RU2823280C1 - Strain of endophytic bacterium bacillus velezensis mgmm30 to stimulate growth, reduce development of diseases and increase crop yield - Google Patents
Strain of endophytic bacterium bacillus velezensis mgmm30 to stimulate growth, reduce development of diseases and increase crop yield Download PDFInfo
- Publication number
- RU2823280C1 RU2823280C1 RU2023134889A RU2023134889A RU2823280C1 RU 2823280 C1 RU2823280 C1 RU 2823280C1 RU 2023134889 A RU2023134889 A RU 2023134889A RU 2023134889 A RU2023134889 A RU 2023134889A RU 2823280 C1 RU2823280 C1 RU 2823280C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- strain
- mgmm30
- bacillus velezensis
- growth
- fungi
- Prior art date
Links
- 241000193744 Bacillus amyloliquefaciens Species 0.000 title claims abstract description 41
- 230000012010 growth Effects 0.000 title claims abstract description 20
- 241001576300 endophytic bacterium Species 0.000 title claims description 5
- 238000011161 development Methods 0.000 title description 9
- 201000010099 disease Diseases 0.000 title description 4
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 title description 4
- 230000003032 phytopathogenic effect Effects 0.000 claims abstract description 17
- 241000233866 Fungi Species 0.000 claims abstract description 16
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000002068 genetic effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000011160 research Methods 0.000 claims abstract description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 16
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 abstract description 15
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 15
- SEOVTRFCIGRIMH-UHFFFAOYSA-N indole-3-acetic acid Chemical compound C1=CC=C2C(CC(=O)O)=CNC2=C1 SEOVTRFCIGRIMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 15
- 230000003042 antagnostic effect Effects 0.000 abstract description 9
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 abstract description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 7
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 abstract description 5
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 abstract description 3
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 abstract description 3
- 230000004936 stimulating effect Effects 0.000 abstract description 3
- 229930192334 Auxin Natural products 0.000 abstract description 2
- 239000002363 auxin Substances 0.000 abstract description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 abstract description 2
- 229930195732 phytohormone Natural products 0.000 abstract description 2
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 29
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 25
- 239000000047 product Substances 0.000 description 13
- 239000010455 vermiculite Substances 0.000 description 13
- 229910052902 vermiculite Inorganic materials 0.000 description 13
- 235000019354 vermiculite Nutrition 0.000 description 13
- 241000223194 Fusarium culmorum Species 0.000 description 11
- 241000209140 Triticum Species 0.000 description 11
- 235000021307 Triticum Nutrition 0.000 description 11
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 11
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 11
- 240000005979 Hordeum vulgare Species 0.000 description 10
- 235000007340 Hordeum vulgare Nutrition 0.000 description 10
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 10
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 9
- 241000193830 Bacillus <bacterium> Species 0.000 description 8
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 8
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 8
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 102000013142 Amylases Human genes 0.000 description 7
- 108010065511 Amylases Proteins 0.000 description 7
- 235000019418 amylase Nutrition 0.000 description 7
- 229920001817 Agar Polymers 0.000 description 6
- 239000004382 Amylase Substances 0.000 description 6
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 235000010419 agar Nutrition 0.000 description 6
- 241000223221 Fusarium oxysporum Species 0.000 description 5
- 239000008272 agar Substances 0.000 description 5
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 5
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 5
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 5
- 238000009331 sowing Methods 0.000 description 5
- KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-L succinate(2-) Chemical compound [O-]C(=O)CCC([O-])=O KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 5
- UHPMCKVQTMMPCG-UHFFFAOYSA-N 5,8-dihydroxy-2-methoxy-6-methyl-7-(2-oxopropyl)naphthalene-1,4-dione Chemical compound CC1=C(CC(C)=O)C(O)=C2C(=O)C(OC)=CC(=O)C2=C1O UHPMCKVQTMMPCG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 235000014469 Bacillus subtilis Nutrition 0.000 description 4
- 102000012286 Chitinases Human genes 0.000 description 4
- 108010022172 Chitinases Proteins 0.000 description 4
- 241000223218 Fusarium Species 0.000 description 4
- QIVBCDIJIAJPQS-VIFPVBQESA-N L-tryptophane Chemical compound C1=CC=C2C(C[C@H](N)C(O)=O)=CNC2=C1 QIVBCDIJIAJPQS-VIFPVBQESA-N 0.000 description 4
- 108091005804 Peptidases Proteins 0.000 description 4
- 239000004365 Protease Substances 0.000 description 4
- 239000008223 sterile water Substances 0.000 description 4
- 108020004465 16S ribosomal RNA Proteins 0.000 description 3
- 108010059892 Cellulase Proteins 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 241000221779 Fusarium sambucinum Species 0.000 description 3
- 241000223192 Fusarium sporotrichioides Species 0.000 description 3
- 102000004882 Lipase Human genes 0.000 description 3
- 239000004367 Lipase Substances 0.000 description 3
- 108090001060 Lipase Proteins 0.000 description 3
- 102100037486 Reverse transcriptase/ribonuclease H Human genes 0.000 description 3
- 244000052616 bacterial pathogen Species 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 229940106157 cellulase Drugs 0.000 description 3
- 238000012272 crop production Methods 0.000 description 3
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 3
- 238000011534 incubation Methods 0.000 description 3
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 235000019421 lipase Nutrition 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000002773 nucleotide Substances 0.000 description 3
- 125000003729 nucleotide group Chemical group 0.000 description 3
- NLKNQRATVPKPDG-UHFFFAOYSA-M potassium iodide Chemical compound [K+].[I-] NLKNQRATVPKPDG-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 235000019419 proteases Nutrition 0.000 description 3
- SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N silver(1+) nitrate Chemical compound [Ag+].[O-]N(=O)=O SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 3
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 3
- LWIHDJKSTIGBAC-UHFFFAOYSA-K tripotassium phosphate Chemical compound [K+].[K+].[K+].[O-]P([O-])([O-])=O LWIHDJKSTIGBAC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 3
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonia chloride Chemical compound [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 244000063299 Bacillus subtilis Species 0.000 description 2
- 241000259045 Pseudomonas syringae pv. tomato str. DC3000 Species 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 244000061456 Solanum tuberosum Species 0.000 description 2
- 230000008485 antagonism Effects 0.000 description 2
- 239000003124 biologic agent Substances 0.000 description 2
- 229940041514 candida albicans extract Drugs 0.000 description 2
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 description 2
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 2
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 2
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 230000034994 death Effects 0.000 description 2
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 2
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 2
- 229940088598 enzyme Drugs 0.000 description 2
- MURGITYSBWUQTI-UHFFFAOYSA-N fluorescin Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC=C1C1C2=CC=C(O)C=C2OC2=CC(O)=CC=C21 MURGITYSBWUQTI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 244000000004 fungal plant pathogen Species 0.000 description 2
- 230000000855 fungicidal effect Effects 0.000 description 2
- 238000011081 inoculation Methods 0.000 description 2
- 235000019626 lipase activity Nutrition 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 2
- 230000008635 plant growth Effects 0.000 description 2
- YNCMLFHHXWETLD-UHFFFAOYSA-N pyocyanin Chemical compound CN1C2=CC=CC=C2N=C2C1=CC=CC2=O YNCMLFHHXWETLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 241000894007 species Species 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 229960004799 tryptophan Drugs 0.000 description 2
- 239000012138 yeast extract Substances 0.000 description 2
- OWEGMIWEEQEYGQ-UHFFFAOYSA-N 100676-05-9 Natural products OC1C(O)C(O)C(CO)OC1OCC1C(O)C(O)C(O)C(OC2C(OC(O)C(O)C2O)CO)O1 OWEGMIWEEQEYGQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000001674 Agaricus brunnescens Nutrition 0.000 description 1
