CC BY
0БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
УДК 579.862
РАЗРАБОТКА КОМПОЗИЦИОННОГО СОСТАВА И ЭТАПОВ ПОЛУЧЕНИЯ БИОПРЕПАРАТОВ ДЛЯ ЗАЩИТЫ РАСТЕНИЙ НА ОСНОВЕ МЕТАБОЛИТОВ МИКРООРГАНИЗМОВ BACILLUS SUBTILIS
Кочубеева С.В., аспирант 1 курса научной специальности 1.5.6. «Биотехнология». Научный руководитель: к.с.-х.н., доцент Гагарина И.Н. ФГБОУ ВО Орловский ГАУ
АННОТАЦИЯ
Бактерия Bacillus subtilis признана мощным инструментом биоконтроля, поскольку обладает супрессивными качествами по отношению к широкому набору фитопатогенов благодаря способности продуцировать множество вторичных метаболитов различной химической природы: циклических липопептидов, полипептидов, белков и непептидных соединений. Информация о структуре активных метаболитов бактерий - антагонистов фитопатогенов, а также механизмах их биологической активности способствует целенаправленному отбору штаммов для создания микробиологических препаратов.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА
Бактерия, состав, фитопатоген, метаболит, биологический контроль, горох ABSTRACT
The bacterium Bacillus subtilis is recognized as a powerful biocontrol tool, since it has suppressive qualities against a wide range of phytopathogens due to its ability to produce many secondary metabolites of various chemical natures: cyclic lipopeptides, polypeptides, proteins and non-peptide compounds. Information about the structure of active metabolites of bacteria antagonists of phytopathogens, as well as the mechanisms of their biological activity, contributes to the targeted selection of strains for the creation of microbiological preparations.
KEYWORDS
Bacterium, composition, phytopathogen, metabolite, biological control, peas.
Введение. Применение непатогенных почвенных бактерий, живущих в ассоциации с корнями высших растений, усиливает адаптивный потенциал хозяев, стимулирует их рост, а также служит перспективной альтернативой химическим пестицидам. Бактерия Bacillus subtilis признана мощным инструментом биоконтроля, поскольку обладает супрессивными качествами по отношению к широкому набору фитопатогенов благодаря способности продуцировать множество вторичных метаболитов различной химической природы: циклических липопептидов, полипептидов, белков и непептидных соединений. Информация о структуре активных метаболитов бактерий — антагонистов фитопатогенов, а также механизмах их биологической активности способствует целенаправленному отбору штаммов для создания микробиологических препаратов [3].
B. subtilis может поддерживать постоянный контакт с высшими растениями и стимулировать их рост. Благодаря широкому кругу хозяев, способности формировать эндоспоры и продуцировать различные антибиотики лучше других представителей рода Bacillus вид B. subtilis пригоден в качестве агента биоконтроля. Бактерия обладает супрессивными качествами in vitro по отношению более чем к 20 типам фитопатогенных
организмов за счет способности продуцировать значительное количество вторичных метаболитов [1, 2].
Биологический контроль с использованием микроорганизмов - перспективная альтернатива широкому применению дорогостоящих пестицидов, которые накапливаются в растениях и неблагоприятно влияют на здоровье человека. Химические пестициды также могут быть летальными для полезных обитателей почвы и вызывать появление штаммов патогенов, резистентных к фунгицидам.
Материалы и методы исследования. В качестве продуцента биологически активных веществ для получения биопрепарата была использована сенная палочка Bacillus Subtilis, полученная в лабораторных условиях.
Для получения культуры сенной палочки необходимо взять немного сена, положить его в колбу с водой, отверстие колбы закрыть ватным тампоном и прокипятить в течение 30 минут. Полученный раствор отфильтровать и поставить в теплое место (оптимальной является температура в 25-26°С). Через 3-4 дня на поверхности жидкости появится бактериальная пленка. Это культура сенной палочки. Затем мы готовим питательную среду и выделяем чистую культуру [4].
После стадии культивирования микроорганизма-продуцента следующим технологическим этапом является выделение и очистка конечного продукта из культуральной жидкости. Для многих микробиологических производств эта стадия начинается с разделения двух фаз, так как конечный продукт может содержаться либо в нативном растворе, либо в микробной массе.
