Размещено на http://www.allbest.ru

Оценка влияния штаммов бактерий-антагонистов рода Аzotobacter на поражение корневыми гнилями и урожайность посевов яровой мягкой пшеницы

О.Н. Логинов, Е.Г. Пугачева, Н.Н. Силищев, Н.Ф. Галимзянова, Т.Ф. Бойко

Аннотация

Оценивали антагонистическую, нитрогеназную и ростостимулирующую активность трех выделенных из образцов почвы штаммов бактерий рода Azotobacter. Определяли эффективность предпосевной обработки семян штаммами бактерий-антагонистов для биологической защиты растений яровой мягкой пшеницы от поражения корневыми гнилями. Обсуждается возможность использования штаммов Az. vinelandii в качестве основы для создания биопрепаратов.

Summary

ESTIMATION OF THE INFLUENCE OF BACTERIA-ANTAGONIST FROM Azotobacter GENUS ON LESION BY ROOT ROT AND CROP CAPACITY OF SPRING SOFT WHEAT

O.N. Loginov, E.G. Pugacheva, N.N. Silishchev, N.F. Galimzyanova, T.F. Boiko

The authors estimate the antagonistic activity toward fungi pathogens, nitrogenase and growth stimulative activities of three bacterial strains of Azotobacter genus isolated from soil. In field experiments the effectiveness of presowing treatment of the seed of spring soft wheat by strains of bacteria-antagonist for protection from root rot was determined. It was shown, that the use of Az IB 1, Az IB 3 and Az IB 4 strains the wheat crop capacity increase by 1,34; 2,84 and 4,34 centner per hectare, respectively, protein content in corn -- by 2,8; 2,8 and 6,1 %. The effectiveness of biological protection comprises 31,81-54,54 and 10,42-16,6 % for 45 day of vegetation and 105 day of growing, respectively. The use of Az. vinelandii strains is promising means for creation of biopreparation against root rot.

Основная часть

Одним из методов биологической защиты растений от болезней является использование современных бактериальных препаратов, обладающих комплексным воздействием, то есть способностью не только защищать растения от болезней, но также стимулировать их развитие и обеспечивать дополнительным питанием (1). При этом биопрепараты, подавляющие рост фитопатогенов, не должны угнетать и нарушать жизнедеятельность почвенных микроорганизмов, обитающих в прикорневой зоне. К приоритетным проблемам микробиологии относится разработка альтернативных способов обеспечения небобовых растений доступным азотом за счет использования потенциала почвенных азотфиксирующих микроорганизмов (2). Поэтому большой интерес представляют бактерии рода Azotobacter, которые участвуют не только в повышении плодородия почв за счет фиксации азота атмосферы, но и в питании растений, синтезируя витамины, ростостимулирующие соединения, а также вещества, подавляющие развитие фитопатогенных микроорганизмов (3-5).

В задачу нашей работы входил поиск и оценка штаммов микроорганизмов рода Azotobacter, обладающих комплексом различных свойств (широкий спектр антагонистической активности, высокая нитрогеназная активность, продукция ростостимулирующих веществ), с целью создания на их основе биопрепаратов нового поколения.

Методика. В Институте биологии Уфимского научного центра РАН был выделен ряд штаммов бактерий рода Azotobacter, обладающих высокой нитрогеназной, антагонистической и ростостимулирующей активностью. Мы отобрали из этих штаммов три (Az ИБ 1, Az ИБ 3, Az ИБ 4), идентифицированные как Az. vinelandii, которые обладали высокой продуктивностью на безазотных питательных средах Эшби, Федорова и С-40 -- до 1011 КОЕ/мл (КОЕ -- колониеобразующая единица) (3, 6). Спектр антагонистической активности определяли по наличию зоны подавления роста фитопатогенных грибов вокруг колонии бактерии-антагониста. Тест-объекта-ми служили микроскопические грибы-фитопатогены, относящиеся к роду Fusarium, а также Bipolaris sorokiniana, Alternaria alternata и Penicillium funiculosum. В чашки Петри на газон с тест-объектом высаживали бактерии-антагонисты и инкубировали при 28 оС в течение 3 сут, после чего измеряли диаметр зоны подавления роста гриба. Нитрогеназную активность штаммов Az ИБ 1, Az ИБ 3, Az ИБ 4 определяли ацетиленовым методом: культивирование на среде Эшби с маннитом в качестве источника углерода в течение 48 ч при 28 оС на установке для выращивания микроорганизмов при аэрации (180 об/мин) (7). Эти показатели сравнивали с данными по нитрогеназной активности штаммов Az. сhroococcum (Ц 40, В 35, Ш 25 и Б 1), полученными другими исследователями (4, 8-10).

