Bacillus megaterium 501RIF как антидот гербицида прометрина в посевах овса и кукурузы

Bacillus megaterium 501RIF как антидот гербицида прометрина в посевах овса и кукурузы

Автор: Круглов Ю.В., Лисина Т.О., Андронов Е.Е.

Журнал: Сельскохозяйственная биология @agrobiology

Рубрика: Агроэкология

Статья в выпуске: 3 т.55, 2020 года.

Бесплатный доступ

Использование гербицида прометрина - 4,6-бис-(изопропиламино)-2-метилтио-1,3,5-триазина для борьбы с сорняками на посевах сельскохозяйственных культур приводит к возникновению ряда агротехнологических и экологических проблем в связи с его относительно высокой персистентностью в окружающей среде. Предпринимаются попытки использовать для биоремедиации почв микроорганизмы. Особый интерес представляют споровые бактерии Bacillus megaterium , продуцирующие ряд физиологически активных веществ, повышающие эффективность фотосинтеза, стимулирующие рост и формирование генеративных органов растений, а также утилизирующие некоторые пестициды. В настоящей работе впервые показано, что культура B. megaterium 501rif снижает фитотоксичность гербицида и разлагает его в ризосфере овса и кукурузы. Целью работы было изучение приживаемости культуры Bacillus megaterium 501rif в ризосфере овса и кукурузы, оценка ее влияния на устойчивость растений к прометрину и эффективность разложения этого гербицида в почве. B. megaterium 501rif - мутант, устойчивый к антибиотику рифампицину, получен методом градиентного отбора из исходного штамма, выделенного нами из чернозема обыкновенного (Кокчетавская обл., Казахстан). Для проведения вегетационных опытов B. megaterium 501rif выращивали на ротационной качалке в течение 48 ч при 30 °С и 140 об/мин. Титр бактерий составлял 5½108 КОЕ/мл и включал не менее 90 % вегетативных клеток. Семена овса посевного ( Avena sativa L.) сорта Победа и кукурузы ( Zeal mays L.) сорта Росс 199 Мв инокулировали 2-суточной жидкой культурой B. megaterium 501rif, после чего высаживали в вегетационные сосуды объемом 2,0 кг. Почва - дерново-подзолистая, среднесуглинистая, c содержанием органического вещества 2,3 %, рНсол. 5,8. Гербицид прометрин в виде водной суспензии смачивающегося порошка («Panama Agrochemical Inc.», Панама) вносили в количестве 0,12; 0,22; 0,67 и 1,23 мг/кг в опыте с овсом и 3,4; 6,8 и 20,4 мг/кг в опыте с кукурузой. В последнем случае дополнительно был введен вариант с парующей почвой, содержащей прометрин (6,8 мг/кг). Контролем служили аналогичные варианты без инокуляции. Растения выращивали в световой камере Фитос-4 (ФГУП «Фитос», Россия) при температуре 22-25 °С. Сухую биомассу растений, содержание прометрина в почве и численность бактерий в ризосфере учитывали через 30 сут после появления всходов. Полевой опыт проводили в 2010 году на опытном поле Всероссийского НИИ сельскохозяйственной микробиологии (г. Пушкин, Ленинградская обл.). Почва - дерново-подзолистая среднесуглинистая, с содержанием органического углерода 2,3 %, рН 5,6. Гербицид прометрин вносился в верхний слой почвы на глубину 0-10 см в дозе 500 мг/м2, что соответствует 1,5 мг/кг. Семена кукурузы сорта Росс 199 Мв перед посевом инокулировали жидкой культурой B. megaterium 501rif с титром 5½108 КОЕ/мл. В контрольном варианте инокуляцию не проводили. Наземную массу растений и содержание гербицида в почве определяли спустя 30 сут после появления всходов. Бацилла B. megaterium 501rif хорошо приживалась в ризосфере овса и кукурузы. Численность бактерий составляла от 300 до 500 тыс. КОЕ/г почвы, причем от 58 до 80 % бактерий находилось в виде физиологически активных вегетативных клеток. При инокуляции культурой B. megaterium 501rif биомасса овса в варианте без гербицида возрастала на 11 %, кукурузы - на 20 %. Эффективность инокуляции увеличивалась на фоне прометрина. Существенно повышалась устойчивость растений к гербициду, содержание прометрина в почве под овсом снижалось в 2-3 раза, под кукурузой - в 20 раз. В полевых опытах через 30 сут после появления всходов масса растений кукурузы в контроле составляла 257±15 г/м2, при инокуляции B. megaterium 501rif - 287±20 г/м2. Содержание гербицида в почве в варианте с инокуляцией уменьшалось почти в 3 раза по сравнению с контролем (0,15±0,03 против 0,4