- 241000194108 Bacillus licheniformis Species 0.000 description 1
- 241001249117 Bacillus mojavensis Species 0.000 description 1
- 235000005744 Bacillus subtilis subsp subtilis Nutrition 0.000 description 1
- 241000948854 Bacillus subtilis subsp. subtilis Species 0.000 description 1
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 108010084185 Cellulases Proteins 0.000 description 1
- 102000005575 Cellulases Human genes 0.000 description 1
- 229920002101 Chitin Polymers 0.000 description 1
- 241001595482 Columbicola bacillus Species 0.000 description 1
- 239000004375 Dextrin Substances 0.000 description 1
- 229920001353 Dextrin Polymers 0.000 description 1
- 241000206672 Gelidium Species 0.000 description 1
- 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 1
- 229910021578 Iron(III) chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006142 Luria-Bertani Agar Substances 0.000 description 1
- 239000006137 Luria-Bertani broth Substances 0.000 description 1
- 235000007688 Lycopersicon esculentum Nutrition 0.000 description 1
- GUBGYTABKSRVRQ-PICCSMPSSA-N Maltose Natural products O[C@@H]1[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@H]1O[C@@H]1[C@@H](CO)OC(O)[C@H](O)[C@H]1O GUBGYTABKSRVRQ-PICCSMPSSA-N 0.000 description 1
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- 208000031888 Mycoses Diseases 0.000 description 1
- 102000035195 Peptidases Human genes 0.000 description 1
- 239000001888 Peptone Substances 0.000 description 1
- 108010080698 Peptones Proteins 0.000 description 1
- 229920001213 Polysorbate 20 Polymers 0.000 description 1
- 241000589540 Pseudomonas fluorescens Species 0.000 description 1
- 241000589776 Pseudomonas putida Species 0.000 description 1
- 241000589615 Pseudomonas syringae Species 0.000 description 1
- 240000001987 Pyrus communis Species 0.000 description 1
- 241000831652 Salinivibrio sharmensis Species 0.000 description 1
- 240000003768 Solanum lycopersicum Species 0.000 description 1
- 235000002595 Solanum tuberosum Nutrition 0.000 description 1
- 229930006000 Sucrose Natural products 0.000 description 1
- CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N Sucrose Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@]1(CO)O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N 0.000 description 1
- VLSOAXRVHARBEQ-UHFFFAOYSA-N [4-fluoro-2-(hydroxymethyl)phenyl]methanol Chemical compound OCC1=CC=C(F)C=C1CO VLSOAXRVHARBEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 1
- DPXJVFZANSGRMM-UHFFFAOYSA-N acetic acid;2,3,4,5,6-pentahydroxyhexanal;sodium Chemical compound [Na].CC(O)=O.OCC(O)C(O)C(O)C(O)C=O DPXJVFZANSGRMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 1
- 235000019270 ammonium chloride Nutrition 0.000 description 1
- BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N ammonium sulfate Chemical compound N.N.OS(O)(=O)=O BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052921 ammonium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011130 ammonium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 229940025131 amylases Drugs 0.000 description 1
- 239000005557 antagonist Substances 0.000 description 1
- 230000000843 anti-fungal effect Effects 0.000 description 1
- 238000002869 basic local alignment search tool Methods 0.000 description 1
- 230000000975 bioactive effect Effects 0.000 description 1
- 230000004071 biological effect Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 description 1
- 239000005018 casein Substances 0.000 description 1
- BECPQYXYKAMYBN-UHFFFAOYSA-N casein, tech. Chemical compound NCCCCC(C(O)=O)N=C(O)C(CC(O)=O)N=C(O)C(CCC(O)=N)N=C(O)C(CC(C)C)N=C(O)C(CCC(O)=O)N=C(O)C(CC(O)=O)N=C(O)C(CCC(O)=O)N=C(O)C(C(C)O)N=C(O)C(CCC(O)=N)N=C(O)C(CCC(O)=N)N=C(O)C(CCC(O)=N)N=C(O)C(CCC(O)=O)N=C(O)C(CCC(O)=O)N=C(O)C(COP(O)(O)=O)N=C(O)C(CCC(O)=N)N=C(O)C(N)CC1=CC=CC=C1 BECPQYXYKAMYBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000021240 caseins Nutrition 0.000 description 1
- 239000006285 cell suspension Substances 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 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
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 239000012225 czapek media Substances 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 235000019425 dextrin Nutrition 0.000 description 1
- LOKCTEFSRHRXRJ-UHFFFAOYSA-I dipotassium trisodium dihydrogen phosphate hydrogen phosphate dichloride Chemical compound P(=O)(O)(O)[O-].[K+].P(=O)(O)([O-])[O-].[Na+].[Na+].[Cl-].[K+].[Cl-].[Na+] LOKCTEFSRHRXRJ-UHFFFAOYSA-I 0.000 description 1
- 208000022602 disease susceptibility Diseases 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 235000013312 flour Nutrition 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 230000002538 fungal effect Effects 0.000 description 1
- 238000011331 genomic analysis Methods 0.000 description 1
- 230000035784 germination Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 1
- 235000008216 herbs Nutrition 0.000 description 1
- 239000005556 hormone Substances 0.000 description 1
- 229940088597 hormone Drugs 0.000 description 1
- 239000003617 indole-3-acetic acid Substances 0.000 description 1
- 208000015181 infectious disease Diseases 0.000 description 1
- 230000002458 infectious effect Effects 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 239000002054 inoculum Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K iron trichloride Chemical compound Cl[Fe](Cl)Cl RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- ZNJFBWYDHIGLCU-HWKXXFMVSA-N jasmonic acid Chemical compound CC\C=C/C[C@@H]1[C@@H](CC(O)=O)CCC1=O ZNJFBWYDHIGLCU-HWKXXFMVSA-N 0.000 description 1
- 230000028744 lysogeny Effects 0.000 description 1
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 1
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 235000013372 meat Nutrition 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 230000002906 microbiologic effect Effects 0.000 description 1
- 235000013336 milk Nutrition 0.000 description 1
- 239000008267 milk Substances 0.000 description 1
- 210000004080 milk Anatomy 0.000 description 1
- 239000007003 mineral medium Substances 0.000 description 1
- -1 monosubstituted potassium phosphate Chemical class 0.000 description 1
- 230000017074 necrotic cell death Effects 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NDLPOXTZKUMGOV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoferriooxy)iron hydrate Chemical compound O.O=[Fe]O[Fe]=O NDLPOXTZKUMGOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 244000052769 pathogen Species 0.000 description 1
- 230000001717 pathogenic effect Effects 0.000 description 1
- 230000007918 pathogenicity Effects 0.000 description 1
- 235000019319 peptone Nutrition 0.000 description 1
- VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-N perchloric acid Chemical compound OCl(=O)(=O)=O VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000008363 phosphate buffer Substances 0.000 description 1
- 239000002953 phosphate buffered saline Substances 0.000 description 1
- 230000008659 phytopathology Effects 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 1
- 230000008654 plant damage Effects 0.000 description 1
- 244000000003 plant pathogen Species 0.000 description 1
- 239000000256 polyoxyethylene sorbitan monolaurate Substances 0.000 description 1
- 235000010486 polyoxyethylene sorbitan monolaurate Nutrition 0.000 description 1
- 239000000244 polyoxyethylene sorbitan monooleate Substances 0.000 description 1
- 235000010482 polyoxyethylene sorbitan monooleate Nutrition 0.000 description 1
- 229920000053 polysorbate 80 Polymers 0.000 description 1
- 229940068968 polysorbate 80 Drugs 0.000 description 1
- 229910000160 potassium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011009 potassium phosphates Nutrition 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 239000011814 protection agent Substances 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 210000003705 ribosome Anatomy 0.000 description 1
- 238000013207 serial dilution Methods 0.000 description 1
- 230000011664 signaling Effects 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 235000019812 sodium carboxymethyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 229920001027 sodium carboxymethylcellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000005720 sucrose Substances 0.000 description 1
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 230000031068 symbiosis, encompassing mutualism through parasitism Effects 0.000 description 1
- 208000024891 symptom Diseases 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 1
- 239000003053 toxin Substances 0.000 description 1
- 230000002103 transcriptional effect Effects 0.000 description 1
- 229940099259 vaseline Drugs 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области сельскохозяйственной микробиологии и биотехнологии, в частности, к средству для стимуляции роста, защиты растений от фитопатогенных грибов и повышения урожайности сельскохозяйственных культур.The invention relates to the field of agricultural microbiology and biotechnology, in particular, to a means for stimulating growth, protecting plants from phytopathogenic fungi and increasing the yield of agricultural crops.
