БИОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ
БИОЛОГИЯ ЖИВОТНЫХ
ПЕЧАТНАЯ ВЕРСИЯ
ЭЛЕКТРОННАЯ ВЕРСИЯ
 
КАК ПОДАТЬ РУКОПИСЬ
 
КАРТА САЙТА
НА ГЛАВНУЮ

 

 

 

 

doi: 10.15389/agrobiology.2019.5.1041rus

УДК 633.11:632.4:632.9:579.64

Исследования проведены при финансовой поддержке Министерства образования и науки Республики Казахстан (грантовый проект № АР05131526).

 

ЦЕЛЛЮЛОЛИТИЧЕСКИЕ БАКТЕРИИ И АССОЦИАЦИЯ
ЭФФЕКТИВНЫХ МИКРООРГАНИЗМОВ ДЛЯ БИОКОНТРОЛЯ
КОРНЕВЫХ ГНИЛЕЙ САХАРНОЙ СВЕКЛЫ (Beta vulgaris L.)

И.Э. СМИРНОВА, А.К. САДАНОВ

В настоящее время многие хозяйства, производящие сахарную свеклу (Beta vulgaris L.), сокращают применение удобрений и не используют севообороты, что приводит к истощению почв, оскудению их микробоценоза и накоплению фитопатогенов, в частности грибов Fusarium Lk.:Fr. и Alternaria (Fr.) Keissi. Использование химических фунгицидов приводит к развитию устойчивости к ним у грибов, требующей увеличения дозы препаратов. В этой связи поиск микроорганизмов и разработка на их основе биопрепаратов для борьбы с патогенами растений становится все более актуальным. В представленной работе мы изучили антифунгальные свойства нового штамма целлюлолитических бактерий Bacillus sр. С-82/3 и создали с этим штаммом эффективную ассоциацию азотфиксирующих и фосфатмобилизующих бактерий, которая оказывает положительное действие на развитие и продуктивность растений сахарной свеклы. Нашей целью было выявление антифунгальных свойств целлюлолитических бактерий штамма Bacillus sр. С-82/3, его включение в состав ассоциацииэффективных микроорганизмов (ЭМ-ассоциация) — Azotobacter chroococcum и Bacillus megaterium, оценка ростостимулирующей активности этой ЭМ-ассоциации и возможности ее применения для биоконтроля корневых гнилей и повышения продуктивности сахарной свеклы в полевых условиях. Штамм целлюлолитических бактерий Bacillus sр. С-82/3 был выделен из ризосферы здоровых растений сахарной свеклы на юго-востоке Казахстана (Жамбылская обл.). Антифунгальные свойства штамма С-82/3 изучали методом агаровых блоковв отношении основных возбудителей корневых гнилей сахарной свеклы: Alternaria alternata (Fr.) Keissl, Fusarium solani (Mart.) Sacc. иFusarium oxysporum Schlecht. Штамм выращивали на среде Гетчинсона (К2НРО4 — 1,0 г/л, CaCl— 0,1 г/л, MgS0— 0,3 г/л, NaNO— 2,5 г/л, NaCl — 1,0 г/л, FеСl— 0,01 г/л, пшеничная солома — 20,0 г/л, дрожжевой экстракт — 5,0 г/л, агар — 20,0 г/л, pH 7,0) в течение 5 сут при температуре 28 °С, затем вырезали агаровые блоки, переносили на чашки Петри, предварительно засеянные культурами грибов, и инкубировали при 28 °С в течение 3 сут. Об антифунгальной активности судили по диаметру зоны подавления роста грибов. Для изучениястимуляции роста растений семена сахарной свеклы сорта Айсултанобрабатывали суспензией бактерий (штаммС-82/3 или ЭМ-ассоциация, содержащая этот штамм) с титром 1×107кл/мл при температуре 23°С в течение 2 ч. Через 30 сут выращивания в климатической камере(Constant Сlimate Сhamber HPP750, «Memmert GmbH + Co. KG», Германия) у проростков измеряли длину стеблей и корней и сравнивали их с контролем (вода). Полевые опыты проводили в фермерском хозяйстве «Кайынды» (Жамбылская обл., Республика Казахстан) в 2017-2018 годах. Антифунгальная активность нового штамма С-82/3 в отношении грибов F. oxysporum составляла 28,9±0,2 мм, F. solani— 38,2±0,3 мм, A. alternata — 46,6±0,9 мм.Показана его биосовместимость со штаммами азотфиксирующих и фосфатмобилизующих бактерий, что позволило создать новую ЭМ-ассоциацию, обладающую антифунгальной активностью и положительно влияющую на продуктивность сахарной свеклы. Как штамм С-82/3, так и ЭМ-ассоциация, состоящая из трех штаммов бактерий (Bacillus megaterium, Azotobacter chroococcum и Bacillus sр. С-82/3), обладали высокой ростостимулирующей активностью: при выращивании в климатической камере всхожесть семян увеличивалась на 7-16 %, длина стеблей — в 1,2-1,5 раза, корней — в 1,1-2,0 раза по сравнению с контролем (р ≤ 0,05). В полевых опытах при обработке семян тестируемой бактериальной суспензией пораженность всходов сахарной свеклы коревыми гнилямиснижалась в 2,3 раза, корнеплодов — в 3,0 раза, урожайность возрастала на 34,0±2,3 ц/га по сравнению с контролем (р ≤ 0,05). Таким образом, нами установлена высокая антифунгальная активность нового штамма Bacillus sр. С-82/3 и впервые показана возможность использования ЭМ-ассоциации с этим штаммом для биоконтроля возбудителей корневых гнилей сахарной свеклы и повышения ее урожайности в полевых условиях.

