27.01.2015), продуцирующий цитокинины, способный к переводу малорастворимых фосфатов в растворимые формы и обладающий нитрогеназной активностью.
Однако авторами не приведены какие-либо сведения о влиянии этих бактерий на рост и продуктивность растений.
Известна ассоциация штаммов бактерий Bacillus subtilis K-4, Bacillus subtilis Ве-12, Bacillus amyloliquefaciens 30-40 (Патент РФ №2314693, опубл. 20.01.2008), в которой штамм В. amyloliquefaciens 30-40 проявляет азотфиксирующую активность, а штамм В. subtilis Ве-12 переводит нерастворимые соединения фосфорной кислоты в растворенное состояние. Однако ничего неизвестно о способности этих двух штаммов стимулировать рост растений по-отдельности, а также о стабильности ассоциации в естественных условиях.
Известен биопрепарат для стимуляции роста и защиты растений от болезней, повышения урожайности и почвенного плодородия на основе штамма Bacillus amyloliquefaciens ВКПМ В-11008 (Патент РФ №2478290, опубл. 10.04.13). Рост-стимулирующий эффект обеспечивается способностью к растворению малорастворимых фосфорсодержащих веществ в почве и способностью фиксировать атмосферный азот.
Известен штамм Pseudomonas azotoformans F30A (Патент РФ №2550268, опубл. 10.05.2015) для улучшения всхожести и роста растений, который проявляет способность фиксировать молекулярный азот, мобилизовать труднорастворимые соединения фосфора, повышать доступность для растений соединений серы.
Известен штамм бактерий Bacillus megaterium 501 GR, применяемый в качестве полифункционального средства для растениеводства, обладающего одновременно ростостимулирующим эффектом, улучшающего фосфорное питание растений, способствующего повышению их продуктивности, защиты растений от корневых грибных болезней, а также способствующего биоремедиации загрязненных пестицидами почв (Патент РФ №2558291, опубл. 27.07.2015).
Однако в описанных случаях прямая стимуляция роста растений при воздействии бактерий обеспечивается только улучшением минерального питания, что ограничивает возможности применения штаммов.
Известен штамм бактерий Azotobacter vinelandii ИБ 4 для получения биопрепарата для борьбы с корневыми гнилями пшеницы и повышения количества и качества урожая (Патент РФ №2245918, опубл. 10.02.2005), которое обусловлено наличием у штамма достаточно высокой нитрогеназной активности и продукцией цитокининов.
Известен штамм Azotobacter chroococcum ВКПМ В-9029, устойчивый к действию некоторых пестицидов, используемый для получения биологического препарата, предназначенного для увеличения урожайности сельскохозяйственных культур и повышения их устойчивости к различным заболеваниям (Патент РФ №2289620, опубл. 20.12.2006). Штамм обладает нитрогеназной активностью и продуцирует ИУК.
Известен штамм Sphingobacterium multivorum ВКПМ В-103 85, используемый для получения бактериального удобрения под томаты и огурцы (Патент РФ, №2458119, опубл. 10.08.2012). Штамм синтезирует ИУК, витамины, проявляет нитрогеназную активность, что способствует повышению продуктивности растений.
Известен штамм азотфиксирующих бактерий Pseudomonas sp. ИБ-4 для получения препарата против заболеваний пшеницы и повышения урожайности (Патент РФ №2529958, опубл. 10.10.2014). Штамм обладает высокой ростстимулирующей активностью за счет фиксации молекулярного азота и продукции цитокининов.
Общим недостатком указанных изобретений является малый спектр растений, отзывчивых на обработку описанными микроорганизмами.
Из уровня техники известен штамм Azospirillum zeae OPN-14, являющийся основой препарата Органит Н благодаря своей способности к фиксации атмосферного азота (Пожарский В.Г., Боканча И.Н., 2016). Однако более детальное исследование свойств штамма позволило нам обнаружить у него ярко выраженную рост-стимулирующую активность, а также такие важные свойства, как устойчивость к ряду химических пестицидов и сохранение жизнеспособности и биологической активности при длительном хранении в виде жидкой культуры, что существенно расширяет возможности практического применения этого микроорганизма.