Эндофитные непатогенные бактерии живут в симбиозе с растением-хозяином, не повреждая макроорганизм, и поэтому являются группой микроорганизмов, перспективных для выделения агентов биологической защиты и фитостимуляции, которые могут быть использованы в качестве биологических препаратов для растениеводства [Фасхутдинова, Е.Р. Перспективы использования эндофитных и экстремофильных микроорганизмов в борьбе с фитопатогенами сельскохозяйственных культур / Е.Р. Фасхутдинова, Ю.В. Голубцова, О.А. Неверова // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. - 2023. - Т. 24, №5. - С.720-738]. Эти микроорганизмы могут стимулировать рост растений, препятствовать развитию фитопатогенов, увеличивать устойчивость растений к засухе и другим абиогенным стрессам, а также увеличивать урожайность сельскохозяйственных культур [Коренская, А. Геномный анализ штаммов-эндофитов рода Bacillus: поиск генов, участвующих в осуществлении антифунгальной активности и взаимодействии с растением / А. Коренская, C. Ben, L. Gentzbitte // Сохранение и преумножение генетических ресурсов микроорганизмов: Сборник тезисов II Всероссийской школы-конференции, Санкт-Петербург, 26-27 июня 2023 года. - Москва: Издательство «Перо», 2023. - С.54-55; Сорокань, А.В. Эндофитные бактерии Bacillus subtilis 26Д снижают пораженность растений картофеля фитофторозом, стимулируя транскрипционную активность жасмонат-зависимых генов / А.В. Сорокань, Г.Ф. Бурханова, И.В. Максимов // Биомика. - 2020. - Т. 12, №3. - С.398-403]. Эндофитные микроорганизмы могут быть выделены из тканей растений на разных стадиях его развития, при этом многие эндофитные бактерии оказывают положительное влияние на растение-хозяина [Наумович, Н.И. Влияние эндофитных бактерий на рост и развитие растений / Н.И. Наумович, И.В. Шавейко, З.М. Алещенкова // Микробные биотехнологии: фундаментальные и прикладные аспекты: Сборник научных трудов. Том 8. - Минск: Республиканское унитарное предприятие «Издательский дом «Белорусская наука», - 2016. - С.211-226]. Представители рода Bacillus хорошо известны в качестве агентов биологической защиты растений. Дополнительным преимуществом этой группы микроорганизмов является возможность формирования эндоспор, что позволяет использовать более дешевые способы высушивания биомассы, а также увеличивает сроки хранения биопрепаратов без потери активности биологического агента в них. Способность к формированию спор также является свойством бактерий рода Bacillus, способствующих их эндофитному поддержанию в растении-хозяине. Эндофитные представители бацилл обладают ценными свойствами для использования на культурных растениях [Fritze, D. Taxonomy of the genus bacillus and related genera: the aerobic endospore-forming bacteria / D. Fritze // Phytopathology. - 2004. V. 94(11). - P. 1245-1248]. Одним из недавно классифицированных видов рода Bacillus является вид Bacillus velezensis, представители которого часто используются для создания биопрепаратов [Rabbee, M.F. Bacillus velezensis: A Valuable Member of Bioactive Molecules within Plant Microbiomes. M.F. Rabbee, M.S. Ali, J. Choi, B.S. Hwang, S.C. Jeong, K.H. Baek //Molecules. - 2019. - V. 24(6). - P. 1046]. Endophytic non-pathogenic bacteria live in symbiosis with the host plant without damaging the macroorganism, and therefore are a group of microorganisms that are promising for isolating agents of biological protection and phytostimulation, which can be used as biological preparations for crop production [Faskhutdinova, E.R. Prospects for the use of endophytic and extremophilic microorganisms in the fight against phytopathogens of agricultural crops / E.R. Faskhutdinova, Yu.V. Golubtsova, O.A. Neverova // Agricultural science of the Euro-North-East. - 2023. - T. 24, No. 5. - P.720-738]. These microorganisms can stimulate plant growth, prevent the development of phytopathogens, increase plant resistance to drought and other abiogenic stresses, and also increase crop yields [Korenskaya, A. Genomic analysis of endophyte strains of the genus Bacillus: search for genes involved in antifungal activity and interaction with a plant / A. Korenskaya, C. Ben, L. Gentzbitte // Preservation and enhancement of genetic resources of microorganisms: Collection of abstracts of the II All-Russian School-Conference, St. Petersburg, June 26-27, 2023. - Moscow: Pero Publishing House, 2023. - P.54-55; Sorokan, A.V. Endophytic bacteria Bacillus subtilis 26D reduce the incidence of late blight on potato plants by stimulating the transcriptional activity of jasmonate-dependent genes / A.V. Sorokan, G.F. Burkhanova, I.V. Maksimov // Biomics. - 2020. - T. 12, No. 3. - P.398-403]. Endophytic microorganisms can be isolated from plant tissues at different stages of its development, and many endophytic bacteria have a positive effect on the host plant [Naumovich, N.I. The influence of endophytic bacteria on the growth and development of plants / N.I. Naumovich, I.V. Shaveiko, Z.M. Aleshchenkova // Microbial biotechnologies: fundamental and applied aspects: Collection of scientific papers. Volume 8. - Minsk: Republican Unitary Enterprise "Publishing House "Belarusian Science", - 2016. - P.211-226]. Representatives of the genus Bacillus are well known as biological plant protection agents. An additional advantage of this group of microorganisms is the possibility of forming endospores, which allows the use of cheaper methods of drying biomass, and also increases the shelf life of biological products without loss of activity of the biological agent in them. The ability to form spores is also a property of bacteria of the genus Bacillus , which contributes to their endophytic maintenance in the host plant. Endophytic representatives of bacilli have valuable properties for use on cultivated plants [Fritze, D. Taxonomy of the genus bacillus and related genera: the aerobic endospore-forming bacteria / D. Fritze // Phytopathology. - 2004. V. 94(11). - P. 1245-1248]. One of the recently classified species of the genus Bacillus is the species Bacillus velezensis , representatives of which are often used to create biological products [Rabbee, MF Bacillus velezensis : A Valuable Member of Bioactive Molecules within Plant Microbiomes. MF Rabbee, MS Ali, J. Choi, BS Hwang, SC Jeong, KH Baek //Molecules. - 2019. - V. 24(6). - P. 1046] .
Известен штамм В. subtilis Б 93 ВИЗР, отличающийся высокой биологической активностью в отношении подавления фитопатогенов картофеля и рекомендованный для использования в период хранения клубней [RU2538157 C1, 10.01.2015]. Однако, данный штамм не обладает ростостимулирующей активностью.The known strain of B. subtilis B 93 VIZR is characterized by high biological activity in suppressing potato phytopathogens and is recommended for use during storage of tubers [RU2538157 C1, 01/10/2015]. However, this strain does not have growth-stimulating activity.
Заявлен штамм В. subtilis BZR 517 [RU2552146 C1, 10.06.2015], показавший высокую активность в подавлении различных фитопатогенов растений. Вместе с тем, не приведены сведения о его ростостимулирующей активности в отношении растений.The B. subtilis strain BZR 517 was declared [RU2552146 C1, 06/10/2015], which showed high activity in suppressing various plant pathogens. However, no information is provided on its growth-stimulating activity against plants.
Описан штамм В. subtilis BZR 336g [RU2553518 C1, 20.06.2015], выделенный из ризопланы озимой пшеницы, отличающейся высокой активностью в отношении различных фитопатогенных грибов и обладающий ростостимулирующей активностью.The strain B. subtilis BZR 336g [RU2553518 C1, 06/20/2015], isolated from the rhizoplane of winter wheat, is described, which is characterized by high activity against various phytopathogenic fungi and has growth-stimulating activity.
Предложены штамм бактерий Bacillus subtilis subsp.subtilis, выделенный из ризосферы разнотравья целины - антагонист фитопатогенных микромицетов с ростостимулирующими свойствами и микробный препарат на его основе для повышения продуктивности сельскохозяйственных растений и защиты их от грибных болезней [RU2764695 C1, 19.01.2022].Proposed bacterial strain Bacillus subtilis subsp. subtilis , isolated from the rhizosphere of virgin soil herbs, is an antagonist of phytopathogenic micromycetes with growth-stimulating properties and a microbial preparation based on it to increase the productivity of agricultural plants and protect them from fungal diseases [RU2764695 C1, 01/19/2022].
Штамм бактерии Bacillus subtilis ВНИИСХМ 128 и биопрепарат, созданный на основе этого штамма (Фитоспорин) [RU2721966 C2, 25.05.2020] показал высокую эффективность при использовании на сельскохозяйственных культурах [Давлетшин, Ф.М. Эффективность биофунгицида Фитоспорин-М,Ж на яровой пшенице при прямом посеве / Ф.М. Давлетшин, Р.Г. Гильманов, Х.М. Сафин, Д.С.Аюпов // Достижения науки и техники АПК. - 2014. - №2. - С.39-40].The bacterium strain Bacillus subtilis VNIISKHM 128 and the biological product created on the basis of this strain (Fitosporin) [RU2721966 C2, 05.25.2020] have shown high efficiency when used on agricultural crops [Davletshin, F.M. Efficiency of the biofungicide Fitosporin-M,Zh on spring wheat with direct sowing / F.M. Davletshin, R.G. Gilmanov, Kh.M. Safin, D.S. Ayupov // Achievements of science and technology of the agro-industrial complex. - 2014. - No. 2. - P.39-40].
Все представленные штаммы рода Bacillus не являются эндофитными бактериями и не обладают способностью к азотфиксации.All presented strains of the genus Bacillus are not endophytic bacteria and do not have the ability to fix nitrogen.
Техническая проблема, решаемая изобретением, состоит в расширении арсенала штаммов, обладающих одновременно высокой ростостимулирующей активностью, подавляющих развитие фитопатогенных грибов и оказывающих положительное влияние на повышение урожайности сельскохозяйственных культур, что обуславливает возможность их использования их в качестве биологического агента в составе биопрепаратов для растениеводства. Технический результат изобретения состоит в реализации указанного назначения.The technical problem solved by the invention is to expand the arsenal of strains that simultaneously have high growth-stimulating activity, suppress the development of phytopathogenic fungi and have a positive effect on increasing the yield of agricultural crops, which makes it possible to use them as a biological agent in the composition of biological products for crop production. The technical result of the invention is to implement the specified purpose.
Техническая проблема решается, и технический результат достигается новым штаммом эндофитной бактерии Bacillus velezensis MGMM30, стимулирующим рост и повышающим урожайность сельскохозяйственных культур, обладающим фунгицидной активностью в отношении фитопатогенных грибов растений, что открывает перспективы его использования в качестве биопрепарата.The technical problem is solved, and the technical result is achieved by a new strain of endophytic bacterium Bacillus velezensis MGMM30, which stimulates growth and increases the yield of agricultural crops, and has fungicidal activity against plant pathogenic fungi, which opens up prospects for its use as a biological product.
Заявляемый штамм эндофитной бактерии Bacillus velezensis MGMM30 является азотофиксатором, продуцентом фитогормона ауксина, что обуславливает его росторегулирующие свойства в отношении растений, повышение урожайности сельскохозяйственных культур. Также штамм является продуцентом экзогенных ферментов (протеаз, амилаз, целлюлаз), проявляет антагонистическую активность в отношении фитопатогенных грибов.The claimed strain of the endophytic bacterium Bacillus velezensis MGMM30 is a nitrogen fixer, a producer of the phytohormone auxin, which determines its growth-regulating properties in relation to plants and increasing crop yields. The strain is also a producer of exogenous enzymes (proteases, amylases, cellulases) and exhibits antagonistic activity against phytopathogenic fungi.