Ключевые слова: Beta vulgaris L., сахарная свекла, биологический контроль, целлюлолитические бактерии, ЭМ-ассоциация, антифунгальная активность, ростостимулирующая активность, фитопатогенные грибы, корневая гниль.

 

 

CELLULOLYTIC BACTERIA AND ASSOCIATION OF EFFECTIVE MICROORGANISMS FOR BIOCONTROL OF ROOT ROT INFECTIONS IN SUGAR BEET (Beta vulgaris L.)

I.E Smirnova, A.K. Sadanov

At the present time, many farmers growing sugar beet (Beta vulgaris L.) reduce application of fertilizers and crop rotations, which leads to accumulation of phytopathogens. The main pathogens of sugar beet causing root rot are fungi from genera Fusarium Lk.:Fr. and Alternaria (Fr.) Keissi. Chemicalfungicidesare used worldwide to protect crops but plant pathogenic fungi acquire resistance against conventional chemicals. Therefore, the biological methods of plant protection are relevant. In our previous works, we have designed the association of effective microorganisms (EM Association) which includes nitrogen-fixing Azotobacter chroococcum and phosphate-mobilizing Bacillus megaterium bacteria. This association can increase the productivity of sugar beet plants but does not possess antifungal activity against sugar beet root rot. Cellulolytic bacteria are an important component of microbiocenoses. They play a significant role in soil processes; their number is an indicator of soil fertility and ecological quality. Colonizing rhizosphere of plants, they synthesize bioactive substances, including antifungal metabolites. Among cellulolytic bacteria there are active antagonists of fungal root rot causative agents. In this paper we present our research findings on the antifungal properties of a new cellulolytic strain Bacillus sp. C-82/3 and the first effective association of this strain with nitrogen-fixing and phosphate-mobilizing bacteria which promotes sugar beet growth and yield. The goal of the research was to evaluate antifungal activity of the novel strain of cellulolytic bacteria Bacillus sp. C-82/3 isolated from soil rhizosphere of healthy sugar beet plants in the South-East of Kazakhstan (Zhambyl region),to enrich the EM association developed with this strain, and to assess the plant growth promoting activity of the improved EM Association and its ability to biocontrol rot root infections under field condition. Antifungal activity was determined in agar block diffusion testsagainst Alternaria alternata (Fr.) Keissl, Fusarium solani (Mart.) Sacc.and F. oxysporum Schlecht.The strain was grown on the Hutchinson’s medium (1.0 g/l К2НРО4, 0.1 g/l CaCl2, 0.3 g/l MgS04, 2.5 g/l NaNO3, 1.0 g/l NaCl, 0.01 g/l FеСl3, 20 g/l wheat straw, 5,0 g/l yeast extract; pH 7.0). Blocks with growing culture were cut out, and put on Petri dishes with potato-dextrose agar earlier inoculated with fungi, and cultured at 28 °С for 3 days. Antifungal activity was assessed by the diameter of growth inhibition zone. To study the plant growth promoting activity of the EM association with Bacillus sp. C-82/3, the cv. Aisultan seeds were treated with the bacterial suspension (107 cells/ml) at 23 °С for 2 hours. The stem and root length measured in the inoculated seedling after 30-day growing in a climatic chamber (Constant Сlimate Сhambe rHPP750, Memmert GmbH + Co. KG, Germany) were compared to the control. Field tests were conducted in the South-East of Kazakhstan (Zhambyl region, Kaiyndy farm) in 2017-2018. The results of lab screening showed high antifungal activityof the novel strain Bacillus sp. C-82/3 with the mean inhibition halos of 28.9±0.2 mm for F. oxysporum, 38.2±0.3 mm for F. solani, and 46.6±0.9 mmfor A. alternate. The improved EM Association which includes three strains (Bacillus megateriumAzotobacter chroococcum and Bacillus sр. С-82/3) was characterized by high growth-promoting activity. Germination of the inoculated seeds was 7-16 % higher, and stem and root length increased 1.2-1.5-fold and 1.1-2.0-fold, respectively, as compared to control (р ≤ 0.05). We also revealed the high ability of the EM Association containing Bacillus sр. С-82/3 strain to suppress sugar beet root rot pathogens in soil biocenosis. Seed inoculation with the microbial association decreased the damage to seedlings 2.3 times, to roots 3.0 times. The yield of sugar beet was 34.2±2.3 c/ha higher compared to control (р ≤ 0.05). Thus, our data are the first evidence that the EM Association with Bacillus sp. C-82/3, a new cellulolytic strain with high antifungal activity that we have detected, is effective against root rot infection and promotes an increase in sugar beet yield under field condition.

Keywords: Beta vulgaris L., sugar beet, biological control, cellulolytic bacteria, effective microorganisms association, antifungal activity, growth-promoting activity, phytopathogenic fungi, root rot.

 

ТОО Научно-производственный центр микробиологии
и вирусологии,

050010 Республика Казахстан, г. Алматы, ул. Богенбай батыра, 105,
e-mail: iesmirnova@mail.ru ✉, a.sadanov@inbox.ru

Поступила в редакцию
20 июня 2019 года

 

назад в начало

 


СОДЕРЖАНИЕ

 

 

Полный текст PDF

Полный текст HTML