Для оценки возможности применения штаммов при защите посевов от корневых гнилей проводили мелкоделяночный полевой эксперимент на опытном поле Уфимского научного центра РАН. Объектом исследования служили посевы яровой мягкой пшеницы сорта Жница на делянках площадью 4 м2 (повторность 3-кратная).

Для получения препаратов штаммы Az. vinelandii культивировали на картофельно-глюкозной среде (200 г измельченных клубней картофеля на 1 л воды при добавлении 2 % глюкозы) в течение 48 ч при 28 оС с аэрацией (180 об/мин). За сутки перед посевом семена пшеницы обрабатывали культуральной жидкостью бактерий-антагонистов (109 КОЕ/мл) из расчета 1 мл/кг зерна (соответствует в среднем 3,2104 живых клеток бактерий на одну зерновку); в контроле использовали стерильную водопроводную воду. Эталонами для сравнения служили системный химический фунгицид феразим (действующее вещество -- карбендазим) и биопрепараты Агат-25К (на основе штамма BKM B-1973Д бактерий Pseudomonas aureofaciens) и Фитоспорин (на основе штамма ВНИИСХМ 128 (26Д) бактерий Bacillus subtilis) (11, 12).

Эффективность биологической защиты посевов пшеницы от корневых гнилей определяли в фазах выхода в трубку и полной спелости зерна (13). Степень развития корневых гнилей оценивали по 4-балльной шкале интенсивности поражения растений (13). Для анализа элементов структуры урожая с каждой делянки отбирали по 25 растений и определяли следующие показатели: высота растения, длина главного колоса, число колосков в главном колосе, число зерен с главного колоса, масса 1000 зерен, содержание белка в зерне (ГОСТ 10846-91). Статистическую обработку данных проводили по t-критерию Стьюдента.

Результаты. По данным анализа спектра антагонистической активности штаммов Az. vinelandii, два из них (Az ИБ 1, Az ИБ 4) угнетали прорастание спор и развитие всех фитопатогенных грибов; штамм Az ИБ 3 не оказывал влияния на развитие F. oxysporum и A. alternata (табл. 1).

Нитрогеназная активность штаммов Az ИБ 1, Az ИБ 3, Az ИБ 4, Ц 40, В 35, Ш 25 и Б 1 составляла соответственно 0,650; 0,643; 0,656; 0,110; 0,260; 0,450 и 0,220 мкг N2/мл/ч, то есть фиксация азота штаммами Az. vinelandii проходила более интенсивно, чем таковыми Az. сhroococcum (4, 8-10).

Таблица 1 Диаметр зоны подавления роста различных грибов-фитопатогенов штаммами Azotobacter vinelandii (мм)

У яровой мягкой пшеницы высота растений, число колосков в главном колосе и масса 1000 зерен в опыте (обработка семян штаммами Az. vinelandii) были достоверно выше, чем в контроле (табл. 2). Наиболее интенсивное развитие растений наблюдалось при использовании штамма Az ИБ 4, что способствовало достоверному увеличению урожайности. При этом обработка семян препаратом Фитоспорин не оказывала влияния на показатели структуры урожая, а препаратом Агат-25К и фунгицидом феразим -- приводила к достоверному увеличению высоты растений.

Размещено на http://www.allbest.ru

108

Таблица 2 Элементы структуры урожая и поражаемость растений яровой мягкой пшеницы сорта Жница при инокуляции семян штаммами-антагонистами Azotobacter vinelandii, химическим фунгицидом и биопрепаратами

При инокуляции семян биопрепаратами на основе штаммов Az. vinelandii содержание белка в зерне увеличивалось, причем максимальный прирост (6,1 %) наблюдался при использовании штамма Az ИБ 4. Аналогичные показатели отмечены после обработки семян препаратом Агат-25К.