Задачей заявленного изобретения является расширение возможностей применения природного штамма Azospirillum zeae OPN-14, депонированного во Всероссийской Коллекции Промышленных Микроорганизмов под номером В-12542, за счет его использования в качестве активного стимулятора ростовых процессов в растениях.
Эта задача решается благодаря выявлению у этого микроорганизма способности стимулировать рост растений и повышать их продуктивность, важным механизмом реализации которой является проявление штаммом фитогормон-подобной активности. С точки зрения практического использования существенными свойствами этой бактерии также являются устойчивость к ряду химических пестицидов и, следовательно, возможность применения в составе баковых смесей с этими препаратами, и сохранение жизнеспособности и рост-стимулирующей активности при длительном хранении жидкой культуры.
Штамм Azospirillum zeae OPN-14 был выделен нами с поверхности корней кукурузы. Видовая принадлежность культуры была определена на основании результатов секвенирования гена 16S рРНК во ФГУП ГосНИИГенетика. Он имеет следующие характеристики.
Культурально-морфологические признаки.
Клетки представляют собой короткие прямые палочки, по Граму окрашиваются отрицательно. Обладают характерным винтообразным движением. Внутри клеток накапливаются гранулы поли-β-гидроксибутирата.
На среде АТСС 838 (состав, г/л: KH2PO4 - 0,4; K2HPO4 - 0,1; MgSO4⋅7H2O - 0,2; NaCl - 0,1; СаС12 - 0,02; FeCl3 - 0,01; Na2MoO4⋅2H2O - 0,002; малат натрия - 5,0; дрожжевой экстракт - 0,05; глюкоза - 5,0; агар бактериологический - 20,0; вода дистиллированная - до 1 л; рН 7,0) через 48 часов после посева образует округлые выпуклые глянцевые прозрачные бесцветные колонии с ровным краем без выделенного центра диаметром 1-2 мм.
На картофельном агаре (КА, состав: отвар из 200 г очищенного картофеля объемом 1 л, полученный на водопроводной воде, с добавлением 20 г агара; рН 7,0) через тот же промежуток времени формирует округлые, слабо выпуклые полупрозрачные колонии с ровным или фестончатым краем без выделенного центра диаметром 2-8 мм, имеющие слабый розоватый оттенок. Со временем колонии становятся непрозрачными, а розовый цвет - более выраженным.
При инкубации на среде с конго красным аккумулирует краситель с образованием через 2 суток плотных, непрозрачных, мелких (около 1 мм в диаметре) ярко алых колоний.
Физиолого-биохимические свойства:
Микроаэрофил. На полужидких средах в подповерхностном слое образует характерное кольцо.
Растет в диапазоне температур от +15 до 39°С с оптимумом 30°С. Способен расти на среде с 1% желчи, но не с 3% NaCl.
Продуцирует оксидазу, каталазу, уреазу, фосфатазу, L-аспарагиназу. Индол и флуоресцирующие пигменты не образует. Осуществляет редукцию нитратов до нитритов и свободного азота. Хорошо растет на органических кислотах. В качестве единственного источника углерода и энергии использует сукцинат, малат, лактат, пируват, глюконат, цитрат, глицерин, маннит, сорбит, глюкозу, фруктозу, галактозу, арабинозу и рибозу. Гидролизует эскулин, но не желатину и крахмал. Ферментирует глюкозу и фруктозу в анаэробных условиях.
Штамм A. zeae OPN-14 способен фиксировать атмосферный азот, о чем свидетельствует нитрогеназная активность, выявляемая ацетиленовым методом (Mehnaz, S., Lazarovits, G., 2006). Активность этого фермента при росте на бактерий на среде АТСС 838 составляет 1269±65 нМ С2Н4/ч × мг сухой клеточной биомассы.