Новый штамм выделен из филлопланы мягкой озимой пшеницы сорта Универсиада, созданного в Татарском научно-исследовательском институте сельского хозяйства - обособленном структурном подразделении ФГБУН «Федеральный исследовательский центр «Казанский научный центр Российской академии наук» (ФИЦ КазНЦ РАН), охраняемого патентом РФ на селекционное достижение №9591 от 05.04.2018, правообладатель и оригинатор ФИЦ КазНЦ РАН. Штамм депонирован в Сетевой биоресурсной коллекции в области генетических технологий для сельского хозяйства (RCAM) ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной микробиологии» под регистрационным номером RCAM06747.The new strain was isolated from the phylloplane of soft winter wheat of the Universiade variety, created at the Tatar Scientific Research Institute of Agriculture - a separate structural subdivision of the Federal Research Center "Kazan Scientific Center of the Russian Academy of Sciences" (FRC KazSC RAS), protected by the Russian Federation patent for selection achievement No. 9591 dated 04/05/2018, copyright holder and originator Federal Research Center KazSC RAS. The strain is deposited in the Network Bioresource Collection in the Field of Genetic Technologies for Agriculture (RCAM) of the All-Russian Research Institute of Agricultural Microbiology under registration number RCAM06747.
Основными критериями отбора служили подавление роста фитопатогенных грибов, положительное влияние на продуктивность растений, отсутствие патогенности к теплокровным животным и совместимость с другими микроорганизмами.The main selection criteria were suppression of the growth of phytopathogenic fungi, a positive effect on plant productivity, lack of pathogenicity to warm-blooded animals and compatibility with other microorganisms.
Видовую принадлежность определяли с помощью метода определения нуклеотидной последовательности фрагмента гена 16S рРНК с последующим сравнением нуклеотидной идентичности с последовательностями, депонированными в международной базе данных GenBank [Altschul, S. F. Basic local alignment search tool. / Altschul, S.F., W.Gish, W. Miller, E.W. Myers, D. J. Lipman //J Mol Biol. - 1990. - V. 215. - P/403-410]. Нуклеотидная последовательность фрагмента гена 16S рРНК заявляемого штамма Bacillus velezensis MGMM30 показала 99,81% идентичности с таковой штамма Bacillus velezensis LMG 22478T [Ruiz-García, C. Bacillus velezensis sp.nov., a surfactant-producing bacterium isolated from the river Vélez in Málaga, southern Spain. / Ruiz-García C, V. Béjar, F. Martínez-Checa, I. Llamas, E. Quesada // Int J Syst Evol Microbiol. - 2005. - V. 55. - P. 191-195].Species identity was determined using the method of determining the nucleotide sequence of a fragment of the 16S rRNA gene, followed by comparison of nucleotide identity with sequences deposited in the international GenBank database [Altschul, SF Basic local alignment search tool. / Altschul, S.F., W.Gish, W. Miller, E.W. Myers, DJ Lipman //J Mol Biol. - 1990. - V. 215. - P/403-410]. The nucleotide sequence of the 16S rRNA gene fragment of the claimed Bacillus velezensis strain MGMM30 showed 99.81% identity with that of the Bacillus velezensis strain LMG 22478T [Ruiz-García, C. Bacillus velezensis sp.nov., a surfactant-producing bacterium isolated from the river Vélez in Málaga , southern Spain. / Ruiz-García C, V. Béjar, F. Martínez-Checa, I. Llamas, E. Quesada // Int J Syst Evol Microbiol. - 2005. - V. 55. - P. 191-195].
Штамм характеризуется следующими морфолого-культуральными и физиолого-биохимическими признаками.The strain is characterized by the following morphological-cultural and physiological-biochemical characteristics.
Клетки штамма представляют собой грамположительные аэробные спорообразующие прямые палочки с закругленными концами. Клетки подвижные, размером 0,61-0,70 х 1,59-2,04 мкм.The cells of the strain are gram-positive aerobic spore-forming straight rods with rounded ends. The cells are motile, measuring 0.61-0.70 x 1.59-2.04 microns.
На среде Lysogeny broth (LB; 10 г/л бактотриптона, 5 г/л дрожжевого экстракта и 10 г/л хлорида натрия) через 2 суток при 30°C образуют белые с шероховатой поверхностью колонии.On Lysogeny broth medium (LB; 10 g/l bactotryptone, 5 g/l yeast extract and 10 g/l sodium chloride) after 2 days at 30°C white colonies with a rough surface are formed.
Штамм Bacillus velezensis MGMM30 растет в температурных пределах от 15 до 35°С, оптимум роста - 24-30°С.Рост культуры бактерий наблюдается в средах с диапазоном рН 6,2-8,6; оптимальные для роста значения рН - 7,0-7,3. The Bacillus velezensis strain MGMM30 grows in temperature ranges from 15 to 35°C, the growth optimum is 24-30°C. Growth of the bacterial culture is observed in environments with a pH range of 6.2-8.6; Optimal pH values for growth are 7.0-7.3.
Штамм хорошо растет на среде Кинг Б [King, E. O. Two simple media for the demonstration of pyocyanin and fluorescin / E.O. King, M. K. Ward, D.E. Raney // J. Lab. Clin. Med. - 1954. - V. 44. - P. 301-307], среде LB, сусло-агаре (солодовый экстракт 15,0 г/л; пептон 0,75 г/л; мальтоза 12,75 г/л; декстрин 2,75 г/л; глицерин 2,35 г/л; калий фосфорнокислый однозамещенный 0,4 г/л; хлорид аммония 1,0 г/л; агар-агар 20,0 г/л. Штамм является прототрофом, поскольку может расти в минеральной сукцинатной среде [Meyer, J.M. The Fluorescent Pigment of Pseudomonas fluorescens: Biosynthesis, Purification and Physicochemical Properties / J.M. Meyer, M.A. Abdallah // J. Gen. Microbiol. - 1978. - V. 107. - P. 319-328], состоящей из минеральных солей и сукцината в качестве источника углерода.The strain grows well on King B medium [King, EO Two simple media for the demonstration of pyocyanin and fluorescin / EO King, MK Ward, DE Raney // J. Lab. Clin. Med. - 1954. - V. 44. - P. 301-307], LB medium, wort agar (malt extract 15.0 g/l; peptone 0.75 g/l; maltose 12.75 g/l;
Штамм хранится при 4-6°C в пробирках с полужидким агаром в минеральной среде (состав: калия фосфат двузамещенный 5.8 г/л, калия фосфат однозамещенный 3 г/л, аммоний сернокислый 1 г/л, глицерин 2 г/л с добавлением 0,7% агара, рН среды 7,0-7,3) под вазелиновым маслом, которое наливается в пробирки по истечению 2-х суток роста культуры. В таких условиях срок хранения штамма без пересева составляет не менее 1 года. Штамм также может быть заморожен в фосфатно-солевом буфере (рН 7.0) с добавлением 30% глицерина для хранения в течение 5 лет.The strain is stored at 4-6°C in tubes with semi-liquid agar in a mineral medium (composition: disubstituted potassium phosphate 5.8 g/l, monosubstituted potassium phosphate 3 g/l, ammonium sulfate 1 g/l, glycerol 2 g/l with the addition of 0 .7% agar, medium pH 7.0-7.3) under vaseline oil, which is poured into test tubes after 2 days of culture growth. Under such conditions, the shelf life of the strain without reseeding is at least 1 year. The strain can also be frozen in phosphate-buffered saline (pH 7.0) with 30% glycerol for storage for 5 years.
Оценку способности штамма фиксировать атмосферный азот проводили путем инокулирования бактериальной суспензии штамма на питательную среду Дженсена (Jensen's Medium). Затем чашки инкубировали при 30°C в течение 2-5 дней. Рост и развитие штамма на поверхности среды рассматривались как способность фиксировать атмосферный азот на среде Дженсена. Проведенные эксперименты подтвердили способность Bacillus velezensis MGMM30 к азотфиксации, т.к. данный штамм хорошо рос и развивался на среде Дженсена.The ability of the strain to fix atmospheric nitrogen was assessed by inoculating a bacterial suspension of the strain onto Jensen's Medium. The dishes were then incubated at 30°C for 2-5 days. The growth and development of the strain on the surface of the medium was considered to be the ability to fix atmospheric nitrogen on Jensen's medium. The experiments carried out confirmed the ability of Bacillus velezensis MGMM30 for nitrogen fixation, because This strain grew and developed well on Jensen's medium.
Оценку протеазной и целлюлазной активности проводили путем инокулирования бактериальной суспензии штамма на минимальную сукцинатную среду с добавлением соответственно 1% сухого молока, полисорбата 80 и карбоксиметилцеллюлозы натрия. Липазную активность определяли путем инокулирования бактериальной суспензии штамма на липазную питательную среду (сукцинатная среда+2% tween-20), хитиназную активность - на хитиназную питательную среду (сукцинатная среда+1% хитин). Амилазную активность определяли путем инокулирования бактериальной суспензии штамма на амилазную питательную среду (АМ). Затем чашки инкубировали при 30°C в течение 2-10 дней. После инкубации для выявления целлюлозной и амилазной активности чашки прокрашивали 0,2% раствором Конго красного и 0,5% (0,1н) калий йодистого раствора соответственно. Через 5 минут чашки промывали 0,5% раствором KCl. О целлюлазной, хитиназной и амилазной активности судили по появлению непрокрашиваемых зон (просветлений) около бактериальных колоний. Липазная активность проявлялась в виде белых кристаллов, возникающих под колонией в агаре. Проведенные исследования показали, что штамм Bacillus velezensis MGMM30 обладает протеазной, липазной, амилазной, хитиназной, целлюлозной активностью.Protease and cellulase activity was assessed by inoculating a bacterial suspension of the strain onto a minimal succinate medium with the addition of 1% milk powder, polysorbate 80, and sodium carboxymethylcellulose, respectively. Lipase activity was determined by inoculating a bacterial suspension of the strain onto a lipase nutrient medium (succinate medium + 2% tween-20), chitinase activity - onto a chitinase nutrient medium (succinate medium + 1% chitin). Amylase activity was determined by inoculating a bacterial suspension of the strain onto an amylase nutrient medium (AM). The dishes were then incubated at 30°C for 2-10 days. After incubation, to detect cellulose and amylase activity, the dishes were stained with 0.2% Congo red solution and 0.5% (0.1 N) potassium iodide solution, respectively. After 5 minutes, the dishes were washed with 0.5% KCl solution. Cellulase, chitinase and amylase activity was assessed by the appearance of unstained zones (clearances) near bacterial colonies. Lipase activity appeared as white crystals appearing under the colony in the agar. Studies have shown that the Bacillus velezensis MGMM30 strain has protease, lipase, amylase, chitinase, and cellulose activity.
