CC BY
10166
Вестник защиты растений 3(89) - 2016. Материалы международной конференции
УДК 582.284: 631.95
МУЛЬТИБИОКОНВЕРСИЯ ОТХОДОВ ТЕХНОГЕННОЙ СФЕРЫ СЪЕДОБНЫМИ ГРИБАМИ
Ю.А. Титова
Всероссийский НИИ защиты растений, Санкт-Петербург, Пушкин, Россия, [email protected] Оценена эффективность мультибиоконверсии в лабораторных и производственных условиях отходов техногенной сферы съедобными грибами, представителями ксилотрофов (Lentinula edodes (Berk.) Pegler и Pleurotus ostreatus (Jacq.) P. Kumm. НК-35) и гумусовых сапротрофов (Agaricus bisporus (J.E.Lange) Imbach var. albidus (J.E.Lange) Sing Х-22) по скорости линейного роста и начальным стадиям морфогенеза. Показано отсутствие достоверных отличий в скоростях роста и наступлении морфогенеза P. ostreatus НК-35 и A. bisporus var. albidus Х-22 на мультиконверсионных субстратах, что делает возможным использование последних в би- и трикультуре съедобных макромицетов и для дальнейшей биоконверсии микромицетами и бактериями.
Ключевые слова: биоконверсия, отходы техногенной сферы, съедобные грибы, вешенка, шии-таке, шампиньон.
Начало XXI века характеризуется интенсивным ростом промышленного производства разных видов съедобных грибов [Дорожкина и др., 2000; Sánchez, 2004, 2010; Annenkov, Azarova, 2009]. Возможности круглогодичного выращивания с 5-7-ю оборотами культуры в год и урожайностью в 20-40 % массы готового субстрата делают культивирование грибов одним из наиболее эффективных и быстрых способов утилизации отходов техногенной сферы [Титова, 1998; Chitamba et al., 2012]. Большая часть таких отходов содержит трудно разложимый лигноцел-люлозный комплекс, который не может быть использован непосредственно большинством микроорганизмов-редуцентов. Только древоразрушающие базидиальные ма-кромицеты, широко культивируемые в настоящее время, способны разлагать лигноцеллюлозные субстраты вплоть до полной минерализации, обеспечивая возможность использования возобновляемых растительных ресурсов в различных биотехнологических процессах и способствуя увеличению сырьевой базы путем обогащения малоценных грубых растительных отходов грибным белком и легкоусвояемыми углеводами [Тишенков, 2005; Chukwurah et al., 2012; Cvancarováa et al., 2012; Jafarpour, Eghbalsaeed, 2012; Sales-Campos et al., 2013]. Переработанный грибными ферментами субстрат, пронизанный мицелием, используется в качестве кормовых добавок, удобрений или для выращивания других съедобных грибов и микроорганизмов с различной целевой активностью [Бисько, Дудка, 1987; Дудка и др., 1992; Титова, 2013]. Цель настоящей работы - охарактеризовать мультибиоконверсию отходов техногенной сферы съедобными грибами, представителями ксилотрофов и гумусовых сапротрофов. Для достижения поставленной цели решали следующие задачи: оценить эффективность мультибиоконверсии в лабораторных и производственных условиях макромицетами: L. edodes P. ostreatus НК-35 и A. bisporus var. albidus Х-22 по скорости линейного роста и начальным стадиям морфогенеза.
Работу проводили на базе лаборатории микробиологической защиты растений ФГБНУ ВИЗР. Материалами исследований были предоставленные ЗАО "Приневское" и ООО "Дигрис" субстраты для промышленного культивирования съедобных макромицетов на основе отходов техногенной сферы (деревообрабатывающей промышленности и сельского хозяйства), а также отработанные после снятия урожая базидиом конверсионные субстраты. Для получения и хранения чистых культур макромицетов, для лабораторных опытов in vitro использовали агаризо-
ванные и жидкие питательные среды, полусинтетические и синтетические селективные [Методы..., 1982]: среда Чапека; агаризованные среды на основе экстрактов картофеля, зерна злаков и грибов. Приготовление субстратов и мелкообъемное лабораторное и полупромышленное культивирование в чашках Петри; стеклянных банках (250 мл, 500 мл); полипропиленовых пакетах (1 л) осуществляли по Бисько и др. [1987]. Стерилизацию субстратных смесей проводили при 133 °C в течение 1 часа с охлаждением до 25-28 °C для инокуляции чистой культурой сортов макромицетов, инкубирование осуществляли при 24-26 °C до полного обрастания субстрата. Инокулят макромицетов поддерживали на зерновом и грибном агарах, зерне злаков и использовали для инокуляции в стерильных условиях отходов техногенной сферы. Эффективность мультибио-конверсии макромицетами оценивали по скорости линейного роста (мм/сутки) и времени наступления переходной стадии [Титова и др., 2002]. В качестве контроля использовали субстраты для промышленного культивирования съедобных макромицетов. Для статистической оценки результатов опытов были применены расчеты производных, среднеквадратичных отклонений, стандартных ошибок и t-критерия Стьюдента (Microsoft Excel 2010, Statistica 6).
Динамика средней скорости роста мицелия P. ostreatus НК-35 на вторично конвертируемом после L. edodes субстрате сходна с таковой в контроле при первичной биоконверсии интактного субстрата: максимальные скорости роста мицелия в обоих случаях в пределах ошибки измерений, фиксировали на 10-е сутки роста макромицета (рис. 1а). Анализ данных, представленных на рисунке 1а и в таблице 1, свидетельствует о высокой эффективности мультибиоконверсии P ostreatus НК-35 отходов производства L. edodes.
Средняя скорость роста мицелия вместе с контрольными значениями находятся в пределах стандартных ошибок опыта, а количество генеративных образований (примор-диев и базидиом) достоверно выше такового в контроле при росте на интактных субстратах (табл.). Последнее объясняется более быстрым наступлением переходной стадии в развитии на субстрате, конвертированном L. edodes (коэффициент изменения периода наступления переходной стадии - 0.87).
Наблюдали очень сходную динамику развития культивируемого шампиньона на мультиконверсионных субстратах и в контроле на компосте. Практически совпадают во времени максимумы скоростей роста мицелия:
«Эколого-генетические основы современных агротехнологий». СПб, 27-29 апреля 2016 г.
167
I- 17
4 5 6 7 8 9 10 11 а интактный субстрат - контроль
—^— субстрат, конвертированный L. edodes
13 14 сутки
б
-ж-
13 14 сутки
15
4 5 6 7 8 9 10 интактный компост - контроль субстрат конвертированный L. edodes субстрат конвертированный P. ostreatus HK-35 субстрат конвертированный L. edodes и P. ostreatus HK-35
Рис.1. Динамика средней скорости роста мицелиев (а) Р. ostreatus НК-35 и (б) А. bisporus Х-22 на мультиконверсионных субстратах Таблица. Эффективность биоконверсии субстратов с помощью Р. ostreatus НК-35 и А. bisporus Х-22
Показатели эффективности биоконверсии субстратов
Средняя скорость роста мицелия, мм/сут
Стандартная ошибка
^Критерий
Коэффициент изменения периода наступления переходной стадии Количество генеративных образований (примордии/базидиомы), шт. ^Критерий_
1 этап (интактный субстрат/компост)
Этап биоконверсии/конвертант 2 этап (субстрат конвертированный)
P. ostreatus HK-35 6.09 1.24
1.00 45.31/1.45
A. bisporus X-22 3.34 0.31
1.00
P. ostreatus
HK-35 A. bisporus X-22 1.54 0.15 -5.26**
1.41
8.13**
L. edodes
P. ostreatus HK-35 6.13 1.36 0.02
0.87
146.52/1.87 4.14*/3.01*
A. bisporus X-22 2.19 0.19 -3.19**
1.21
7.28**
3 этап (субстрат конвертированный)
L. edodes и P. ostreatus HK-35
A. bisporus X-22
2.74 0.26 -1.49
1.04
1.13
Примечание: * - достоверность для 0.05 уровня; ** - достоверность для 0.09 уровня значимости.
2-3-и, 9-10-е и 13-14-е сутки. По интегральным значениям площади под кривой средней скорости роста мицелия шампиньона наиболее близки контрольная и мультикон-версионная после шии-таке и вешенки кривые. Причем в случае третичной биоконверсии А. Ы&рогш' Х-22 субстратов, последовательно конвертированных L. edodes и Р ostreatus НК-35, замедления роста, как и в контроле, не происходило (рис. 1б). Наиболее предпочтителен для развития А. Ы&рогш' Х-22 мультиконверсионный субстрат после шии-таке и вешенки, на котором скорость роста мицелия шампиньона 2.74 мм/сут достоверно не отличалась о таковой на интактном компосте 3.34 мм/сут. Культивирование на мультиконверсионном субстрате, как и на ком-
Библиографический Бисько Н. А., Дудка И. А. Биология и культивирование съедобных грибов
рода вешенка. Киев: Наук. думка. 1987. 148 с. Бисько Н. А., Фомина В. И., Володина Е. П., Билай В. Т. Изменение химического состава субстрата при культивировании Pleurotus ostreatus (JacQ.: Fr) Китт. // Микол. и фитопатол. 1986. Т. 20. N 5. С. 392-395. Дорожкина Л. А., Коваленко А. С., Селицкая О. В.. Усовершенствование технологии приготовления компоста при выращивании шампиньонов // Агро XXI. 2000. N 4. С. 22-23. Дудка И. А., Бисько Н. А., Билай В. Т. Культивирование съедобных грибов. Киев: Урожай. 1992. 160 с. Методы экспериментальной микологии: Справочник. Под ред. В. Н. Би-
лай. Киев: Наук. думка. 1982. 550 с. Титова Ю. А. Утилизация отходов сельскохозяйственного производства и пищевой промышленности съедобными грибами - путь к ресурсосберегающей технологии // Тез. докл. междунар. науч.-техн. конф. «Ре-
посте, сопровождалось достоверно не отличающимся во времени переходом к морфогенезу (табл.). Таким образом, представленные данные свидетельствуют о возможности использования конвертированных шии-таке субстратов в интенсивной би- и трикультуре съедобных макромицетов P. ostreatus HK-35 и A. bisporus X-22. Кроме того, сужение соотношения азота к углероду и увеличение в обедненном интактном субстрате энергетических веществ в виде растворимых питательных компонентов положительно влияет на метаболические процессы грибов и бактерий и делает конверсионные субстраты легкодоступными для усвоения микроорганизмами [Бисько и др., 1986, 1987].
список (References)
сурсосберегающие технологии пищевых производств» (12-14 апреля 1998 г). СПб. 1998. С. 146. Титова Ю. А. Методология получения мультиконверсионных биопрепаратов для защиты растений // Сб. науч. тр. III Всероссийского съезда по защите растений «Фитосанитарная оптимизация агроэкосистем». СПб: ГНУ ВИЗР. 2013. N 2. с. 396-400. Титова Ю. А., Хлопунова Л. Б., Коршунов Д. В. Двухэтапная биоконверсия отходов с помощью Pleurotus ostreatus и Trichoderma asperellum // Микол. и фитопатол. 2002. Т. 36. N 5. С. 64-70. Тишенков А. Д. Теория и практика ферментации субстрата для культивирования вешенки // Школа грибоводства. 2005. Т. 2. N 32. С. 23-26. Annenkov B. G., Azarova V. A. Comparative evaluation of methods of increasing selectivity of straw substrates for successful growing of oyster mushrooms according to European technology // Russ. Agricul. Sci. 2009. Vol. 35, No 6. P. 390-393.
1б8
Вестник защиты растений 3(89) - 2016. Материалы международной конференции
Chitamba J., Dube F., Chiota W. M., Handiseni M. Evaluation of substrate productivity and market quality of oyster mushroom (Pleurotus ostreatus) grown on different substrates // Inter. J Agric. Res. 2012. Vol. 7. No 2. P. 100-106.
Chukwurah N. F., Eze S. C., Chiejina N. V., Onyeonagu C. C., Ugwuoke K. I., Ugwu F. S. O., Nkwonta C. G., Akobueze E. U., Aruah C. B., Onwuelughasi C. U. Performance of oyster mushroom (Pleurotus ostreatus) in different local agricultural waste materials // African J Biotechnol. 2012. Vol. 11. No 37. P. 8979-8985.
Cvancarovaa M., Kresinovaa Z., Filipovaa A., Covinoa S., Cajthaml T. Biodegradation of PCBs by ligninolytic fungi and characterization of the degradation products// Chemosphere 2012. Vol. 88. No 11. P. 1317-1323.
Plant Protection News, 2016, 3(89), p. 166-168
Jafarpour M., Eghbalsaeed S. High protein complementation with high fiber substrates for oyster mushroom cultures// African J Biotechnol. 2012. Vol.
11. No 14. P. 3284-3289.
Sales-Campos C., Pires D. A., Barbosa S. R. L., Abreu R. L. S., Andrade M. C. N. In vitro cultivation of Pleurotus ostreatus and Lentinula edodes in lignocellulosic residues from Amazon // African J Biotechnol. 2013. Vol.
12. No 46. P. 6526-6531.
Sánchez C. Modern aspects of mushroom culture technology // Appl.
Microbiol. Biotechnol. 2004. Vol. 64. No 6. P. 756-762. Sánchez C. Cultivation of Pleurotus ostreatus and other edible mushrooms // Appl Microbiol Biotechnol. 2010. Vol. 85. No 7. P. 1321-1337.
MULTIBIORECYCLING OF TECHNOGENIC WASTES BY EDIBLE MUSHROOMS
J.A. Titova
All-Russian Institute of Plant Protection, [email protected]
The multibiorecycling efficacy of technogenic wastes in laboratory and industrial conditions by edible mushrooms, xylotroph (L. edodes and P. ostreatus HK-35) and humous saprotroph (A. bisporus var. albidus X-22) representatives using linear growth rate and morphogeny initial stages parameters was estimated. Absence of authentic differences in P. ostreatus HK-35 and A. bisporus X-22 growth rates and morphogeny approach during multirecycled substrata converting was shown that makes their possible use in binary and threefold edible macromycetes' cultivating together with their further biorecycling by micromycetes and bacteria as well.
УДК б32.4.01
МОНИТОРИНГ РАЗВИТИЯ БОЛЕЗНЕЙ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР В ТЮМЕНСКОЙ ОБЛАСТИ
Г.В. Тоболова1, К.В. Фуртаев2, И.Б. Кабанин3
'Государственный аграрный университет Северного Зауралья, Тюмень, Россия, [email protected] 2Филиал ФГБУ "Россельхозцентр" по Тюменской области, Тюмень, Россия Проанализирована динамика развития заболеваний пшеницы в Тюменской области. Установлено, что наиболее распространенными болезнями были септориоз, корневые гнили, мучнистая роса и бурая ржавчина. В ходе исследований выявлены максимальные значения распространения и развития септориоза в 1999, 2001, 2006 и 2008 годах (74 %; 23.4 %), корневых гнилей в 2014 году (50 %%; 13 %о), мучнистой росы в 2000 году (78 %%; 19 %о) и бурой ржавчины в 2010 году (100 %%; 23.8 0%). В среднем по данным заболеваниям эпидемиологический порог не был превышен. Следовательно, фитосанитарная обстановка по основным болезням в области характеризовалась как умеренно-напряженная. Ключевые слова: заболевание, распространение, пшеница, полевые обследования.
К настоящему времени создано огромное количество сортов и гибридов растений, отличающихся высокой урожайностью и высокими технологическими качествами. В то же время хозяйственная деятельность человека привела к усилению воздействия патогенной микрофлоры и фауны на культурные растения. Несмотря на массовое применение пестицидов, потенциальные потери урожая от болезней и вредителей растений ежегодно оцениваются по всем категориям хозяйств России в среднем на сумму более 100 млрд. рублей.
Устойчивость к болезням зависит от взаимодействия двух организмов - хозяина и паразита. Основу этих взаимоотношений теоретически обосновал Н.И. Вавилов [1935], а в дальнейшем развили H.H. Flor [1962], Э.Э.Ге-шеле [1970], Ван дер Планк [1972], В.М. Берлянд-Кожев-ников и др. [1975]; Г.Э. Расселл [1982].
В настоящее время известно, что сокращение генетического разнообразия культур и сортов, размещение однородных посевов на больших территориях провоцирует быстрые сдвиги в популяциях патогенов. Создание сортов с различными механизмами иммунитета позволит стабилизировать эволюционные процессы в популяциях пато-
генов и обеспечит длительную устойчивость создаваемых сортов [Гончаров, 2000; Плотникова, 2007].
Прямые и скрытые потери урожая от комплекса грибных болезней оцениваются в 10-20 % [Коробейников и др., 2006; Сидоров, 2006; Кривченко, Хохлова, 2008; Мешкова, Россеева, 2008].
Для составления карты распространения заболеваний пшеницы в Тюменской области были проведены совместно со специалистами Россельхозцентра полевые наблюдения. Исследования проводились по общепринятым методикам с 1995 по 2015 годы.
Анализ развития болезней на посевах пшеницы в Тюменской области показал, что самыми распространенными были септориоз (Stagonospora nodorum (Berk.) Castell. et Germano), корневые гнили (Bipolaris sorokiniana (Saccin Sorok) Shoem), мучнистая роса (Erysiphe graminis f. sp. tritici) и бурая ржавчина (Puccinia triticina Erikss.).
Наибольший процент развития за годы исследований имел септориоз. Высокая относительная влажность воздуха и большое количество осадков в 1999 году увеличили распространение до 74.4 % и развитие заболевания до 23.4 %. Эпифитотии также наблюдались в 2008 (18.2 %), в