Штамм хранится при 3-8°С в пробирках под ватно-марлевыми пробками со скошенным КА или средой АТСС 838 под вазелиновым маслом, которое наливается в пробирки по истечении трех-четырех суток роста культуры. В таких условиях срок хранения штамма без пересева составляет не менее 6 месяцев. Для многолетнего хранения (не менее трех лет) клетки штамма подвергают глубокой заморозке, до -85°С; в качестве питательных сред при этом используют картофельный отвар или среду АТСС 838 с добавлением глицерина в количестве 15-20%.
В качестве сред для размножения используют картофельный агар, модифицированную среду АТСС 838, питательный агар (состав, г/л: пептон ферментативный - 20,0; хлорид натрия - 5,0, агар - 20,0; вода водопроводная - до 1 л; рН 7,0); среду TY (состав, г/л: триптон - 6,0; дрожжевой экстракт -3,0; хлорид кальция - 0,38; агар - 20,0; вода дистиллированная - до 1 л; рН 7,0)
Для ферментации в качестве питательной среды используют картофельный отвар. Время культивирования в ферментере составляет 36-48 часов. Количество КОЕ составляет 1-2×109 в 1 мл.
Исследование патогенности заявляемого штамма для теплокровных животных были проведены в ГБОУ ВПО Башкирском государственном медицинском университете, в результате которых было получено заключение о том, что по показателям вирулентности, диссеминации, токсичности и токсигенности штамм A. zeae OPN-14 не патогенен для теплокровных животных и удовлетворяет требованиям, предъявляемым к промышленным микроорганизмам.
Эффективность штамма в качестве биологического агента с ярко выраженной рост-стимулирующей активностью по отношению к растениям определяется в значительной степени наличием у него фитогормон-подобной активности.
Изменение содержания фитогормонов в растительных тканях представляется одним из наиболее действенных механизмов стимуляции роста растений микроорганизмами. В первую очередь следует отметить, что способность микроорганизмов синтезировать классические стимуляторы роста растений, такие как ауксины, цитокинины и гиббереллины, хорошо известна. Так, при глубинном культивировании A. zeae OPN-14 в культуральной жидкости происходит накопление индольных соединений, выявляемых колориметрическим методом с помощью реагента Сальковского, в количестве от 32 до 46 мкг/мл в зависимости от состава питательной среды и титра культуры.
Для более достоверной оценки вклада фитогормонов в процессы взаимодействия A. zeae OPN-14 с растениями нами были проведены биотесты, которые по возникновению (развитию) специфической физиологической реакции у целых растений или их частей позволяют судить о наличии/отсутствии и степени проявления у тестируемого микроорганизма, вещества и т.п. фитогормон-подобной активности. Для сравнения используют две группы контрольных растений (их частей): обрабатываемые водой и целевым фитогормоном. Для проведения испытаний A. zeae OPN-14 выращивали на картофельном отваре до достижения культурой титра 1-2×109 КОЕ/мл.
Определение ауксин-подобной активности. В основу биотеста положена стимуляция ауксинами растяжения колеоптилей злаков, в частности, пшеницы. Семена пшеницы замачивали в течение 18 ч в водопроводной воде, после чего высаживали в кюветы и помещали в темноту в термостат при 25°С на 2 суток. Для биотеста отбирали проростки с длиной колеоптиля 18-20 мм. Колеоптили отделяли, удаляли первый лист и помещали на миллиметровку (масштабно-координатную чертежную бумагу) так, чтобы отсекаемая зона (5 мм) была ниже апекса на 4 мм, после чего вырезали нужные участки острым лезвием. Получившиеся полые цилиндрики временно помещали в чашку Петри с дистиллированной водой (не более чем на 3 ч). После этого 10 отрезков колеоптилей помещали в чашки Петри диаметром 3 см с 3 мл исследуемых растворов. В качестве контроля использовали дистиллированную воду и раствор ИУК в концентрации 10 мг/л. Чашки Петри помещали в темноту в термостат при 25°С на 18-20 часов, после чего измеряли длину колеоптилей. Результаты представлены в таблице 1.