Эффективность использования препаратов, определяемая по степени поражения корневыми гнилями, была максимальной в фазу выхода в трубку и значительно снижалась к концу периода вегетации (см. табл. 2). Наибольшее поражение корневыми гнилями в ранние фазы вегетации обусловлено активным выделением корневых экссудатов в период интенсивного роста молодых растений. Поэтому защита посевов от фитопатогенных грибов особенно важна для сохранения растений в этот период. Наибольшая эффективность в фазу выхода в трубку (45,5 %) наблюдалась при использовании штамма Az ИБ 4, что позволило получить прибавку урожайности 4,4 ц/га (см. табл. 2). Эффективность защиты посевов в фазу полной спелости при обработке семян фунгицидом феразим, а также биопрепаратами на основе штаммов Az ИБ 3 и Az ИБ 4 составляла соответственно 17,6; 16,7 и 12,3 % (Р 0,05).

Заключение

Таким образом, препараты штаммов Azotobacter vinelandii, характеризующихся широким спектром антагонистической активности против фитопатогенных грибов и высокой нитрогеназной активностью, обеспечивают эффективную защиту посевов яровой мягкой пшеницы от поражения корневыми гнилями, что свидетельствует о перспективности их использования в качестве биопрепаратов нового поколения.

антагонистический azotobacter предпосевной пшеница

Литература

Логинов О.Н., Мелентьев А.И., Силищев Н.Н. и др. Роль бактерий-антагонистов фитопатогенов в защите сельскохозяйственных растений от болезней. Уфа, 2001.

Ковальская Н.Ю., Ловакова Е.С., Умаров М.М. Формирование искусственного азотфиксирующего симбиоза у растений рапса (Brassica napus var. napus) в нестерильной почве. Микробиология, 2001, 70, 5: 701-708.

Рубенчик Л.И. Азотобактер и его применение в сельском хозяйстве. Киев, 1960.

Ожиганова Г.У., Андреева М.Г., Дегтярева И.А. Штамм бактерий Azotobacter chroococcum, используемый для получения бактериального удобрения под огурцы. Пат. РФ № 2074157. Опубл. 27.02.1997.

Чекасина Е.В., Егоров И.В., Крицкая Р.А. Штамм бактерий Azotobacter chroococcum ЗАО «Биофлора» № В-05 для получения биопрепарата для повышения почвенного плодородия, повышения урожая сельскохозяйственных культур и качества его, оздоровления почвы, восстановления нарушенных земель и биопрепарат на его основе для повышения почвенного плодородия и восстановления нарушенных земель. Пат. РФ № 2177466. Опубл. 27.12.2001.

Определитель бактерий Берджи (в 2-х т.) /Под ред. Дж. Хоулта, Н. Крига, П. Снита и др. М., 1997.

Умаров М.М. Ассоциативная азотфиксация. М., 1986.

Ожиганова Г.У., Ланских Г.П., Чернов И.А. Штамм бактерий Azotobacter chroococcum, используемый для получения бактериального удобрения под зеленные культуры. Пат. РФ № 2074159. Опубл. 27.02.1997.

Ожиганова Г.У., Чернов И.А., Дегтярева И.А. Штамм бактерий Azotobacter chroococcum, используемый для получения бактериального удобрения под амарант. Пат. РФ № 2074158. Опубл. 27.02.1997.

Ожиганова Г.У., Земскова Г.Р., Михайлов О.В. Штамм бактерий Azotobacter chroococcum, используемый для получения бактериального удобрения под томаты. Пат. РФ № 2076088. Опубл. 27.03.1997.

Павулсоне Л.А., Злотников А.К., Буяновский Э.К. Биопрепарат Агат-25К для повышения урожая растений. Пат. РФ № 2111196. Опубл. 20.05.1998.

Байгузина Ф.А., Штроман Г.А., Менликеев М.Я. и др. Биопрепарат Фитоспорин жидкий для защиты растений от болезней. Пат. РФ № 2129375. Опубл. 27.04.1999. Бюл. № 12.

Методические указания по государственным испытаниям фунгицидов, антибиотиков и протравителей семян сельскохозяйственных культур /Под ред. К.В. Новожилова. М., 1985.

Размещено на Allbest.ru