Индолилуксусная кислота (ИУК) является стимулятором роста растений. Количество ИУК, продуцируемой Bacillus velezensis MGMM30, определяли спектрометрическим методом, в соответствии с Гордоном и Вебером [Gordon, S. A. Colorimetric estimation of indoleacetic acid / S. A.Gordon, R. P. Weber // Plant Physiol. - 1951. - V. 26. - P. 192-195], и сравнивали с количеством ИУК, продуцируемой штаммами сравнения. Результаты оценки, представленные в таблице 1, показали, что штамм Bacillus velezensis MGMM30 синтезирует ИУК в количествах, больших, чем штаммы ризосферных микроорганизмов, которые используются в качестве биопрепаратов. Это свидетельствует о превосходных фитостимулирующих свойствах штамма Bacillus velezensis MGMM30.Indolylacetic acid (IAA) is a plant growth stimulant. Amount of IAA produced Bacillus velezensis MGMM30 was determined by the spectrometric method, in accordance with Gordon and Weber [Gordon, S. A. Colorimetric estimation of indoleacetic acid / S. A. Gordon, R. P. Weber // Plant Physiol. - 1951. - V. 26. - P. 192-195], and compared with the amount of IAA produced by comparison strains. The evaluation results presented in Table 1 showed that the strain Bacillus velezensisMGMM30 synthesizes IAA in quantities greater than strains of rhizosphere microorganisms that are used as biological products. This indicates the excellent phytostimulating properties of the strain Bacillus velezensisMGMM30.
Антагонистическую активность штамма Bacillus velezensis MGMM30 по отношению к бактериальным фитопатогенам исследовали конфронтационным методом в чашках Петри с питательной средой LB. В качестве модельного бактериального патогена при исследовании антагонизма по отношению к бактериям использовали штамм Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000 [X.F. Xin, Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000: a model pathogen for probing disease susceptibility and hormone signaling in plants / Xin X.F., He S.Y. // Annu Rev Phytopathol. - 2013. - V. 51. - P. 473-498]. В результате исследований было показано, что штамм Bacillus velezensis MGMM30 подавляет рост фитопатогенной бактерии, тогда как штамм Pseudomonas putida PCL1760, известный отсутствием каких-либо токсичных метаболитов, не влиял на рост Pseudomonas syringae DC3000.The antagonistic activity of the Bacillus velezensis strain MGMM30 against bacterial phytopathogens was studied by the confrontation method in Petri dishes with LB nutrient medium. The strain Pseudomonas syringae pv. was used as a model bacterial pathogen in the study of antagonism towards bacteria. tomato DC3000 [XF Xin, Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000: a model pathogen for probing disease susceptibility and hormone signaling in plants / Xin XF, He SY // Annu Rev Phytopathol. - 2013. - V. 51. - P. 473-498]. As a result of the research, it was shown that the Bacillus velezensis strain MGMM30 suppresses the growth of phytopathogenic bacteria , while the Pseudomonas putida strain PCL1760, known for the absence of any toxic metabolites, did not affect the growth of Pseudomonas syringae DC3000.
Антагонистическую активность штамма Bacillus velezensis MGMM30 в отношении фитопатогенных грибов также проводили с использованием конфронтационного метода. Результаты представлены в таблице 2. Результаты показали, что штамм Bacillus velezensis MGMM30 обладает высокой антагонистической активностью в отношении изучаемых фитопатогенных грибов.The antagonistic activity of the Bacillus velezensis strain MGMM30 against phytopathogenic fungi was also carried out using the confrontational method. The results are presented in Table 2. The results showed that the Bacillus velezensis strain MGMM30 has high antagonistic activity against the studied phytopathogenic fungi.
Изобретение иллюстрируется примерами конкретного выполнения.The invention is illustrated by examples of specific implementation.
Пример 1. Выделение заявляемого штаммаExample 1. Isolation of the claimed strain
К одному грамму листьев озимой пшеницы сорта Универсиада, отобранных на стадии флагового листа, приливали 10 мл стерильного фосфатного буфера (рН 7.0) и интенсивно встряхивали на вортексе в течение 10 минут.Суспензию клеток прогревали до 95°С в течение 10 минут, для удаления неспорулирующих форм микроорганизмов. Прогретую суспензию использовали для получения серийных разведений, которые рассевали на чашки Петри с агаризованной средой LB. Полученные колонии пересевали на индикаторные среды для выявления синтеза экзоферментов: амилазы, липазы, протеазы, целлюлазы, а также на среду Йенсена для выявления штаммов, способных к фиксации атмосферного азота. Штамм, обозначенный MGMM30, выделял все обозначенные ферменты и мог усваивать атмосферный азот.Штамм MGMM30 был идентифицирован как Bacillus velezensis на основе сравнения последовательности вариабельных фрагментов гена 16S рРНК в базах данных GenBank (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/genbank/) и Ribosomal Database Project II (http://rdp.cme.msu.edu/).To one gram of winter wheat leaves of the Universiada variety, selected at the flag leaf stage, 10 ml of sterile phosphate buffer (pH 7.0) was added and vigorously shaken on a vortex for 10 minutes. The cell suspension was heated to 95°C for 10 minutes to remove non-sporulating forms of microorganisms. The heated suspension was used to obtain serial dilutions, which were plated on Petri dishes with LB agar medium. The resulting colonies were subcultured on indicator media to detect the synthesis of exoenzymes: amylase, lipase, protease, cellulase, as well as on Jensen's medium to identify strains capable of fixing atmospheric nitrogen. The strain, designated MGMM30, secreted all designated enzymes and could assimilate atmospheric nitrogen. Strain MGMM30 was identified as Bacillus velezensis based on sequence comparison of variable fragments of the 16S rRNA gene in the GenBank databases (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/ genbank/) and Ribosomal Database Project II (http://rdp.cme.msu.edu/).
Пример 2. Оценка ростостимулирующей способности штамма Bacillus velezensis MGMM30Example 2. Assessment of the growth-stimulating ability of the Bacillus velezensis strain MGMM30
Для определения фитостимулирующих свойств Bacillus velezensis MGMM30 было проведено определение количеств продуцируемой ИУК заявляемым штаммом и нескольких ризосферных бактерий, которые также используются для фитостимуляции и защиты растений.To determine the phytostimulating properties of Bacillus velezensis MGMM30, the amounts of IAA produced by the claimed strain and several rhizosphere bacteria, which are also used for phytostimulation and plant protection, were determined.
Для этого штамм Bacillus velezensis MGMM30 и другие штаммы культивировали на среде LB с добавлением 1% L-триптофана в качестве предшественника при температуре 29±1°C при постоянном перемешивании (180 об/мин) в течение 3 дней. После инкубирования бактериальную культуру центрифугировали при 10000 об/мин в течение 5 минут при 4°C и фильтровали (с использованием мембранного фильтра 0,45 мкм). Далее 1 мл полученной суспензии смешивали с реактивом Сальковского [0,5 М хлорида железа (FeCl3) и 35%-ной хлорной кислоты (HClO4)] в соотношении 1 к 2. Смесь инкубировали при отсутствии света и комнатной температуре в течение 30 мин, затем измеряли оптическую плотность при 530 нм. Концентрацию ИУК оценивали по стандартной кривой ИУК (0-1000 мкг/мл). Один мл стерильного среды LB с 1% L-триптофана, смешанного (в соотношении 1 к 2) с реактивом Сальковского, использовали в качестве бланка. Показатели количества продуцируемой штаммами ИУК, мкг/мл, представлены в таблице 1. Данные иллюстрируют, что количество продуцируемой заявляемым штаммом Bacillus velezensis MGMM30 (241,74±5,49) превышает в 3,6-40,2 раз количества УИК, продуцируемой штаммами сравнения: Bacillus mojavensis PS17 - 6,01±0,07, Pseudoarthrobacter sp.I9L5 - 34,31±2,16, Bacillus licheniformis MGMM24 - 67,75±5,08, Bacillus velezensis MGMM74 - 22,55±1,87.For this purpose, Bacillus velezensis strain MGMM30 and other strains were cultivated in LB medium supplemented with 1% L-tryptophan as a precursor at a temperature of 29±1°C with constant stirring (180 rpm) for 3 days. After incubation, the bacterial culture was centrifuged at 10,000 rpm for 5 minutes at 4°C and filtered (using a 0.45 μm membrane filter). Next, 1 ml of the resulting suspension was mixed with Salkovsky’s reagent [0.5 M ferric chloride (FeCl 3 ) and 35% perchloric acid (HClO 4 )] in a ratio of 1 to 2. The mixture was incubated in the absence of light and room temperature for 30 minutes , then the absorbance was measured at 530 nm. IAA concentration was estimated using the IAA standard curve (0–1000 μg/ml). One ml of sterile LB medium with 1% L-tryptophan mixed (in a ratio of 1 to 2) with Salkovsky's reagent was used as a blank. Indicators of the amount of IAA produced by the strains, μg/ml, are presented in Table 1. The data illustrate that the amount of IAA produced by the claimed strain Bacillus velezensis MGMM30 (241.74±5.49) exceeds by 3.6-40.2 times the amount of IAA produced by the strains comparison: Bacillus mojavensis PS17 - 6.01±0.07, Pseudoarthrobacter sp. I9L5 - 34.31±2.16, Bacillus licheniformis MGMM24 - 67.75±5.08, Bacillus velezensis MGMM74 - 22.55±1.87.