Согласно приведенным данным, культура A zeae OPN-14 при разведении в 10 раз проявляет стимулирующую активность, подобную и сопоставимую с воздействием ИУК. Концентрированная культура ингибировала рост растяжением, в то время как разбавленная в 100 раз - все еще стимулировала рост, хотя и в меньшей степени. Эти данные укладываются в рамки представлений о сильной зависимости тех или иных эффектов фитогормонов от их концентрации.
Определение цитокинин-подобной активности. В основе биотеста лежит способность цитокининов задерживать пожелтение срезанных листьев. О действии цитокининов на листья судят по содержанию в них хлорофилла, которое коррелирует с содержанием белка и отражает общее состояние листьев.
Растения ячменя выращивали в нестерильной почве в кюветах на светоплощадке. Когда первый лист после появления всходов достигал максимального размера (около 14 дней) его срезали и, отступив 2 см от основания листовой пластинки, отсекали фрагмент длиной 2 см. В чашки Петри на фильтровальную бумагу, смоченную 3 мл исследуемых растворов, раскладывали по 9 отрезков. В качестве контрольных растворов использовали дистиллированную воду и раствор 6-бензиламинопурина (БАП) в концентрации 10 мг/л. Чашки Петри с отрезками листьев помещали в кюветы, на дно которых наливали воду, и закрывали сверху стеклом для поддержания оптимальной влажности. Кюветы ставили под люминесцентные лампы на круглосуточный свет (25000 люкс) на 7 дней.
Для определения содержания хлорофилла по три отрезка из одной и той же чашки взвешивали, помещали на 1 час в морозильную камеру, после чего заливали 80%-ным этанолом из расчета 1:30, закрывали пробками и оставляли на 7 дней в темноте для экстракции хлорофилла. После этого определяли оптическую плотность полученных вытяжек при длине волны 650 нм; по полученным данным судили о сохранности хлорофилла в отрезках листьев опытных растений по сравнению с контролем. Результаты приведены в таблице 2.
Таким образом, можно сделать вывод, что A. zeae OPN-14 проявляет высокую цитокинин-подобную активность.
Определение гиббереллин-подобной активности. Биотест проводили на гипокотилях проросших семян салата сорта Берлинский желтый. Семена салата проращивали в течение суток при комнатной температуре и постоянном освещении, а затем двое суток в термостате при 24° в темноте. Затем отбирали одинаковые проростки 5-6 мм длиной и помещали по 10 штук в чашки Петри на агар корнями к центру и накрывали корни отрезками фильтровальной бумагой. Испытуемые растворы наносили на точку роста проростков. В качестве контроля использовали дистиллированную воду и раствор гибберелловой кислоты (ГК3) в концентрации 10 мг/л. Чашки закрывали и помещали на 2 суток в условия постоянного искусственного освещения при комнатной температуре. Об активности растворов судили по изменению длины гипокотилей. Результаты представлены в таблице 3.
Согласно данным таблицы, культура штамма A. zeae OPN-14 при разбавлении в 10 раз проявляет очень слабый гиббереллин-подобный эффект.
Таким образом, можно заключить, что A. zeae OPN-14 обладает комплексной стимулирующей фитогормон-подобной активностью по отношению к растениям. Следует отметить, полученные результаты не обязательно являются свидетельством того, что заявляемый штамм продуцирует все рассмотренные типы фитогормонов. Но они указывают на то, что растения могут отзываться на обработку A. zeae OPN-14 так же, как и на обработку этими фитогормонами, т.е. активацией и усилением ростовых процессов.
Для эффективной реализации A. zeae OPN-14 рост-стимулирующей активности по отношению к растениям, необходимым условием является успешная колонизация этими бактериями их экологической ниши на корнях растений. Этому могут препятствовать различные факторы, в частности, летальное воздействие токсичных агентов, в роли которых в сельскохозяйственной практике чаще всего выступают пестициды.
Нами была проведена оценка выживаемости штамма A. zeae OPN-14 в рабочих растворах некоторых фунгицидов и гербицидов. Для этого готовили рабочие растворы пестицидов согласно инструкциям производителей, в которые добавляли жидкую культуру штамма A. zeae OPN-14, полученную на картофельном отваре. В контрольном варианте ту же культуру штамма добавляли в стерильную водопроводную воду. Оценку жизнеспособности клеток проводили через 4 часа после внесения бактерий в рабочие растворы пестицидов. Результаты представлены в таблице 4.
Согласно приведенным данным, в рабочих растворах многих исследованных пестицидов штамм сохраняет жизнеспособность не хуже, чем в воде. Устойчивость A. zeae OPN-14 к химическим пестицидам не только делает возможным их совместное применение в баковых смесях, но и в случае использования фунгицидов обеспечивает преимущество азоспириллам за счет угнетения жизнедеятельности конкурентов. Однако при использовании этого микроорганизма следует тщательно подбирать химические средства защиты растений.
Помимо наличия и проявления полезных свойств, для микроорганизмов, являющихся потенциальными активными агентами биологических препаратов, актуальной остается проблема их низкой жизнеспособности в составе этих препаратов при длительном хранении и применении в неоптимальных условиях. Это является серьезным препятствием для масштабного промышленного применения неспорообразующих бактерий в составе биопрепаратов. Для представителей рода Azospirillum известна способность к длительному сохранению жизнеспособности в составе жидких культур (Кушнерук М.А. с соавт., 2014; Sadasivan L., Neyra С.А., 1987). Для жидкой культуры A. zeae OPN-14 также было показано, что титр живых бактериальных клеток сохраняется практически неизменным как минимум в течение года с момента получения жидкой культуры. Кроме того, рост-стимулирующая активность в процессе хранения полностью сохраняется, что было подтверждено экспериментально. Для этого семена редиса сорта Ранний Красный замачивали в течение двух часов в жидкой культуре A. zeae OPN-14, разбавленной в 10 раз для получения титра порядка 108 КОЕ/мл. После этого семена раскладывали в чашки Петри диаметром 10 см на смоченную дистиллированной водой фильтровальную бумагу и проращивали в темноте при температуре 23°С в течение трех суток, после чего измеряли длину главного корня проростков. Данные представлены в таблице 5.
Также было отмечено усиленное образование корневых волосков во всех опытных вариантах по сравнению с контролем. Таким образом, можно заключить, что A. zeae OPN-14 может быть основой промышленно выпускаемого биопрепарата не только благодаря своей биологической активности, но и с точки зрения технологичности и удобства применения.
Изобретение иллюстрируется, но не ограничивается, следующими примерами.
Пример 1. Оценка стимулирующего воздействия A. zeae OPN-14 на рост гороха в вегетационном эксперименте.
Семена гороха сорта Алтайский изумруд без видимых дефектов разделяли на две пробы по 30 г. Одну из них обрабатывали полусухим способом жидкой культурой A. zeae OPN-14, разбавленной до титра порядка 108 КОЕ/мл, а вторую - контрольную - стерильной водопроводной водой. Емкости с семенами прикрывали крышкой и оставляли в темном месте при комнатной температуре на сутки.
На следующий день производили посадку семян по 15 штук в пластиковые кюветы, заполненные почвой. Перед посадкой почву тщательно рыхлили и увлажняли до полной влагоемкости. Растения выращивали на светоплощадке при температуре 24-25°С и продолжительности светлого времени суток 16 часов. Полив осуществляли водопроводной водой по мере необходимости. Через 14 суток растения извлекали из кювет, освобождали от почвы и определяли длину и сырую массу корней и побегов. Кроме того, в листьях определяли суммарное содержание хлорофилла. Результаты представлены в таблицах 6 и 7.
Приведенные данные свидетельствуют, что рост-стимулирующее воздействие A. zeae OPN-14 начинает проявляться уже на ранних этапах роста и развития растений.
Пример 2. Оценка влияния A. zeae OPN-14 на продуктивность растений подсолнечника в мелкоделяночном эксперименте.
Эксперимент проводили на подсолнечнике сорта Флагман в Краснодарском крае в период с апреля по сентябрь 2016 года на экспериментальной базе ВНИИБЗР. Метеоусловия вегетационного периода оказались такими, что период от посева до фазы 6-8 листьев был оптимальным по температуре, влажности воздуха, а также по количеству осадков. Зато в период интенсивного роста растений, цветения и формирование урожая, начиная со второй декады июня, резкое повышение среднесуточных температур и снижение влажности воздуха, особенно в июле и августе, существенно повлияло на ростовые и формообразовательные процессы у растений подсолнечника.
В процессе вегетации растения дважды обрабатывали A. zeae OPN-14 посредством опрыскивания. Первое опрыскивание было проведено в фазу 3-5 листьев, второе - в фазу «звездочка». Варианты опыта были следующими: 1) контроль - растения обрабатывали водой; 2) жидкая культура A zeae OPN-14 с нормой расхода 2 л/га; 3) жидкая культура A. zeae OPN-14 с нормой расхода 1 л/га; 4) жидкая культура A zeae OPN-14 с нормой расхода 0,2 л/га. Во всех случаях расход рабочего раствора был 300 л/га.
Учет структуры урожая был проведен в фазу полного созревания. С каждого варианта отбирали по 40 растений; с каждой делянки срезали корзинки и обмолачивали их на комбайне. Массу семян с делянки определяли с точностью до 5,0 г. С каждой повторности отбирали по 250 г семян в одну смешанную пробу для последующего анализа. Результаты представлены в таблице 8.
Таким образом, заявляемый штамм обеспечивает существенное повышение урожайности подсолнечника.
Пример 3. Оценка влияния A. zeae OPN-14 на продуктивность растений яровой пшеницы в полевом эксперименте.
Исследования проводились на опытном поле лаборатории разработки систем защиты зерновых культур Технологического центра по земледелию Московского НИИСХ «Немчиновка» на посевах яровой пшеницы сорта Любава. Схема опыта:
1. Контроль. Фон N64P64K64
2. Фон (NPK)64 + жидкая культура A. zeae OPN-14 с титром 109 КОЕ/мл. Предпосевная обработка за 24 часа до посева, расход микробной культуры - 1,0 л/т, расход рабочего раствора - 10 л/т. Опрыскивание вегетирующих растений - в фазе кущения - выхода в трубку, расход микробной культуры - 1,0 л/га, расход рабочего раствора - 300 л/га.
3. Фон (NPK)64 + жидкая культура A. zeae OPN-14 с титром 109 КОЕ/мл. Предпосевная обработка за 24 часа до посева, расход микробной культуры - 1,0 л/т, расход рабочего раствора - 10 л/т. Опрыскивание вегетирующих растений - в фазе кущения - выхода в трубку, расход микробной культуры - 2,0 л/га, расход рабочего раствора - 300 л/га.
4. Фон (NPK)64 + жидкая культура A. zeae OPN-14 с титром 109 КОЕ/мл. Предпосевная обработка за 24 часа до посева, расход микробной культуры - 1,0 л/т, расход рабочего раствора - 10 л/т. Опрыскивание вегетирующих растений - в фазе кущения - выхода в трубку, расход микробной культуры - 3,0 л/га, расход рабочего раствора - 300 л/га. Площадь опытных делянок 100 м2, учетная площадь - 50 м2; повторность - четырехкратная.
Следует отметить, что семена, помимо культуры микроорганизмов, были также протравлены препаратом Винцит Форте в дозе 1,0 л/т, а опрыскивание вегетирующих растений проводили совместно с фунгицидом Альто Супер в дозе 0,5 л/га. Результаты проведенных исследований приведены в таблице 9.
Следует отметить, что предпосевная обработка семян яровой пшеницы жидкой культурой A. zeae OPN-14 также способствовала повышению полевой всхожести от 7 до 10%, при этом всходы появились на 2 дня раньше, чем в контроле. В процессе вегетации у обработанных вариантов наблюдался более интенсивный рост стеблей. Опрыскивание вегетирующих растений поспособствовало увеличению количества продуктивных стеблей.
Также важно отметить, что при одинаковом количестве зерен в главном колосе в контрольном и опытных вариантах, их масса при обработке жидкой культурой A. zeae OPN-14 превышала контрольное значение. Обработка азоспириллами оказала заметное положительное влияние и на массу 1000 зерен.
В результате наблюдалось существенное повышение урожайности яровой пшеницы во всех вариантах обработки жидкой культурой A. zeae OPN-14. Кроме того, в зерне обработанных вариантов увеличилось содержание белка и клейковины - важнейших показателей для определения классности зерна.
Таким образом, технический результат заявляемого изобретения - стимуляция роста и повышение продуктивности сельскохозяйственных растений. Он достигается тем, что для обработки растений используется штамм бактерии A. zeae OPN-14, обладающий ярко выраженной рост-стимулирующей активностью за счет проявления фитогормон-подобного действия на растения и улучшения их минерального питания благодаря фиксации молекулярного азота, при этом устойчивый к некоторым химическим пестицидам и способный длительное время сохранять жизнеспособность и биологическую активность при хранении в виде жидкой культуры.
Использованная литература
1. Пожаский В.Г., Боканча И.Н. (2016). Биотехнологии - платформа будущего. Аграрный журнал «Рынок АПК». №8 (154). С.44-45.
2. Mehnaz, S. & Lazarovits, G. (2006). Inoculation effects of Pseudomonas putida, Gluconacetobacter azotocaptans and Azospirillum lipoferum on corn plant growth under green house conditions. Microb. Ecol. 51, 326-335.
3. Кушнерук M.A., Славкина E.A., Старичкова Н.И., Антонюк Л.П. (2014) Особенности выживания ризобактерии Azospirillum brasilense Sp245 в жидкой культуре при больших сроках хранения. Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия Химия. Биология. Экология. Вып.1, Т. 14. С.54-59.
4. Sadasivan L., Neyra С.А. (1987). Cyst production and brown pigment formation in aging cultures of Azospirillum brasilense ATCC 29145. J. Bacteriol. 169, 1670-1677.
Claims (1)
- Применение штамма бактерии Azospirillum zeae OPN-14, депонированного во Всероссийской коллекции промышленных микроорганизмов под номером ВКПМ В-12542, в качестве биологического агента с рост-стимулирующей активностью по отношению к растениям.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018110496A RU2678755C1 (ru) | 2018-03-23 | 2018-03-23 | Биологический агент для стимуляции ростовых процессов в растениях |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018110496A RU2678755C1 (ru) | 2018-03-23 | 2018-03-23 | Биологический агент для стимуляции ростовых процессов в растениях |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2678755C1 true RU2678755C1 (ru) | 2019-01-31 |
Family
ID=65273390
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018110496A RU2678755C1 (ru) | 2018-03-23 | 2018-03-23 | Биологический агент для стимуляции ростовых процессов в растениях |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2678755C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2820245C1 (ru) * | 2023-07-03 | 2024-05-31 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова" (МГУ) | Штамм microbacterium sp. et2, стимулирующий рост злаковых культур |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EA200400309A1 (ru) * | 2001-08-13 | 2004-08-26 | Агро. Био Хангери Кфт. | Микроорганизмы для обработки почвы и способ их получения |
US20130239633A1 (en) * | 2007-06-21 | 2013-09-19 | Saturnina Halos | Stable organic-carrier-based microbial inoculants and method for producing the same |
-
2018
- 2018-03-23 RU RU2018110496A patent/RU2678755C1/ru active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EA200400309A1 (ru) * | 2001-08-13 | 2004-08-26 | Агро. Био Хангери Кфт. | Микроорганизмы для обработки почвы и способ их получения |
US20130239633A1 (en) * | 2007-06-21 | 2013-09-19 | Saturnina Halos | Stable organic-carrier-based microbial inoculants and method for producing the same |
Non-Patent Citations (4)
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2820245C1 (ru) * | 2023-07-03 | 2024-05-31 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова" (МГУ) | Штамм microbacterium sp. et2, стимулирующий рост злаковых культур |
RU2820273C1 (ru) * | 2023-07-03 | 2024-06-03 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) | Штамм paenibacillus polymyxa et3, стимулирующий рост злаковых культур |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2628411C2 (ru) | Микробные инокулянты и содержащие их композиции удобрений | |
Çakmakçi et al. | Growth promotion of plants by plant growth-promoting rhizobacteria under greenhouse and two different field soil conditions | |
US8252720B2 (en) | Use of Gluconacetobacter with reduced use of nitrogen fertilizer to improve beet crop production | |
KR101200235B1 (ko) | 신균주 로도박터 스페로이데스 daa2 및 이의 용도 | |
RU2626543C2 (ru) | Штамм бактерий Paenibacillus mucilaginosus, способ стимуляции роста и защиты растений от болезней и применение штамма бактерий Paenibacillus mucilaginosus в качестве удобрения и агента биологического контроля (противопатогенного средства) в профилактике и/или лечении заболевания растений | |
BG112709A (bg) | Бактериалният щам bacillus amyloliquefaciens subsp. plantarum bs89 като средство за повишаване на продуктивността на растенията и тяхната защита срещу болести | |
EP1180523A1 (en) | Plant activator, process for producing the same, activation method, activity promoter and method for applying the promoter | |
CN105779360A (zh) | 一种枯草芽孢杆菌及其应用 | |
RU2760289C2 (ru) | Биостимулирующая композиция для роста растений, содержашая липопептиды | |
US20190208789A1 (en) | Compositions and methods for enhancing plant growth | |
RU2690420C1 (ru) | Бактериальный стимулятор роста растений | |
CN111548948A (zh) | 一种用于盐碱地玉米茎基腐病防治的微生物菌剂jf及其制备方法 | |
RU2678755C1 (ru) | Биологический агент для стимуляции ростовых процессов в растениях | |
Emtsev et al. | Protective effect of Klebsiella bacteria on lawn grasses under conditions of soil salinization | |
RU2736340C9 (ru) | Средство для стимуляции роста сельскохозяйственных культур | |
RU2403719C1 (ru) | Способ выращивания сахарной свеклы | |
JP4189224B2 (ja) | バチルス属に属する微生物及びそれを用いる防除剤 | |
RU2551968C2 (ru) | ШТАММ БАКТЕРИЙ Bacillus pumilus А 1.5, В КАЧЕСТВЕ СРЕДСТВА ПОВЫШЕНИЯ ПРОДУКТИВНОСТИ РАСТЕНИЙ И ИХ ЗАЩИТЫ ОТ БОЛЕЗНЕЙ, ВЫЗЫВАЕМЫХ ФИТОПАТОГЕННЫМИ МИКРООРГАНИЗМАМИ | |
ES2962935T3 (es) | Nueva cepa de Methylobacterium sp., composiciones que la comprenden, y su uso como bioestimulante y bacteria fijadora del nitrógeno endófito | |
ES2534626B1 (es) | Microorganismo con capacidad para producir compuestos que inducen respuesta sistémica en plantas y sus aplicaciones como promotor del crecimiento vegetal | |
RU2662992C1 (ru) | Способ предпосевной обработки семян сельскохозяйственных растений | |
RU2640286C1 (ru) | Способ выращивания льна-долгунца | |
KR20190012685A (ko) | 슈도모나스 나이트로리듀센스 균주 또는 이의 배양물을 유효성분으로 포함하는 식물성장 촉진용 미생물 제제 | |
RU2820273C1 (ru) | Штамм paenibacillus polymyxa et3, стимулирующий рост злаковых культур | |
RU2735432C1 (ru) | ШТАММ БАКТЕРИЙ Pseudomonas oryzihabitans - СТИМУЛЯТОР РОСТА РАСТЕНИЙ В ЗАСУШЛИВЫХ АГРОЭКОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ |