CC BY
40«Эколого-генетические основы современных агротехнологий». СПб, 27-29 апреля 2016 г.
139
УДК 579.64
НОВЫЙ ШТАММ PSEUDOMONAS KOREENSIS ИБ-4. ПЕРСПЕКТИВЫ ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ПРАКТИКЕ
Г.Ф. Рафикова
Институт биологии Уфимского научного центра РАН, Уфа, Россия, biolab316@yandex.ru
В работе определены физиолого-биохимические свойства и совокупность полезных для растений свойств нового PGPR-штамма, идентифицированного, как Pseudomonas koreensis ИБ-4.
Ключевые слова: PGPR-штаммы, род Pseudomonas, ген 16S рРНК, МАЛДИ-масс-спектрометрия, жирные кислоты, антигрибная активность, нитрогеназная активность, ИУК, цитокинины.
Система интенсивного сельскохозяйственного производства подразумевает химизацию земледелия. Широкое применение пестицидов и удобрений для увеличения продуктивности земель зачастую пагубно сказывается на качестве продукции и состоянии экосистемы в целом (загрязнение продуктов растениеводства, формирование устойчивости у возбудителей заболеваний сельскохозяйственных культур, увеличение степени эвтрофикации водоемов и др.). В последние годы в нашей стране, так же как и за рубежом, растет интерес к экологически чистым и сравнительно безопасным в применении микробиологическим препаратам. Поэтому использование PGPR микроорганизмов (от Plant Growing-Promoting Rhizobacteria - ризосферные бактерии, способствующие росту растений) в растениеводстве представляет особый интерес. PGPR-штаммы могут обладать одним или несколькими полезными для роста и развития растений свойствами: способностью подавлять или снижать рост фитопатогенов благодаря возможности синтезировать вещества бактерицидного и фунгицидного действия, стимулировать рост и развитие растений за счет образования биологически активных веществ и способности к азотфиксации. Известен ряд биологических препаратов с антигрибными свойствами, но микроорганизмы, составляющие их основу, как правило, обладают лишь одним или несколькими полезными свойствами, характерными для PGPR-микроорганизмов. В связи с чем, поиск и изучение более эффективных штаммов с комплексом полезных свойств ускоряющих рост и развитие растений, до сих пор остается актуальной проблемой.
Целью работы являлось изучение физиолого-биохи-мических свойств, таксономического положения и наличия совокупности полезных для растений свойств нового PGPR-штамма.
Объектом исследования являлся штамм бактерий ИБ-4, выделенный из пахотных почв Мечетлинского района Республики Башкортостан, проявляющий антагонизм по отношению к патогенам, принадлежащим к родам Fusarium, Bipolaris, Alternaria.
По совокупности культурально-морфологических и физиолого-биохимических свойств штамм был предварительно идентифицирован как принадлежащий к р. Pseudomonas и получил условное (рабочее) название Pseudomonas sp. ИБ-4.
Для более точной идентификации бактерии было проведено секвенирование гена 16S рРНК. Сравнительный анализ нуклеотидной последовательности гена 16S рРНК (КР306893) с известными структурами из GenBank (http:// www.ncbi.nlm.nih.gov/genbank) позволяет с высокой долей
вероятности утверждать, что изучаемый микроорганизм относится к виду Pseudomonas koreensis (99.71 % сходства с типовым штаммом вида P koreensis Ps 9-14(T)).
Для определения сходства тотальных геномов была проведена ДНК-ДНК-гибридизация штаммов Pseudomonas sp. ИБ-4 и P koreensis Ps 9-14(T) (Корейская Коллекция Сельскохозяйственных Культур). Уровень гомологии составил 71 %, что позволяет говорить о видовом сходстве этих штаммов. Содержание ГЦ-пар в ДНК штамма Pseudomonas sp. ИБ-4 составило 61.5 мол.%, а у штамма P. koreensis Ps 9-14(T) - 60.7 мол.% [Kwon et. al. 2003]. Близкие значения полученных данных свидетельствуют о вероятной принадлежности сравниваемых штаммов к одному виду.
В результате проведения МАЛДИ-масс-спектрометрии клеточных белков штамма Pseudomonas sp. ИБ-4 удалось установить его сходство с микроорганизмом P. koreensis Ps 9-14(Т) и несколькими типовыми штаммами рода Pseudomonas (P umsongensis LMG 21317(T), P jessenii CIP 105274(T), P tolaasii LMG 2342(T)).
Выполненный анализ жирных кислот штаммов Pseudomonas sp. ИБ-4 и P koreensis Ps 9-14(Т) свидетельствует о различиях в составе и содержании доминирующих жирных кислот в клеточных стенках. Основными жирными кислотами штамма Pseudomonas sp. ИБ-4 являются: гексадекановая (С160) - 32.4 %, цикло-гептадекано-вая (cyclo-C170) - 29.92 %, цис-11-октадеценовая (C181w7) - 11.23 % и гексадеценовая (С161) - 8.27 %. ' W
Анализ хинонов показал, что доминирующим хино-ном является убихинон Q9, что полностью согласуется с результатами исследований других представителей р. Pseudomonas.
Изучение влияния штамма P. koreensis ИБ-4 на фито-патогенные виды грибов показало, что микроорганизм обладает высокой антагонистической активностью по отношению к фитопатогенным видам микромицетов: Fusarium avenaceum, F. gibbosum, F. graminearum, F. moniliforme, F. nivale, F. oxysporum, F. semitectum, F. solani, Alternaria alternata, Bipolaris sorokiniana. В то время как исследованный нами штамм P. koreensis Ps 9-14(T) не проявляет каких-либо фунгицидных и фунгистатических свойств по отношению к фитопатогенным грибам.
Установлено, что исследуемый штамм обладает азот-фиксирующей способностью. Уровень нитрогеназной активности штамма P. koreensis ИБ-4 составлял 0.65 мкг^/ мл/ч и был сопоставим с данным показателем для таких азотфиксаторов, имеющихся в коллекции ВКМ, как Azotobacter vinelandii В-1617 и A. chroococcum В-1616.
140
Вестник защиты растений 3(89) - 2016. Материалы международной конференции
С помощью метода ИФА у штамма Р. koreensis ИБ-4 выявлена способность к синтезу ИУК и цитокининопо-добных веществ на уровне 40 и 119 нг/мл КЖ соответственно.
Проведенные фенологические наблюдения в условиях защищенного грунта показали, что КЖ штамма Р. koreensis ИБ-4 и используемые в качестве эталона препараты «Планриз» и «Елена» ускоряли наступление основных фаз развития на 1-2 дня. Отмечено, что обработка вегетирующих растений приводила к значительному увеличению урожайности по сравнению с контролем. Так, при использовании биопрепаратов «Планриз» и «Елена» увеличение массы клубней составило примерно 12-26 % и 17-38 % соответственно, тогда как при обработке растений КЖ штамма Р. koreensis ИБ-4 - 37-45 %.
В полевых условиях обработка посевного материала и вегетирующих растений КЖ Р. koreensis ИБ-4 также способствовала максимальному увеличению продуктивности картофеля (40-47 %) по сравнению с другими препаратами. Выход количества клубней и стандартной фракции семян увеличился соответственно на 39-43 % и 35-37 %, что превосходит значения, полученные при обработке препаратами «Планриз» и «Елена».
В течение всего вегетационного периода на обработанных растениях картофеля как в условиях защищенного, так и открытого грунта не было обнаружено признаков грибных заболеваний. Тогда как в контрольном варианте в полевых условиях наблюдалось поражение картофеля фи-тофторозом, развитие болезни составляло 14.5 %.
Штамм был запатентован в Российской Федерации в качестве микробного препарата против заболеваний, вызываемых фитопатогенными грибами и для увеличения урожайности (Пат. РФ 2529958).
Таким образом, несмотря на некоторые расхождения в результатах исследования фенотипических и хемотаксоно-мических признаков с большой долей вероятности можно отнести штамм Pseudomonas sp. ИБ-4 к виду Pseudomonas koreensis. Штамм P. koreensis ИБ-4 обладает комплексом полезных для роста и развития растений свойств, не характерных для типового штамма P koreensis Ps 9-14(T). В частности, он проявляет фунгицидную активность в отношении большого количества фитопатогенных грибов, в том числе и основных возбудителей корневых гнилей злаковых культур; высокую нитрогеназную активность и способность к синтезу ИУК и цитокининоподобных веществ.
Библиографический список (References)
Kwon S.W., Kim J.S., Park I.C., Yoon S.H., Park D.H., Lim C.K., Go S.J. Pseudomonas jinjuensis sp. nov., novel species from farm soils in Korea //
Pseudomonas koreensis sp. nov., Pseudomonas umsongensis sp. nov. and Int. J. Syst. Evol. Micr. 2003. V. 53. P. 21-27.
Plant Protection News, 2016, 3(89), p. 139-140
A NEW BACTERIAL STRAIN, PSEUDOMONAS KOREENSIS IB-4. PROSPECTS FOR ITS USE IN AGRICULTURAL PRACTICE
G.F. Rafikova
Institute of Biology Ufa Scientific Centre RAS, biolab316@yandex.ru
A bacterial strain IB-4, antagonistic to plant pathogenic fungi of the genera Fusarium, Bipolaris, andAlternaria, was isolated from arable soils of the Mechetlinskii district, Bashkortostan. Physiological, biochemical, and culture morphological properties of strain IB-4 supported its classification within the genus Pseudomonas. In spite of some discrepancies in the results of phenotypic and chemotaxonomic research, analysis of the 16S rRNA gene sequence, DNA--DNA hybridization, GC-content, and MALDI mass spectral data provide considerable evidence supporting its identification as a Pseudomonas koreensis strain. P. koreensis strain IB-4 was shown to possess the valuable features characteristic of PGPR microorganisms: antifungal and nitrogenase activities and ability to synthesize indole-3-acetic acid (IAA) and cytokinin-like compounds. Field test, in which potato plants were treated with the culture liquid of P. koreensis strain IB-4 revealed a positive effect on potato yield and resistance to plant pathogens.
УДК 632.937
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ БИОФУНГИЦИДА ВИТАПЛАН НА ЯРОВОМ ЯЧМЕНЕ В УСЛОВИЯХ СЕВЕРО-ЗАПАДА НЕЧЕРНОЗЕМНОЙ ЗОНЫ
Е.С. Рогожникова, А.М. Шпанев
Агрофизический НИИ, Санкт-Петербург, Россия, office@agrophys.ru
По результатам проведенных исследований определена эффективность нового биологического препарата Витаплан в защите ярового ячменя от болезней на северо-западе Нечерноземья. Полученные данные указывают на невысокий защитный эффект, которым обладает данный препарат по отношению к болезням корневой системы и листьев ярового ячменя. Развитие гельминтоспориоза в посевном материале снижалось на 37.5-53.8 %, корневых гнилей - 10.318.2 %, гельминтоспориозных пятнистостей - 9.3-24.4 %, мучнистой росы - 12.5 %. Более высокий биологический и хозяйственный эффект достигался при обработке партий семян с низкой степенью зараженности возбудителями корневых гнилей, что позволяет рекомендовать его к применению в этом конкретном случае. Расширить применение