Процесс выделения и очистки разделен на ряд последовательных технологических операций, количество которых возрастает с повышением чистоты конечного продукта [12, 19] (рис. 1).
Рисунок 1 - Схема получения продуктов микробиологического синтеза и последовательность стадий обработки культуральной жидкости
Далее производится концентрирование полученных растворов, экстрагирование целевого продукта, кристаллизация и т.п. Выбор конкретного метода в каждом случае будет зависеть от природы выделяемого продукта, его стабильности к различным
внешним воздействиям, а также от требуемой избирательности процесса в связи с наличием других продуктов в нативном растворе [14].
Результаты и обсуждение.
Исследование влияния метаболитов микроорганизмов Bacillus Subtilis на ростовые показатели проростков гороха. В ходе эксперимента выявлено, что метаболиты микроорганизмов Trichodepma Viride во всех вариантах проявляют биологическую активность и улучшают ростовые показатели семян гороха в сравнении с контролем. Установлено, что метаболиты микроорганизмов Trichodepma Viride в концентрации 10 -2 % проявляют наиболее высокую биологическую активность.
Так длина проростков под влиянием данных метаболитов составляет 0,5 - 2,2 -3,5 - 4,0 см, масса проростков - 0,6503 - 0,9532 - 2,0045 - 2,4205 г, длина корешков -0,3 - 1,5 - 2,0 - 3,4 см, масса корешков - 0,0317 - 0,3651 - 0,5811 - 2,6024 г, количество боковых корешков - 2 - 4 - 119-26 шт. Другие концентрации метаболитов показывают результат несколько ниже.
Метаболиты микроорганизмов Bacillus Subtilis в концентрации 10 -4 % - длина проростков составляет - 0,6 - 1,2 - 3,0 - 4,1 см, масса проростков - 0,1471 - 0,66890,8724 - 1,0256 г, длина корешков - 0,1 - 1,9 - 2,4 - 2,9 см, масса корешков - 0,03420,4521 - 1,4023 - 1,5285 г, количество боковых корешков - 1 - 5 - 17 - 21 шт.
Метаболиты микроорганизмов Bacillus Subtilis в концентрации 10 -7 %: длина проростков составляет - 0,1 - 0,6 - 2,6 - 3,3 см, масса проростков - 0,0869 - 0,12451 -0,7988 - 1,0483 г, длина корешков - 0,2 - 0,6 - 1,5 - 2,4 см, масса корешков - 0,3826 -0,4321 - 0,4732 - 0,9361 г, количество боковых корешков - 0 - 4 - 10 - 18 шт.
В контрольном варианте без обработки соответствующие показатели ниже в среднем на 30-40% и составляют: длина проростков - 0,1 - 0,6 - 2,7 - 3,1 см, масса проростков - 0,2156 - 0,3584-0,6791 - 0,8424 г, длина корешков - 0,1 - 0,9-1,4 - 2,1 см, масса корешков - 0,0455 - 0,1423-0,3956 - 0,7638 г, количество боковых корешков -0 - 2 - 8-11 шт (Прил. 1-3).
Таким образом, высокие результаты показали варианты с применением метаболитов микроорганизмов Bacillus Subtilis в концентрации 10 "2- %.
Выводы.
1. Получена культуральная жидкость бактерий Bacillus Subtilis для получения метаболитов. Установлено, что к 6 часам культивирования культура клеток вступает в фазу логарифмического роста, где и происходит интенсивное накопление бактериальных клеток, затем к 12 часам от начала культивирования Bacillus subtilis переходит в стационарную фазу, когда идет замедленный рост микроорганизмов.
2. Получены метаболиты из культуральной жтдкости бактерий Bacillus Subtilis. Определена схема получения продуктов микробиологического синтеза и последовательность стадий обработки культуральной жидкости.
3. Ростостимулирующее действие показали варианты с применением метаболитов микроорганизмов Bacillus Subtilis в концентрации 10 "2- %.
Библиография:
1. Спектр антифунгальной активности перспективных штаммов-продуцентов биопрепаратов. А.М. Асатурова [и др.] // материалы Междунар. науч.-практ. конф. «Биологическая защита растений - основа стабилизации агроэкосистем». Краснодар, 2012. Вып. 7. С. 167-169.
2. Ашмарин И.П., Воробьев А.А. Статистические методы в микробиологических исследованиях. Ленинград, 1962. 180 с.
3. Бахматова Н.В., Бальсис А.Б. Очистка и свойства альфа-амилаз Bacillus subtilis. 2013. 154 с.
4. Вавилов П.П., Балышев Л.Н. Полевые сельскохозяйственные культуры в России. М. : Колос, 2018. 160 с.
5. Васько В.Т. Теоретические основы растениеводства и земледелия. М. : Профи-информ, 2017. 247 с.
6. Гельперин Н.И. Основные процессы и аппараты химической технологии. Т. 1. М. : Химия, 2011. 45 с.
7. Кристаллические включения у мутанта Bacillus subtilis с измененным спектром протеиназ / Т.А. Смирнова [и др.]. Докл. АН СССР. 2011. Т. 236. № 4. 1001-1003 с.
8. Практикум по микробиологии: Учебное пособие / Под ред. Егорова Н.С. М. : Изд-во МГУ, 1995. 224 с.
9. Емцев В.Т., Мишустин Е.Н. Сельскохозяйственная микробиология: Учебник для вузов. М. : Изд-во Юрайт, 2023. 197 с.
10. Касаткин А.П. Процессы и аппараты химической технологии. М. : Колос, 2008. 235 с.
11. Клунова С.М., Егорова Т.А., Живухина Е.А. Биотехнология: Учебник для высш. пед. образования. М. : Академия, 2010. 256 с.
12. Приемы возделывания и уборки полевых культур / Н.С. Матюк [и др.]. М. : Изд-во МСХА, 2018. 425 с.
13. Микробиология: Учебник для агротехнологов. М. : ИНФРА-М, 2009. 287 с.
14. Неверова О.А., Просеков А.Ю., Гореликова Г.А., Позняковский В.М. Пищевая биотехнология продуктов из сырья растительного происхождения: Учебник. М. : НИЦ ИНФРА-М, 2022. 318 с.
15. Новокшанова А.Л. Биохимия для технологов: учебник и практикум для академического бакалавриата. М. : Изд-во Юрайт, 2017. 508 с.
16. Нечаев В.И. Развитие инновационной деятельности в растениеводстве. М. : КолосС, 2017. 867 с.
17. Практикум по агробиологическим основам производства, хранения и переработки продукции растениеводства. А.Ф. Сафонов [и др.]. М. : Колос, 2017. 324 c.
18. Промышленная ферментация: Практикум / сост. О.Н. Чечина. Самара: Сам. гос. техн. ун-т, 2018. 125 с.
19. Фурсова А.К., Фурсов Д.И., Наумкин В.Н., Никулина Н.Д. Растениеводство: Лабораторно-практические занятия. Т. 2. Технические и кормовые культуры: Учебное пособие. СПб. : Изд-во Лань, 2019. 392 c.
УДК 634.73
ОЦЕНКА ДЕКОРАТИВНОСТИ СОРТОВ ГОЛУБИКИ В УСЛОВИЯХ АРХАНГЕЛЬСКОЙ
ОБЛАСТИ
Кульчицкий А.Н., магистрант 2 курса направления подготовки 35.04.09 «Ландшафтная архитектура».
Научный руководитель: к.с.-х.н., доцент Антонов А.М. ФГАОУ ВО «Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова»
АННОТАЦИЯ
В статье приведены результаты исследований по оценке декоративных качеств сортов голубики высокой (Vaccinium corymbosum L.) и голубики узколистной (Vaccinium angustifolium Ait.) в природно-климатических условиях Верхнетоемского района Архангельской области. На сегодняшний день более популярным становится использование лесных ягодных растений не только в пищевом и лекарственном отношении, но и в качестве декоративных растений для озеленения населенных пунктов и ландшафтного дизайна. Объектами исследования были 2-3-летние растения 8 сортов голубики высокой (Блюголд, Блюкроп, Бонус, Денис Блю, Дюк, Каз Плишка, Патриот, Река) и 5 сортов голубики узколистной (Лакомка, Нерль, Нея, Поморочка, Путте). Проводили наблюдения за фенологическими фазами растений и оценки декоративности