Еще

Протектор, антидот, прометрин, деградация гербицида, овес, кукуруза, биоремедиация почвы

Короткий адрес: https://sciup.org/142226310

IDR: 142226310   |   DOI: 10.15389/agrobiology.2020.3.481rus

Список литературы Bacillus megaterium 501RIF как антидот гербицида прометрина в посевах овса и кукурузы

  • Государственный каталог пестицидов и агрохимикатов, разрешенных к применению на территории Российской Федерации. М., 2013.
  • Новожилов К.В., Долженко В.И. Средства защиты растений. М., 2011.
  • Koskinen W.C., Banks P.A. Soil movement and persistence of triazine herbicides. In: The triazine herbicides: 50 years revolutionizing agriculture /H.M. LeBaron, J.E. McFarland, O.C. Burnside (eds.). Elsevier BV, Amsterdam, Boston, Heidelberg, London, New York, Paris, San Diego, San Francisco, Sydney, Tokio, 2008: 355-385 ( ). DOI: 10.1016/B978-044451167-6.50027-1
  • Scott M. Herbicide residues in soil and water. SMART train chemical notes 3, 2008.
  • Risks of prometryn use to federally threatened California red-legged frog (Rana aurora draytonii). Pesticide effects determination environmental fate and effects. Division Office of Pesticide Programs Washington, D.C. 20460 6.17.2009.
  • Мельников Н.Н., Волков А.И., Короткова О.А. Пестициды и окружающая среда. М., 1977.
  • Charles S. Soil residual herbicides: science and management. In: Topics in Canadian weed science /R.C. Van Acker (ed.). Sainte-Anne-de Bellevue, Québec, Canadian Weed Science Society - Société canadienne de malherbologie, 2005, 3: 3-22.
  • Игнатовец О.С., Леонтьев В.Н. Механизм деградации прометрина бактериями рода Pseudomonas. Доклады НАН Беларуси, 2008, 52(3): 82-86.
  • Myśków W., Lasota T., Stachyra A. Cyanuric acid-a s-triazine derivate as a nitrogen source for some soil microorganisms. Acta Microbiologica Polonica, 1983, 32(2): 80-85.
  • Cook A.M., Hütter R. Triazines as nitrogen sources for bacteria. J. Agric. Food Chem., 1981, 29(6): 1135-1143 ( ).
  • DOI: 10.1021/jf00108a009
  • Cook A.M., Hütter R. Ametryne and prometryne as sulfur sources for bacteria. Applied Environmental Microbiology, 1982, 43(4): 781-786 ( ).
  • DOI: 10.1128/aem.43.4.781-786.1982
  • Круглов Ю.В., Лисина Т.О. Интродукция в почву B. megaterium 501rif: факторы, влияющие на выживание, спорообразование и разложение гербицида прометрина. Сельскохозяйственная биология, 2014, 5: 107-112 ( ).
  • DOI: 10.15389/agrobiology.2014.5.107rus
  • Злотников А.К. Разработка и комплексная характеристика полифункционального препарата альбит для защиты растений от болезней и стрессов. Автореф. докт. дис. Пущино-Рамонь, 2011.
  • Доросинский Л.М. Бактериальные удобрения - дополнительное средство повышения урожая. М., 1965.
  • Chumthong A., Kanjanamaneesathian M., Pengnoo A., Wiwattanapatapee R. Water-soluble granules containing Bacillus megaterium for biological of rice sheath blight: formulation, bacterial viability efficacy testing. World J. Microbiol. Biotechnol., 2008, 24(11): 2499-2507 ( ).
  • DOI: 10.1007/s11274-008-9774-7
  • Гаврилова Е.А., Лисина Т.О., Круглов Ю.В. Штамм B. megaterium, предназначенный для деструкции фосфорорганических пестицидов. А.с. 1735359 А1. (РФ). Всесоюзный научно-исследовательский институт сельскохозяйственной микробиологии (РФ). №4781535. Заявл. 11.01.90. Опубл. 23.05.92. Бюл. 19.
  • Методы почвенной микробиологии и биохимии /Под ред. Д.Г. Звягинцева. М., 1991.
  • Методы определения микроколичеств пестицидов в продуктах питания, кормах и внешней среде /Под ред. М.А. Клисенко. М., 1983.
  • López-Bucio J., Campos-Cuevas J.C., Hernández-Calderón E., Velásquez-Becerra C., Farías-Rodríguez R., Macías-Rodríguez L.I., Valencia-Cantero E. Bacillus megaterium rhizobacteria promote growth and alter root-system architecture through an auxin- and ethylene-independent signaling mechanism in Arabidopsis thaliana. