RU2777194C1 - Комплексный биопрепарат для оптимизации минерального питания растений, защиты от фитопатогенов, повышения продуктивности и способ получения этого биопрепарата - Google Patents
Комплексный биопрепарат для оптимизации минерального питания растений, защиты от фитопатогенов, повышения продуктивности и способ получения этого биопрепарата Download PDFInfo
- Publication number
- RU2777194C1 RU2777194C1 RU2022100801A RU2022100801A RU2777194C1 RU 2777194 C1 RU2777194 C1 RU 2777194C1 RU 2022100801 A RU2022100801 A RU 2022100801A RU 2022100801 A RU2022100801 A RU 2022100801A RU 2777194 C1 RU2777194 C1 RU 2777194C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- strains
- p13nk
- nimipressuralis
- ccm
- biological product
- Prior art date
Links
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 13
- 239000011707 mineral Substances 0.000 title claims abstract description 13
- 235000016709 nutrition Nutrition 0.000 title claims abstract description 9
- 230000035764 nutrition Effects 0.000 title claims abstract description 9
- 230000002633 protecting Effects 0.000 title claims abstract description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 4
- 241000194105 Paenibacillus polymyxa Species 0.000 claims abstract description 21
- 241000982882 Lelliottia nimipressuralis Species 0.000 claims abstract description 18
- 241000589155 Agrobacterium tumefaciens Species 0.000 claims abstract description 17
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 claims abstract description 13
- 230000001580 bacterial Effects 0.000 claims abstract description 6
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 claims description 22
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 6
- 229920001817 Agar Polymers 0.000 claims description 4
- 239000008272 agar Substances 0.000 claims description 4
- 240000004713 Pisum sativum Species 0.000 claims description 3
- 235000010582 Pisum sativum Nutrition 0.000 claims description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 22
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 17
- 238000009331 sowing Methods 0.000 abstract description 10
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 230000007226 seed germination Effects 0.000 abstract 1
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 14
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 13
- 229940079593 drugs Drugs 0.000 description 13
- 230000000813 microbial Effects 0.000 description 12
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 238000011081 inoculation Methods 0.000 description 10
- 241000209140 Triticum Species 0.000 description 8
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 8
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 8
- 235000021307 wheat Nutrition 0.000 description 7
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 6
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 5
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 5
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 5
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 description 4
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 230000001717 pathogenic Effects 0.000 description 4
- 240000008529 Triticum aestivum Species 0.000 description 3
- 230000002906 microbiologic Effects 0.000 description 3
- 244000052769 pathogens Species 0.000 description 3
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 description 3
- 230000004936 stimulating Effects 0.000 description 3
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 3
- 229910052902 vermiculite Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010455 vermiculite Substances 0.000 description 3
- 235000019354 vermiculite Nutrition 0.000 description 3
- UCSJYZPVAKXKNQ-HZYVHMACSA-N 1-[(1S,2R,3R,4S,5R,6R)-3-carbamimidamido-6-{[(2R,3R,4R,5S)-3-{[(2S,3S,4S,5R,6S)-4,5-dihydroxy-6-(hydroxymethyl)-3-(methylamino)oxan-2-yl]oxy}-4-formyl-4-hydroxy-5-methyloxolan-2-yl]oxy}-2,4,5-trihydroxycyclohexyl]guanidine Chemical compound CN[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](CO)O[C@H]1O[C@@H]1[C@](C=O)(O)[C@H](C)O[C@H]1O[C@@H]1[C@@H](NC(N)=N)[C@H](O)[C@@H](NC(N)=N)[C@H](O)[C@H]1O UCSJYZPVAKXKNQ-HZYVHMACSA-N 0.000 description 2
- 241000589158 Agrobacterium Species 0.000 description 2
- 240000002922 Armillaria mellea Species 0.000 description 2
- 240000008371 Bacillus subtilis Species 0.000 description 2
- 235000016401 Camelina Nutrition 0.000 description 2
- 240000008923 Camelina sativa Species 0.000 description 2
- 240000006669 Helianthus annuus Species 0.000 description 2
- 235000003222 Helianthus annuus Nutrition 0.000 description 2
- 241000736262 Microbiota Species 0.000 description 2
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 2
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K [O-]P([O-])([O-])=O Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 230000003042 antagnostic Effects 0.000 description 2
- 239000005557 antagonist Substances 0.000 description 2
- 230000000513 bioprotective Effects 0.000 description 2
- 230000000249 desinfective Effects 0.000 description 2
- 230000035784 germination Effects 0.000 description 2
- 239000002054 inoculum Substances 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 2
- 230000003032 phytopathogenic Effects 0.000 description 2
- 230000004224 protection Effects 0.000 description 2
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 238000003971 tillage Methods 0.000 description 2
- 239000012224 working solution Substances 0.000 description 2
- 241000223600 Alternaria Species 0.000 description 1
- 239000005995 Aluminium silicate Substances 0.000 description 1
- PZZYQPZGQPZBDN-UHFFFAOYSA-N Aluminium silicate Chemical compound O=[Al]O[Si](=O)O[Al]=O PZZYQPZGQPZBDN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940064005 Antibiotic throat preparations Drugs 0.000 description 1
- 229940083879 Antibiotics FOR TREATMENT OF HEMORRHOIDS AND ANAL FISSURES FOR TOPICAL USE Drugs 0.000 description 1
- 229940042052 Antibiotics for systemic use Drugs 0.000 description 1
- 229940042786 Antitubercular Antibiotics Drugs 0.000 description 1
- 241000589151 Azotobacter Species 0.000 description 1
- 241000193830 Bacillus <bacterium> Species 0.000 description 1
- 241000193744 Bacillus amyloliquefaciens Species 0.000 description 1
- 229940075615 Bacillus subtilis Drugs 0.000 description 1
- 235000014469 Bacillus subtilis Nutrition 0.000 description 1
- 241001465178 Bipolaris Species 0.000 description 1
- 241000589173 Bradyrhizobium Species 0.000 description 1
- 102200141637 FRG2C C12R Human genes 0.000 description 1
- 206010017533 Fungal infection Diseases 0.000 description 1
- 241000233866 Fungi Species 0.000 description 1
- 241000223218 Fusarium Species 0.000 description 1
- 235000010469 Glycine max Nutrition 0.000 description 1
- 229940093922 Gynecological Antibiotics Drugs 0.000 description 1
- 240000005912 Nigella damascena Species 0.000 description 1
- 235000008750 Nigella damascena Nutrition 0.000 description 1
- 108010020943 Nitrogenase Proteins 0.000 description 1
- 241000589516 Pseudomonas Species 0.000 description 1
- 241000589180 Rhizobium Species 0.000 description 1
- 241000190932 Rhodopseudomonas Species 0.000 description 1
- 229960005322 Streptomycin Drugs 0.000 description 1
- 229940024982 Topical Antifungal Antibiotics Drugs 0.000 description 1
- 229940029983 VITAMINS Drugs 0.000 description 1
- 229940021016 Vitamin IV solution additives Drugs 0.000 description 1
- 241000607479 Yersinia pestis Species 0.000 description 1
- 230000036579 abiotic stress Effects 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000003044 adaptive Effects 0.000 description 1
- 239000002154 agricultural waste Substances 0.000 description 1
- 235000012211 aluminium silicate Nutrition 0.000 description 1
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000010828 animal waste Substances 0.000 description 1
- 239000003242 anti bacterial agent Substances 0.000 description 1
- 230000000843 anti-fungal Effects 0.000 description 1
- 244000052616 bacterial pathogens Species 0.000 description 1
- 230000003115 biocidal Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000004790 biotic stress Effects 0.000 description 1
- 230000032823 cell division Effects 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000645 desinfectant Substances 0.000 description 1
- 231100000676 disease causative agent Toxicity 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000035558 fertility Effects 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 235000013312 flour Nutrition 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003205 fragrance Substances 0.000 description 1
- 239000008273 gelatin Substances 0.000 description 1
- 229920000159 gelatin Polymers 0.000 description 1
- 230000002068 genetic Effects 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003054 hormonal Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 229940079866 intestinal antibiotics Drugs 0.000 description 1
- 244000144972 livestock Species 0.000 description 1
- 230000003050 macronutrient Effects 0.000 description 1
- 235000021073 macronutrients Nutrition 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 244000005706 microflora Species 0.000 description 1
- 238000000386 microscopy Methods 0.000 description 1
- 230000001483 mobilizing Effects 0.000 description 1
- 229940005935 ophthalmologic Antibiotics Drugs 0.000 description 1
- 230000003287 optical Effects 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000020477 pH reduction Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic Effects 0.000 description 1
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 230000001863 plant nutrition Effects 0.000 description 1
- 229940072033 potash Drugs 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Substances [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 235000015320 potassium carbonate Nutrition 0.000 description 1
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000001681 protective Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory Effects 0.000 description 1
- 239000004460 silage Substances 0.000 description 1
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 1
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 239000011573 trace mineral Substances 0.000 description 1
- 235000013619 trace mineral Nutrition 0.000 description 1
- BAZVSMNPJJMILC-UHFFFAOYSA-N triadimenol Chemical compound C1=NC=NN1C(C(O)C(C)(C)C)OC1=CC=C(Cl)C=C1 BAZVSMNPJJMILC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001478887 unidentified soil bacteria Species 0.000 description 1
- 230000017260 vegetative to reproductive phase transition of meristem Effects 0.000 description 1
- 230000035899 viability Effects 0.000 description 1
- 235000013343 vitamin Nutrition 0.000 description 1
- 239000011782 vitamin Substances 0.000 description 1
- 229930003231 vitamins Natural products 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Группа изобретений относится к биотехнологии. Предложены комплексный биопрепарат для оптимизации минерального питания растений, защиты от фитопатогенов, повышения продуктивности и способ его получения, включающий совместное культивирование штаммов бактерий Agrobacterium radiobacter 204, Lelliottia nimipressuralis CCM 32-3 и Paenibacillus polymyxa П13НК, при этом кукурузно-мелассную питательную среду засевают маточными культурами штаммов A. radiobacter 204 и L. nimipressuralis CCM 32-3 одновременно в количестве по 1,5% каждого штамма от объема среды, после чего в 24-часовую культуру двух штаммов вносят маточную культуру штамма P. polymyxa П13НК (2% от объема культуры) и культивируют в течение 48 ч до получения титра 109 КОЕ в 1 мл при 28-30°С при скорости вращения качалки 170-220 об/мин. Титр Agrobacterium radiobacter 204 в биопрепарате составляет 48%, Lelliottia nimipressuralis CCM 32-3 - 49% и Paenibacillus polymyxa П13НК - 3% от общего числа КОЕ. Изобретения обеспечивают повышение всхожести семян, улучшение посевных свойств и зерновую продуктивность сельскохозяйственных культур. 2 н.п. ф-лы, 2 ил., 10 табл., 9 пр.
Description
Группа изобретений относится к сельскохозяйственной микробиологии, биотехнологии и может быть использована для повышения урожая сельскохозяйственных культур за счет оптимизации азотного, фосфорного питания, стимуляции роста растений и биозащиты их от грибных инфекций.
Одним из факторов получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур является обеспечение растений такими необходимыми элементами как азот, фосфор, калий, магний и др., что достигается использованием минеральных и органических удобрений, в том числе и комплексных.
Длительное применение азотных и фосфорных минеральных удобрений приводит к закислению почв, а из-за высокой скорости растворения азота происходят потери действующего вещества до 50%. Недостатком калийных удобрений является содержание хлора. Органоминеральные удобрения экологичны, аккумулятивны, обладают регуляторным действием. Недостатками органоминеральных удобрений являются необходимость использования дорогостоящего оборудования, длительных технологических операций, использования трудноразлагаемых компонентов и компонентов, вызывающих засоление. При использовании в качестве органической составляющей отходов животноводства возникает необходимость их обеззараживания. Отсутствие животноводческих комплексов и деревообрабатывающих производств ограничивает использование данных удобрений.
Для повышения продуктивности растений используют инокуляцию семян активными штаммами ассоциативных и симбиотических азотфиксирующих бактерий (патент RU 2464308 С2, 27.05.2012; патент RU 2529958 С1, 10.10.2014; патент RU 2728641 С1, 30.07.2020; патент UA 126060 U, 11.06.2018; патент UA 100771 U, 10.08.2015), фосфатмобилизующих бактерий (патент RU 2676926 С1, 11.01.2019; патент UA 99010 U, 12.05.2015). В практике сельского хозяйства применяют инокуляцию микроорганизмами для стимуляции роста растений и защиты их от патогенов (патент RU 2121271 С1, 10.11.1998; патент RU 2650777 С1, 17.04.2018; патент RU 2302114 С1, 10.07.2007). К недостаткам штаммов и инокулянтов, приведенных в указанных патентах, можно отнести нестабильность действия, которую можно объяснить конкуренцией между интродуцируемым штаммом и микрофлорой, сформированной в агроценозах.
Известно, что в природных условиях микроорганизмы существуют в виде структурированных ассоциаций (Николаев, Ю.А., Плакунов, В.К. Биопленка - «город микробов» или аналог многоклеточного организма? / Ю.А. Николаев, В.К. Плакунов // Микробиология, 2007. - Т. 76. - №2. - С. 149-163). В сельскохозяйственной биотехнологии применяют ассоциации микроорганизмов для сбраживания силоса (патент RU 2268299 С2, 20.01.2006), переработки органических отходов сельского хозяйства (А.с. SU 1049537 А1, 23.10.1983), снижения эмиссии аммиака и/или метана в органических удобрениях или почвах (патент RU 2710059 С2, 24.12.2019), биоремидиации почвы (патент RU 272071 С2, 20.03.2006; патент RU 2509150 С2, 10.03.2014), защиты растений от патогенов и вредителей (патент RU 2626543 С2, 16.05.2017; патент RU 2313941 С2, 10.01.2008; патент UA 119652 U, 25.09.2017).
Известен микробный препарат на основе ассоциации аэробных спорообразующих бактерий Bacillus subtilis К4, Bacillus subtilis Be-12, Bacillus amyloliquefaciens 30-40 (патент RU 2314693 C2, 20.01.2008). Препарат имеет широкий спектр действия: повышение плодородия почвы, ее оздоровление, стимуляция роста растений. Вместе с тем, кроме ассоциации бактерий, препарат содержит наполнители (каолин, соевую муку), микроэлементы, витамины отдушку в виде гидролизата смеси хвойного экстракта и хлорофиллокаротиновой пасты. Последние компоненты готовят заранее по специальной технологии с использованием определенного оборудования, что усложняет технологический процесс получения препарата. Кроме того, препарат рекомендован для обработки почвы.
Известен биопрепарат для повышения урожайности сельскохозяйственных культур и улучшения качества продукции, содержащий бактерии разных родов (патент RU 2322061 С2, 20.04.2008). Препарат состоит из смеси суспензий бактерий родов Agrobacterium, Azotobacter, Bacillus, Bradyrhizobium, Pseudomonas, Ervinia, Rhodopseudomonas. К существенным недостаткам такого препарат можно отнести сложность приготовления и применения. Для получения препарата каждый штамм выращивают на оптимальной для него среде (следовательно, требуется большой набор сред), что при значительных объемах производства затруднительно. Затем готовят суспензию путем смыва культур 9% раствором хлорида натрия, следующий этап - получение суспензии бактерий в защитной сахорожелатиновой среде в одинаковой для всех штаммов оптической площади и формирование ассоциации в заданном соотношении (в %). Изменение концентрации одного из штаммов может увеличить гормональную нагрузку на растение. Далее в зависимости от назначения препарат разводят в 1:200, 1:100 или 1:1000. Препарат может быть использован для осенней, весенней и летней обработок почвы, корневой и внекорневой подкормок в период вегетации растений, а также предпосевной обработки семян. Семена обрабатывают путем замачивания на 1-2 часа, что увеличивает время от обработки до посева.
Известен комплекс микробных препаратов (КМП), рекомендованный для повышения урожайности сельскохозяйственных культур, стимуляции роста и развития растений, повышения устойчивости растений к биотическим и абиотическим стрессовым факторам (Еговцева А.Ю., Мельничук Т.Н. Влияние предпосевной обработки семян комплексом микробных препаратов на микробоценоз ризосферы ячменя озимого // Биомика. - 2018. - Т. 10 (2). - С. 202-205; Баранская М.И., Чайковская Л.А., Немтинов В.И. Воздействие биоагентов микробных препаратов (Rhizobium radiobacter 204, Lelliottia nimipressuralis CCM 32-3, Paenibacillus polymyxa П) на семена Nigella damascena L. // Таврический вестник аграрной науки. - 2020. - №3 (23). - С. 18-25; Чайковская Л.А., Баранская М.И., Овсиенко О.Л., Клименко Н.Н. Влияние микробных препаратов на адаптивный потенциал озимой пшеницы при воздействии тяжелых металлов// Таврический вестник аграрной науки. - 2019. - №4 (20). - С. 123-132). КМП получают путем механического смешивания готовых препаратов Rhizobium radiobacter 204, Lelliottia nimipressuralis CCM 32-3 и Paenibacillus polymyxa П в соотношении 1:1:1 с тщательным перемешиванием. Недостатком такого препарата является необходимость его использования сразу после приготовления смеси, нестабильность при длительном хранении, а также точная концентрация (при 100 мл на гектарную норму семян нужно по 33 мл препарата).
В основу предложенного изобретения поставлена задача получения стабильно эффективного комплексного биопрепарата путем совместного глубинного культивирования коллекционных штаммов бактерий, селекционированных по доминирующей функциональной направленности.
Технический результат изобретения - обеспечение потребности растений в макроэлементах минерального питания, стимуляция их роста, защита от фитопатогенной микробиоты и как следствие повышение продуктивности сельскохозяйственных культур.
Решение поставленной задачи достигается созданием комплексного биопрепарата для оптимизации минерального питания растений, защиты от фитопатогенов, повышения продуктивности на основе штаммов бактерий Agrobacterium radiobacter 204, Lelliottia nimipressuralis CCM 32-3 и Paenibacillus polymyxa П13НК, получаемого их совместным культивированием, при котором коллекционные культуры штаммов пересевают на скошенный гороховый агар, через 2-3 суток делают смыв в жидкую питательную среду и культивируют в течение 48 часов, получая маточные культуры, после чего кукурузно-мелассную питательную среду засевают маточными культурами штаммов A. radiobacter 204 и L. nimipressuralis CCM 32-3 одновременно в количестве по 1,5% каждого штамма от объема среды, после чего в 24-часовую культуру двух штаммов вносят маточную культуру штамма P. polymyxa П13НК (2% от объема культуры) и культивируют в течение 48 часов до получения титра 109 КОЕ в 1 мл при температуре 28-30°С при скорости вращения качалки 170-220 об/мин. Титр Agrobacterium radiobacter 204 в биопрепарате составляет 48%, Lelliottia nimipressuralis CCM 32-3 - 49% и Paenibacillus polymyxa П13НК - 3% от общего числа КОЕ.
Биопрепарат разработан на основе коллекционных штаммов бактерий разной функциональной направленности (азотфиксаторующей, фосфатмобилизующей, ростстимулирующей и биопротекторной), благодаря чему достигается комплексное воздействие на рост и развитие сельскохозяйственных культур.
Штамм ризосферных азотфиксирующих бактерий Agrobacterium (Rhizobium) radiobacter 204 (А.с. 1621433, C05F 11/08, C12N 1/20, 15.09.1990) переводит азот в доступную растению форму, является основой микробиологического препарата, рекомендованного для предпосевной обработки семян с целью повышения урожайности сельскохозяйственных культур.
Фосфатмобилизующий штамм почвенных бактерий Lelliottia nimipressuralis CCM 32-3 (патент RU 2676926 C1; C12N 1/20, A01N 63/02, C12R 1/01; 11.01.2019) обладает способностью продуцировать фитогормоны и трансформировать труднорастворимые минеральные фосфаты в усвояемые для растений формы. Штамм является основой микробиологического препарата, использующегося для оптимизации минерального питания растений, стимуляции их роста и повышения урожайности.
Штамм Paenibacillus polymyxa П13НК - антагонист фитопатогенных микроскопических грибов, по эффективности не уступает химическим протравителям - фундазолу, максиму, байтану. Штамм депонирован 17.10.2019 г. в Ведомственной коллекции полезных микроорганизмов сельскохозяйственного назначения ФГБНУ ВНИИСХМ под регистрационным номером RCAM05221.
Таким образом, основными свойствами бактерий, составляющих комплексный биопрепарат являются: азотфиксация, фосфатмобилизация, фитостимуляция и контроль патогенных микромицетов.
Штаммы A. radiobacter 204, L. nimipressuralis CCM 32-3 и P. polymyxa П13НК не проявляют антагонизма друг к другу на агаризованных питательных средах, что было установлено методом перпендикулярных штрихов и блочков (Егоров Н.С. Основы учения об антибиотиках: Учебник. 6-е изд., перераб. и доп./ Н.С. Егоров. - М.: Изд-во ММГУ; Наука, 2004. - 528 с. - С. 156-157). В условиях совместного периодического культивирования трех штаммов отмечали доминирование P. polymyxa П13НК, в связи с чем были подобраны оптимальные концентрации бактерий и период их инокуляции в жидкую питательную среду. При одновременном засеве жидкой питательной среды отмечалось ускорение роста трех штаммов, при этом P. polymyxa П13НК доминировал, что было установлено как микроскопированием, так и по количеству КОЕ. Исследовали комбинации штаммов и их количественное соотношение при одновременном и раздельном во времени (через 12, 16, 20, 24 часа) засеве жидкой питательной среды. Установили, что оптимальным является способ глубинного культивирования, при котором одновременно засевается питательная среда штаммами A. radiobacter 204 и L. nimipressuralis CCM 32-3 в соотношении 1:1 (по 1,5% от объема питательной среды). После 24 часов культивирования вносят P. polymyxa П13НК, в количестве, составляющем 2% от объема суточной бинарной культуры.
Комплексный препарат готовят следующим образом.
1. Для получения посевного материала коллекционные культуры штаммов пересевают на скошенный гороховый агар (каждую отдельно), через 2-3 суток делают смыв в жидкую питательную среду, после чего культивируют в течение 48 часов (маточная культура).
2. Кукурузно-мелассная (1:1) питательная среда засевается полученными указанным в п. 1 способом маточными культурами штаммов A. radiobacter 204 и L. nimipressuralis CCM 32-3 одновременно в количестве по 1,5% каждого штамма от объема среды. Маточную культуру штамма P. polymyxa П13НК вносят в 24-часовую культуру двух штаммов (2% от объема культуры) и культивируют в течение 48 часов до получения титра 109 КОЕ в 1 мл при температуре 28-30°С при скорости вращения качалки 170-220 об/мин.
При совместном культивировании трех штаммов в готовом препарате титр Agrobacterium radiobacter 204 составляет 48%, Lelliottia nimipressuralis CCM 32-3 - 49% и Paenibacillus polymyxa П13НК - 3% от общего числа КОЕ. Для определения титра каждой культуры бактерий при совместном культивировании использовали стрептомициновую метку (Метод общей бактериологии: Пер. с англ. / Под ред. Ф. Герхарда и др. - М.: Мир, 1984. - 472 с. - С. 29-31; Вернер Браун. Генетика бактерий. - М.: «Наука», 1968. - 446 с. - С. 134).
Бактерии сохраняют жизнеспособность и численное соотношение в течение 5 месяцев при температуре хранения до 15°С.
Препарат применяют для предпосевной обработки семян сельскохозяйственных культур из расчета 100 мл на 1 гектарную норму семян.
Пример 1. Исследовали динамику роста штаммов в условиях совместного периодического культивирования
Результаты кинетического описания роста бактерий, представленные в таблице 1, свидетельствуют об увеличении абсолютной скорости роста, количества клеточных делений и о сокращении продолжительности генераций клеток при совместном культивировании штаммов.
Пример 2. При разработке микробного препарата важным является не только получение жизнеспособных клеток, а и сохранение их функциональности.
Исследовали азотфиксирующую активность бактерий при моно- и совместном культивировании. Результаты исследований показали повышение азотфиксирующей активности штаммов в тройной (совместной) культуре (таблица 2). 
Пример 3. В лабораторных условиях семена озимой пшеницы (тест-культура) обрабатывали разведенным в 10 и 100 раз комплексным биопрепаратом и раскладывали в чашки Петри по 25 семян в 5-кратном повторении. Количество биопрепарата и рабочих растворов соответствовало рекомендованным в производстве (100 мл препарата на гектарную норму семян; рабочий раствор составляет 1,8% от массы семян). Результаты проведенного опыта, свидетельствующие об улучшении посевных качеств семян, приведены в таблице 3.
Пример 4.
В лабораторных опытах исследовали влияние комплекса микробных препаратов на развитие проростков рыжика посевного (фиг. 1).
Результаты опыта показали, что инокуляция семян рыжика посевного стимулирует развитие проростка. Так, в варианте с применением комплексного биопрепарата установлено увеличение длины корешка в 1,8 раз и длины побега на 15% в сравнении с контролем.
Пример 5. В вегетационном опыте на субстратах вермикулит и чернозем южный под влиянием комплексного биопрепарата было отмечено увеличение всхожести семян Triticum aestivum L. На вермикулите всхожесть инокулированных семян составляла 93,3% при 66,7% в контрольном варианте, на черноземе южном - 73,3% при 33,3% - в контроле (фиг. 2).
По высоте инокулированные растения, выросшие на вермикулите, на 22,2% превышали контрольные, что свидетельствует о фитостимулирующем действии микробного препарата, полученного путем совместного культивирования.
Пример 6. Изучали влияние инокуляции комплексным биопрепаратом на численность диазотрофов и азотфиксирующую активность в ризоплане и ризосфере Triticum aestivum L.
По результатам микробиологического анализа на вермикулите численность диазотрофов в ризоплане Triticum aestivum L. составляла 4,7 млн КОЕ на 1 корень. В варианте с комплексным биопрепаратом зафиксирована азотфиксирующая активность 63,6±4,64 наномоль С2Н4/ час на 1 корень, что может свидетельствовать о синергизме биокомпонентов в препарате (таблица 4).
В почве ризосферы инокулированных растений численность диазотрофов и азотфиксирующая активность превышали контроль (без инокуляции) в 1,6 и 1,5 раза соответственно (таблица 5).