Пример 3. Оценка антагонистической активности штамма Bacillus velezensis MGMM30Example 3. Evaluation of the antagonistic activity of the Bacillus velezensis strain MGMM30
Антагонистическую активность штамма Bacillus velezensis MGMM30 в отношении фитопатогенных грибов проводили с использованием конфронтационного метода. На чашки Петри с питательной средой Сабуро выращивали фитопатогенные грибы рода Fusarium: Fusarium oxysporum, Fusarium sambucinum, Fusarium sporotrichioides, Fusarium graminnearum и Fusarium culmorum. Грибы высевали, помещая их ровно по центру чашки Петри. По краям вокруг колонии гриба высевали Bacillus velezensis MGMM30. После этого чашки Петри инкубировали в течение 5 суток при t=28°С.Через 5 суток определяли проявление у штамма антагонизма к грибам, визуально, по способности бактерий ограничивать рост гриба, а также с измерением зоны подавления роста колонии. Опыт проводили в трех повторах, средние значения ингибирования и стандартное отклонение высчитывали на основании трех измерений. Результаты, приведенные в таблице 2, показали, что штамм Bacillus velezensis MGMM30 обладает высокой антагонистической активностью в отношении исследованных фитопатогенных грибов, поскольку зона подавления роста колоний фитопатогенов заявляемым штаммом, мм, составляет в отношении: Fusarium oxysporum ZUM2407 - 7,2±1,2, Fusarium oxysporum SC70104 - 3,2±0,5, Fusarium oxysporum SC70157 - 3,1±0,2, Fusarium oxysporum SC70159 - 3,5±0,1, Fusarium sambucinum SC70134 - 1,1±0,2, Fusarium sambucinum SC70160 - 3,2±0,3, Fusarium sporotrichioides SC70115 - 2,0±0,1, Fusarium sporotrichioides SC70124 - 1,5±0,2, Fusarium graminnearum F-877 - 6,2±0,1, Fusarium culmorum 30 - 5,1±0,5.The antagonistic activity of the Bacillus velezensis strain MGMM30 against phytopathogenic fungi was carried out using the confrontational method. Phytopathogenic fungi of the genus Fusarium were grown on Petri dishes with Sabouraud nutrient medium: Fusarium oxysporum, Fusarium sambucinum, Fusarium sporotrichioides, Fusarium graminnearum and Fusarium culmorum . The mushrooms were sown by placing them exactly in the center of the Petri dish. Bacillus velezensis MGMM30 was sown along the edges around the fungal colony. After this, the Petri dishes were incubated for 5 days at t=28°C. After 5 days, the manifestation of antagonism to fungi in the strain was determined visually, by the ability of bacteria to limit the growth of the fungus, as well as by measuring the zone of suppression of colony growth. The experiment was carried out in triplicate, and the average inhibition values and standard deviation were calculated based on three measurements. The results given in Table 2 showed that the Bacillus velezensis MGMM30 strain has high antagonistic activity against the studied phytopathogenic fungi, since the zone of suppression of the growth of phytopathogen colonies by the claimed strain, mm, is in relation to: Fusarium oxysporum ZUM2407 - 7.2 ± 1.2 , Fusarium oxysporum SC70104 - 3.2±0.5, Fusarium oxysporum SC70157 - 3.1±0.2, Fusarium oxysporum SC70159 - 3.5±0.1, Fusarium sambucinum SC70134 - 1.1±0.2, Fusarium sambucinum SC70160 - 3.2±0.3, Fusarium sporotrichioides SC70115 - 2.0±0.1, Fusarium sporotrichioides SC70124 - 1.5±0.2, Fusarium graminnearum F-877 - 6.2±0.1, Fusarium culmorum 30 - 5.1±0.5.
Пример 4. Оценка защитного эффекта штамма Bacillus velezensis MGMM30 в модельной системе: ячмень (растение-хозяин) и Fusarium culmorum 30 (фитопатоген).Example 4. Evaluation of the protective effect of the Bacillus velezensis strain MGMM30 in a model system: barley (host plant) and Fusarium culmorum 30 (phytopathogen).
Объектами исследования являлись ячмень (Hordeum vulgare L.) сорта «Белогорский», фитопатогенный гриб Fusarium culmorum 30 и штамм Bacillus velezensis MGMM30.The objects of the study were barley ( Hordeum vulgare L.) of the Belogorsky variety, the phytopathogenic fungus Fusarium culmorum 30 and the Bacillus velezensis strain MGMM30.
Для приготовления инокулюма Fusarium culmorum 30 выращивали на агаризованной среде Чапека (сахароза - 30,0; NaNO3 - 2,0; K2HPO4 - 1,0; MgSO4*7H2O - 0,5; KCl - 0,5; FeSO4 - 0,01; CuSO4*5 H2O - 0,05; агар микробиологический - 20, г/л) при температуре 24°C в суховоздушном термостате в течение 14 дней. Макроконидии смывали стерильной водой, осаждали центрифугированием 10 минут при температуре 4°C, 4000 об/мин, ресуспендировали в стерильной воде и доводили до концентрации 2.5×105/мл.To prepare the inoculum, Fusarium culmorum 30 was grown on Czapek agar medium (sucrose - 30.0; NaNO 3 - 2.0; K 2 HPO 4 - 1.0; MgSO 4 *7H 2 O - 0.5; KCl - 0.5 ; FeSO 4 - 0.01; CuSO 4 *5 H 2 O - 0.05; microbiological agar - 20, g/l) at a temperature of 24°C in a dry air thermostat for 14 days. Macroconidia were washed off with sterile water, pelleted by centrifugation for 10 minutes at 4°C, 4000 rpm, resuspended in sterile water and adjusted to a concentration of 2.5 × 105/ml.
Штамм Bacillus velezensis MGMM30 выращивали в течение ночи на среде LS (гидролизат казеина - 10,0; соевая мука - 5,0; мясной экстракт - 5,0; дрожжевой экстракт - 5,0; глюкоза - 20,0; NaCl - 5,0; L-Цистеина гидрохлорид - 0,30, г/л) при температуре 28°С на качалке (SI - 300R, Южная Корея), режим 180 об/мин. Клетки каждой из бактерий центрифугировали 10 минут при скорости 8000 об/мин и температуре 40°С, супернатант сливали, клетки ресуспендировали в охлажденной стерильной дистиллированной воде. Концентрацию бактериальных клеток определяли по оптической плотности (ОП) при 600 нм (OD600) на спектрофотометре Ultrospec II («LKB biochrom», Швеция) и доводили до ОП, соответствующей концентрации 108 в мл. Bacillus velezensis strain MGMM30 was grown overnight in LS medium (casein hydrolyzate - 10.0; soy flour - 5.0; meat extract - 5.0; yeast extract - 5.0; glucose - 20.0; NaCl - 5. 0; L-Cysteine hydrochloride - 0.30, g/l) at a temperature of 28°C on a rocking chair (SI - 300R, South Korea), mode 180 rpm. The cells of each bacteria were centrifuged for 10 minutes at a speed of 8000 rpm and a temperature of 40°C, the supernatant was drained, and the cells were resuspended in cooled sterile distilled water. The concentration of bacterial cells was determined by optical density (OD) at 600 nm (OD600) on an Ultrospec II spectrophotometer (LKB biochrom, Sweden) and adjusted to an OD corresponding to a concentration of 108 per ml.
Ячмень (Hordeum vulgare L.) сорта «Белогорский», восприимчивый к фузариозной корневой гнили, был получен из коллекции ФИЦ Всероссийского института генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова. Семена ячменя стерилизовали 30 секунд в 96% этаноле, трижды промывали стерильной водой, и на 30 мин заливали 0.1% раствором AgNO3. Затем семена однократно погружали в 0.85% раствор NaCl и многократно промывали стерильной водой, после чего раскладывали в стерильные чашки Петри.Barley (Hordeum vulgare L.) of the Belogorsky variety, susceptible to Fusarium root rot, was obtained from the collection of the Federal Research Center of the All-Russian Institute of Plant Genetic Resources named after. N.I. Vavilova. Barley seeds were sterilized for 30 seconds in 96% ethanol, washed three times with sterile water, and filled with a 0.1% AgNO3 solution for 30 min. Then the seeds were immersed once in a 0.85% NaCl solution and washed several times with sterile water, after which they were placed in sterile Petri dishes.
Инокуляцию проводили погружением семян в суспензию Bacillus velezensis MGMM30 с титром около 108 клеток/мл в 1% растворе карбоксиметилцеллюлозы (Saba Klava, Россия) на 15 минут.После инокуляции для удаления излишка влаги семена помещали на стерильную фильтровальную бумагу. Обработанные семена переносили в подготовленные в соответствии с вариантом стерильные чашки Петри.Inoculation was carried out by immersing the seeds in a suspension of Bacillus velezensis MGMM30 with a titer of about 10 8 cells/ml in a 1% solution of carboxymethylcellulose (Saba Klava, Russia) for 15 minutes. After inoculation, the seeds were placed on sterile filter paper to remove excess moisture. The treated seeds were transferred to sterile Petri dishes prepared in accordance with the option.
В качестве субстрата для выращивания растений использовали стерильный вермикулит марки М-150, содержащий окись магния (14-23%), закись железа (1-3%), окись железа (5-17%), окись алюминия (10-13%), двуокись кремния (37-42%), и 8-18% связанной воды. Для проведения опыта был использован вермикулит мелкой фракции (0,5-1 мм), обладающий высокой влагоемкостью, что позволило обеспечить растениям оптимальный водный режим и аэрацию.Sterile vermiculite grade M-150 containing magnesium oxide (14-23%), ferric oxide (1-3%), iron oxide (5-17%), aluminum oxide (10-13%) was used as a substrate for growing plants. , silicon dioxide (37-42%), and 8-18% bound water. To conduct the experiment, fine vermiculite (0.5-1 mm) was used, which has high moisture capacity, which made it possible to provide the plants with optimal water regime and aeration.
Сухой вермикулит стерилизовали автоклавированием (132°С, 2 атм. 20 минут). Для его увлажнения использовали раствор минеральных солей (Са(NO3)2∙4H2O - 1.18 г/л, KNO3 - 0.5 г/л, KH2PO4 - 0.136 г/л, MgSO4*7H2O - 0.48 г/л). В вариантах с инфекционной нагрузкой в вермикулит вместе с питательным раствором вносили суспензию макроконидий Fusarium culmorum 30 (2,5×105 кл/мл, что соответствует 105 кл/г сухого вермикулита), в контрольном варианте - только питательный раствор.Dry vermiculite was sterilized by autoclaving (132°C, 2 atm. 20 minutes). To moisten it, a solution of mineral salts was used (Ca(NO 3 ) 2 ∙4H 2 O - 1.18 g/l, KNO 3 - 0.5 g/l, KH 2 PO 4 - 0.136 g/l, MgSO 4 *7H2O - 0.48 g/ l). In the variants with an infectious load, a suspension of macroconidia Fusarium culmorum 30 (2.5×10 5 cells/ml, which corresponds to 10 5 cells/g of dry vermiculite) was added to the vermiculite along with the nutrient solution; in the control variant, only the nutrient solution was added.
Вермикулит тщательно перемешивали и помещали в сосуды (объем сосуда 0,5 л, повторность шестикратная). В каждый сосуд высевали по 6 зерен ячменя стерильных или обработанных бактериями согласно вариантам опыта:Vermiculite was thoroughly mixed and placed in vessels (vessel volume 0.5 l, repeated six times). 6 grains of barley, sterile or treated with bacteria, were sown in each vessel according to the experimental options:
1. Контроль (стерильный вермикулит), посев стерильных семян,1. Control (sterile vermiculite), sowing sterile seeds,
2. Вермикулит+Fusarium culmorum 30, посев стерильных семян,2. Vermiculite + Fusarium culmorum 30, sowing sterile seeds,
3. Вермикулит+Fusarium culmorum 30, посев семян, инокулированных Bacillus velezensis MGMM30.3. Vermiculite + Fusarium culmorum 30, sowing seeds inoculated with Bacillus velezensis MGMM30.
Растения выращивали при температурном режиме 22°С день/20°С ночь и режиме освещения 16 ч день/8 ч ночь в течение 19 суток. Влажность вермикулита поддерживали на уровне 60% полной влагоемкости ежедневным поливом сосудов по весу. В течении вегетации учитывали биометрические показатели: всхожесть, появление второго и третьего листа ячменя. После извлечения растений на 19 сутки корни аккуратно отделяли от вермикулита, погружали в воду для окончательного удаления частиц субстрата и просматривали под лупой (×8) для определения симптомов гнили. Болезнь внешне проявляется в виде побурения корней, подземного междоузлия, основания стебля, влагалища нижних листьев, полного отмирания кончиков корней. Учет поражения корневой и прикорневой гнилью проводили по методике Всероссийского научно-исследовательского института защиты растений по следующей шкале:Plants were grown at a temperature of 22°C day/20°C night and a lighting regime of 16 hours day/8 hours night for 19 days. Vermiculite moisture content was maintained at 60% of full moisture capacity by watering the vessels daily by weight. During the growing season, biometric indicators were taken into account: germination, the appearance of the second and third leaves of barley. After removing the plants on day 19, the roots were carefully separated from the vermiculite, immersed in water to completely remove substrate particles, and examined under a magnifying glass (×8) to determine rot symptoms. The disease externally manifests itself in the form of browning of the roots, underground internode, base of the stem, sheath of the lower leaves, and complete death of the root tips. Accounting for damage to root and basal rot was carried out according to the methodology of the All-Russian Research Institute of Plant Protection on the following scale:
0 - здоровое растение;0 - healthy plant;
1 - на основании стебля или его подземной части видны бурые штрихи, на первичных и вторичных корнях видны отдельные участки бурого цвета (зоны некроза), поражение не более 10%;1 - brown streaks are visible at the base of the stem or its underground part, separate areas of brown color (zones of necrosis) are visible on the primary and secondary roots, damage is no more than 10%;
2 - основание стебля слегка бурое, отдельные корни или значительные участки их бурые, наблюдается отмирание кончиков корней, поражение от 10 до 30%;2 - the base of the stem is slightly brown, individual roots or significant areas of them are brown, the tips of the roots are dying off, the damage is from 10 to 30%;
3 - на основании стебля или его подземной части видны бурые пятна, охватывающие более половины органа, большая часть корней поражена, поражение от 30 до 70%;3 - brown spots are visible at the base of the stem or its underground part, covering more than half of the organ, most of the roots are affected, damage ranges from 30 to 70%;
4 - основание стебля или его подземной части темное с перехватом, большая часть корней поражена или отмерла, поражение от 70 до 100% или гибель растения.4 - the base of the stem or its underground part is dark with interception, most of the roots are damaged or dead, damage is from 70 to 100% or the death of the plant.
Для определения интенсивности развития болезни использовали формулу R=Σab/NKTo determine the intensity of disease development, the formula R=Σab/NK was used
где R - развитие болезни (баллы или проценты); Σ (а b) - сумма произведений числа больных растений (а) на соответствующий балл или процент поражения (b); N - число учитываемых растений в пробе (больных и здоровых), К - наивысший балл поражения.where R is the development of the disease (scores or percentages); Σ (a b) - the sum of the products of the number of diseased plants (a) by the corresponding score or percentage of damage (b); N is the number of plants taken into account in the sample (sick and healthy), K is the highest damage score.
Учет корневой гнили показал, что обработка семян ячменя исследуемым штаммом Bacillus velezensis MGMM30 привела к снижению интенсивности корневой гнили, вызванной действием Fusarium culmorum 30 примерно в три раза, что продемонстрировано на фигуре: интенсивность поражения растений, в баллах, составила в контроле 0,01; в случае стерильного вермикулита, обработанного минеральным раствором с добавлением спор Fusarium culmorum 30-2,37±0,12; в варианте со стерильным вермикулитом, обработанным минеральным раствором с добавлением спор Fusarium culmorum 30, с семенами ячменя, обработанными клетками штамма Bacillus velezensis MGMM30-0,78±0,17.Accounting for root rot showed that treatment of barley seeds with the studied strain Bacillus velezensis MGMM30 led to a decrease in the intensity of root rot caused by the action of Fusarium culmorum 30 by approximately three times, which is demonstrated in the figure: the intensity of plant damage, in points, was 0.01 in the control; in the case of sterile vermiculite treated with a mineral solution with the addition of Fusarium culmorum spores 30-2.37±0.12; in the variant with sterile vermiculite treated with a mineral solution with the addition of Fusarium culmorum 30 spores, with barley seeds treated with cells of the Bacillus velezensis strain MGMM30-0.78±0.17.
Пример 4. Оценка влияния обработки семян яровой пшеницы штаммом Bacillus velezensis MGMM30 в полевых условиях.Example 4. Assessment of the effect of treating spring wheat seeds with the Bacillus velezensis strain MGMM30 in field conditions.
Исследования проводились на опытных полях ООО «Агросервис» в Пензенской области, РФ, в 2022. Объектом исследования выступал сорт яровой пшеницы Радуга.The research was carried out on the experimental fields of Agroservice LLC in the Penza region, Russian Federation, in 2022. The object of the study was the spring wheat variety Raduga.
В качестве экспериментального варианта выступал биопрепарат на основе изучаемого штамма Bacillus velezensis MGMM30. Производство биопрепарата проводилось на лабораторной качалке Sinnova 40R (Eppendorf) при температуре 37°С, время инкубации - 17 часов при ротации 180 об/мин. Среда для получения препаратов - жидкая питательная среда LB, Лурия бульон. Титр не менее 2,0*109 КОЭ/л. Семена яровой пшеницы обрабатывались непосредственно при посеве с расходом рабочей жидкости 10 л/т семян. Биопрепарат на основе изучаемого штамма применялся в нормах 1,0 и 1,5 л/т.В качестве контроля выступал вариант без обработки. Стандартом был известный биопрепарат Фитоспорин М с нормой расхода также 10 л/т.Погодные условия 2022 года были благоприятными по увлажнению и температуре для формирования урожая яровой пшеницы. Агротехника возделывания яровой пшеницы была согласно зональным рекомендациям. Показатели урожайности яровой пшеницы сорта Радуга при обработке семян биопепаратом на основе изучаемого штамма Bacillus velezensis MGMM30 в сравнении с контролем и препаратом сравнения приведены в таблице 3.The experimental option was a biological product based on the studied strain of Bacillus velezensis MGMM30. The production of the biological product was carried out on a Sinnova 40R laboratory shaker (Eppendorf) at a temperature of 37°C, the incubation time was 17 hours with a rotation of 180 rpm. The medium for obtaining drugs is liquid nutrient medium LB, Luria broth. Titer not less than 2.0*10 9 CFU/l. Spring wheat seeds were processed directly during sowing with a working fluid flow rate of 10 l/t of seeds. A biological product based on the strain under study was used at rates of 1.0 and 1.5 l/t. The option without treatment served as a control. The standard was the well-known biological product Fitosporin M with a consumption rate of 10 l/t. The weather conditions of 2022 were favorable in terms of moisture and temperature for the formation of a spring wheat crop. Agricultural technology for cultivating spring wheat was in accordance with zonal recommendations. Yield indicators of spring wheat variety Raduga when seeds are treated with a biological preparation based on the studied strain of Bacillus velezensis MGMM30 in comparison with the control and comparison preparation are shown in Table 3.
Заявляемый штамм Bacillus velezensis MGMM30 оказал достоверное положительное влияние на рост урожайности яровой пшеницы в сравнении со стандартным препаратом Фитоспорин М: повысил валовой сбор, т - 1042 в контроле, 1037 для Фитоспорин М, 1035 для штамма Bacillus velezensis; урожайность зерна, ц/га - 40,07, 44,12 и 49,28 соответственно; прибавка урожая, %, составила в случае препарата Фитоспорин М 10,01, для штамма Bacillus velezensis - 22,98.The claimed Bacillus velezensis strain MGMM30 had a significant positive effect on the growth of spring wheat yields in comparison with the standard preparation Fitosporin M: it increased the gross yield, t - 1042 in the control, 1037 for Fitosporin M, 1035 for the Bacillus velezensis strain; grain yield, c/ha - 40.07, 44.12 and 49.28, respectively; The yield increase, %, was 10.01 for the drug Fitosporin M, and 22.98 for the Bacillus velezensis strain.
Таким образом, предложен новый штамм эндофитной бактерии Bacillus velezensis MGMM30, стимулирующий рост и повышающий урожайность сельскохозяйственных культур, обладающий фунгицидной активностью в отношении фитопатогенных грибов растений, что открывает перспективы его использования в качестве биопрепарата.Thus, a new strain of the endophytic bacterium Bacillus velezensis MGMM30 has been proposed, which stimulates growth and increases the yield of agricultural crops and has fungicidal activity against plant pathogenic fungi, which opens up prospects for its use as a biological product.
Изобретение создано при финансовой поддержке Минобрнауки России в рамках Федеральной научно-технической программы развития генетических технологий на 2019-2027 годы от 18 октября 2021 г.№2021-1930-ФП5-0010/4, проект «Генетическая технология конструирования искусственных консорциумов микроорганизмов для создания биопрепаратов в растениеводстве» Соглашение №075-15-2021-1395 от «25» октября 2021 г.The invention was created with the financial support of the Ministry of Education and Science of Russia within the framework of the Federal Scientific and Technical Program for the Development of Genetic Technologies for 2019-2027 dated October 18, 2021 No. 2021-1930-FP5-0010/4, project “Genetic technology for constructing artificial consortia of microorganisms for the creation of biological products in crop production" Agreement No. 075-15-2021-1395 dated October 25, 2021.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2823280C1 true RU2823280C1 (en) | 2024-07-22 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2081167C1 (en) * | 1994-04-08 | 1997-06-10 | Всероссийский научно-исследовательский институт защиты растений | Strain of bacterium bacillus subtilis for preparing the preparation against phytopathogenic fungi |
| US20130236522A1 (en) * | 2010-11-10 | 2013-09-12 | Kumiai Chemical Industry Co., Ltd. | Microbial pesticidal composition |
| RU2721966C2 (en) * | 2014-12-29 | 2020-05-25 | Фмк Корпорейшн | Microbial compositions and methods of using for improving plant growth and treating plant diseases |
| RU2729576C1 (en) * | 2019-12-06 | 2020-08-07 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Всесоюзный научно-исследовательский институт защиты растений» | Bacterial strain bacillus subtilis b-94 vizr for protection of potatoes against diseases during vegetation and storage, increased yield and improved quality of tubers |
| RU2783426C1 (en) * | 2021-12-07 | 2022-11-14 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Вятский государственный университет" | Bacterial strain bacillus subtilis bs2017 vkpm b-13389, growth inhibitor of phytopathogenic fungi |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2081167C1 (en) * | 1994-04-08 | 1997-06-10 | Всероссийский научно-исследовательский институт защиты растений | Strain of bacterium bacillus subtilis for preparing the preparation against phytopathogenic fungi |
| US20130236522A1 (en) * | 2010-11-10 | 2013-09-12 | Kumiai Chemical Industry Co., Ltd. | Microbial pesticidal composition |
| RU2721966C2 (en) * | 2014-12-29 | 2020-05-25 | Фмк Корпорейшн | Microbial compositions and methods of using for improving plant growth and treating plant diseases |
| RU2729576C1 (en) * | 2019-12-06 | 2020-08-07 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Всесоюзный научно-исследовательский институт защиты растений» | Bacterial strain bacillus subtilis b-94 vizr for protection of potatoes against diseases during vegetation and storage, increased yield and improved quality of tubers |
| RU2783426C1 (en) * | 2021-12-07 | 2022-11-14 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Вятский государственный университет" | Bacterial strain bacillus subtilis bs2017 vkpm b-13389, growth inhibitor of phytopathogenic fungi |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Fu et al. | Plant growth-promoting traits of yeasts isolated from the phyllosphere and rhizosphere of Drosera spatulata Lab. | |
| John et al. | Mycoparasitic Trichoderma viride as a biocontrol agent against Fusarium oxysporum f. sp. adzuki and Pythium arrhenomanes and as a growth promoter of soybean | |
| Saravanakumar et al. | ACC deaminase from Pseudomonas fluorescens mediated saline resistance in groundnut (Arachis hypogea) plants | |
| Egamberdiyeva | The effect of plant growth promoting bacteria on growth and nutrient uptake of maize in two different soils | |
| Oyekanmi et al. | Improving root-knot nematode management on two soybean genotypes through the application of Bradyrhizobium japonicum, Trichoderma pseudokoningii and Glomus mosseae in full factorial combinations | |
| WO2002072795A2 (en) | Isolated bacteria for the protection of plants against phytopathogenic fungi and bacteria | |
| WO2021112723A1 (en) | Strains for biological protection of agricultural crops against fusarium disease | |
| US6599503B2 (en) | Biocontrol of plant diseases caused by Fusarium species with novel isolates of Bacillus megaterium | |
| US10327448B2 (en) | Bacterium of Bacillus genus and uses thereof | |
| KR101250020B1 (en) | Simplicillium lamellicola KRICT3 strain, composition for control plant diseases and control method of plant diseases with same | |
| Vida et al. | Characterization of biocontrol bacterial strains isolated from a suppressiveness-induced soil after amendment with composted almond shells | |
| CN114480160B (en) | Pseudomonas strain beneficial to rhizosphere and application thereof | |
| AU2004284329B2 (en) | Fungus capable of controlling poaceous plant disease damage, and utilizing the same, controlling agent, method of controlling and biomaterial | |
| CN113943670A (en) | Pseudomonas toralis for preventing diseases and promoting growth and application thereof | |
| JP2017501742A (en) | Bacillus subtilis strain deposited at deposit number CECT8258, and methods for protecting or treating plants | |
| RU2823280C1 (en) | Strain of endophytic bacterium bacillus velezensis mgmm30 to stimulate growth, reduce development of diseases and increase crop yield | |
| Lava et al. | Effects of Trichoderma and endophytic fungus Piriformospora indica on cucumber physiology and Fusarium wilt disease of Cucumber | |
| Saharan et al. | Evaluation of rhizospheric bacteria from Ocimum sp. as potential PGPR | |
| Akintokun et al. | Biocontrol Potentials of individual specie of rhizobacteria and their consortium against phytopathogenic Fusarium oxysporum and Rhizoctonia solani | |
| DJATMIKO et al. | Bioprospection of single and a consortium endophytic bacteria of suboptimal field rice isolates as biocontrol of rice bacterial leaf blight pathogens | |
| Karnwal et al. | Application of Zea mays L. Rhizospheric Bacteria as Promising Biocontrol Solution for Rice Sheath Blight. | |
| Chubukova et al. | Phylogeny and Properties of New Pseudomonas spp. from the rhizosphere of Southern Ural leguminous plants | |
| JP2012135300A (en) | Microbial strain and cultivation method which show yield increase and inhibitory effect on late blight disease in solanaceous plant and which show protective effect on yield decrease due to continuous cropping in leguminous plant | |
| KR20200107631A (en) | Novel Pseudomonas parafulva PpaJBC1880 strain and uses thereof | |
| Reiabi et al. | Identification and characterization of fungal pathogens associated with black root rot on saffron from Southern Khorasan, Iran |