Пример 7. В условиях полевого опыта на черноземе обыкновенном по предшественнику черный пар исследовали влияние комплексного биопрепарата на биологическую активность в ризосфере и продуктивность озимой пшеницы. Показано повышение потенциальной азотфиксирующей активности и содержание подвижного фосфора в ризосфере озимой пшеницы (таблица 6), что является положительным фактом, особенно учитывая сокращение внесения доз минеральных удобрений под сельскохозяйственные культуры.
Инокуляция обеспечила увеличение зерновой продуктивности пшеницы на 8,2 ц/га (14,4%) к контролю (таблица 7).
Повышение зерновой продуктивности в сравнении с химическим протравителем свидетельствует как об оптимизации питания растений и стимуляции, так и о защите от болезнетворных организмов. В лабораторных условиях отмечено увеличение антифунгальной активности совместной культуры в 1,2 раза в сравнении с монопрепаратом на основе биопротекторного штамма Paenibacillus polymyxa П13НК. Было установлено, что применение комплексного биопрепарата повышает устойчивость растений озимой пшеницы к корневым гнилям, возбудителями которых являются микромицеты родов Fusarium, Bipolaris, Alternaria. Так, применение комплексного биопрепарата в посевах пшеницы способствовало снижению распространения корневых гнилей на 11,8% по сравнению с контролем (49,6%) и развития заболеваемости в 2,1 раза.
Выращивание пшеницы с применением комплексного биопрепарата экономически выгодно за счет снижения себестоимости полученной продукции. Этот прием экологичен.
Пример 8. Полученный комплексный микробный препарат испытывали в условиях полевых опытов в посевах риса. Установлено, что, что предпосевная обработка семян повышает продуктивность растений: увеличение количества метелок на 3,6%, количества семян в метелке - на 32,9%, урожая зерна риса - на 48,1% (таблица 9).
Пример 9. В условиях полевого опыта на черноземе южном исследовали влияние инокуляции семян комплексным микробным препаратом на продуктивность подсолнечника. Полученные результаты показывают, что комплексный биопрепарат обеспечивает повышение урожая гибридов подсолнечника на 13,6-14,7% (таблица 10).
Таким образом, разработан эффективный многокомпонентный микробный препарат на основе коллекционных штаммов азотфиксирующих, фосфатмобилизирующих бактерий и бактерий-антагонистов фитопатогенов. Разработан способ получения комплексного микробного препарата путем совместного культивирования трех штаммов, при котором титр Agrobacterium radiobacter 204 составляет 48%, Lelliottia nimipressuralis CCM 32-3 - 49% и Paenibacillus polymyxa П13НК - 3% от общего числа КОЕ.
Обработка биопрепаратом перед посевом повышает всхожесть семян, улучшает посевные свойства и зерновую продуктивность сельскохозяйственных культур. Установлено увеличение нитрогеназной активности и содержания подвижного фосфора в ризосфере растений в фазу цветения, что свидетельствует об активности почвенной микробиоты и обеспеченности элементами минерального питания растений. Применение комплексного биопрепарата повышает эффективность растительно-микробного взаимодействия в агрофитоценозах.
Claims (2)
1. Способ получения комплексного биопрепарата для оптимизации минерального питания растений, защиты от фитопатогенов и повышения продуктивности, включающий совместное культивирование штаммов бактерий Agrobacterium radiobacter 204, Lelliottia nimipressuralis CCM 32-3 и Paenibacillus polymyxa П13НК, при этом коллекционные культуры штаммов пересевают на скошенный гороховый агар, через 2-3 суток делают смыв в жидкую питательную среду и культивируют в течение 48 ч, получая маточные культуры, после чего кукурузно-мелассную питательную среду засевают маточными культурами штаммов A. radiobacter 204 и L. nimipressuralis CCM 32-3 одновременно в количестве по 1,5% каждого штамма от объема среды, после чего в 24-часовую культуру двух штаммов вносят маточную культуру штамма P. polymyxa П13НК (2% от объема культуры) и культивируют в течение 48 ч до получения титра 109 КОЕ в 1 мл при температуре 28-30°С при скорости вращения качалки 170-220 об/мин.
2. Комплексный биопрепарат для оптимизации минерального питания растений, защиты от фитопатогенов и повышения продуктивности на основе штаммов бактерий Agrobacterium radiobacter 204, Lelliottia nimipressuralis CCM 32-3 и Paenibacillus polymyxa П13НК, получаемый их совместным культивированием способом по п. 1, с общим титром 109 КОЕ, в котором титр Agrobacterium radiobacter 204 составляет 48%, Lelliottia nimipressuralis CCM 32-3 - 49% и Paenibacillus polymyxa П13НК - 3% от общего числа КОЕ.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2777194C1 true RU2777194C1 (ru) | 2022-08-01 |
Family
ID=
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| UA17694U (en) * | 2006-03-24 | 2006-10-16 | Volodymyr Prokhorovych Maiko | Composition material for producing concrete small-pieces articles by a method of half-dry static, vibration, impact pressing |
| RU2676926C1 (ru) * | 2018-01-09 | 2019-01-11 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Крыма" | Фосфатмобилизующий штамм почвенных бактерий lelliottia nimipressuralis ccm 32-3 и биопрепарат на его основе для оптимизации минерального питания растений, стимуляции их роста и повышения урожайности |
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| UA17694U (en) * | 2006-03-24 | 2006-10-16 | Volodymyr Prokhorovych Maiko | Composition material for producing concrete small-pieces articles by a method of half-dry static, vibration, impact pressing |
| RU2676926C1 (ru) * | 2018-01-09 | 2019-01-11 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Крыма" | Фосфатмобилизующий штамм почвенных бактерий lelliottia nimipressuralis ccm 32-3 и биопрепарат на его основе для оптимизации минерального питания растений, стимуляции их роста и повышения урожайности |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| БАРАНСКАЯ М.И. и др. "Воздействие биоагентов микробных препаратов (Rhizobium radiobacter 204, Lelliottia nimipressuralis CCM 32-3, Paenibacillus polymyxa П) на семена Nigella damascene L."; Таврический вестник аграрной науки, 2020, N 3 (33), с.18-25. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Sheng | Growth promotion and increased potassium uptake of cotton and rape by a potassium releasing strain of Bacillus edaphicus | |
| Uysal et al. | Evaluation of microalgae as microbial fertilizer | |
| Vaishampayan et al. | Cyanobacterial biofertilizers in rice agriculture | |
| Karthikeyan et al. | Evaluating the potential of plant growth promoting cyanobacteria as inoculants for wheat | |
| CN101642772B (zh) | 一种微生物土壤修复剂及其制备方法 | |
| CN104498040B (zh) | 解淀粉芽孢杆菌作为土壤改良剂的应用 | |
| WO2011099019A1 (en) | Composition and method of preparation of bacterial based product that fix atmospheric nitrogen from air and makes available to plant | |
| CN109055274B (zh) | 一株锦鸡儿根瘤菌及其发酵培养方法与应用 | |
| KR20160128533A (ko) | 인산가용화 활성을 갖는 신규 미생물 엔테로박터 에스피 04-p-1 균주 및 이를 포함하는 토양미생물 비료 | |
| CN101818125B (zh) | 一种发根根瘤菌菌株、菌剂及其作为防治番茄青枯病的育苗基质的应用 | |
| Alexey et al. | Nitrogen use by plants and nitrogen flows after application of standard and biomodified nitrogen fertilizers on barley | |
| RU2777194C1 (ru) | Комплексный биопрепарат для оптимизации минерального питания растений, защиты от фитопатогенов, повышения продуктивности и способ получения этого биопрепарата | |
| Wahab et al. | Nitrogenase activity associated with the rhizosphere of Ammophila arenaria L. and effect of inoculation of seedlings with Azotobacter | |
| Al-Shamma et al. | Effect of mineral and bio-fertilizer application on growth and yield of wheat Triticum aestivum L | |
| Dewi et al. | Indigenous phosphate-solubilizing bacteria enhance germination in deteriorated rice seed. | |
| Fayez et al. | Effect of inoculation with different strains of Azospirillum brasilense on cotton (Gossipium barbadense) | |
| WO2018215925A1 (en) | A biological soil conditioner | |
| Pajčin et al. | Biotechnological production of plant inoculants based on nitrogen-fixing bacteria | |
| CN112899188A (zh) | 一种促进作物根系发育的微生物菌剂及其制备与应用 | |
| CN109957535B (zh) | 简单芽胞杆菌、利用其制备的微生物菌剂、生物肥及应用 | |
| Jelin et al. | Phytological analysis for designinig a microbial consortium to enhance plant growth | |
| RU2760337C1 (ru) | Препарат для увеличения урожайности яровой пшеницы | |
| RU2760336C1 (ru) | Препарат для увеличения урожайности ярового ячменя | |
| RU2760743C1 (ru) | Способ выращивания льна масличного в условиях южной степной зоны | |
| De et al. | Isolation and production of liquid nitrogen fixer biofertilizer and growth effects on chickpea (cicer arietinum) |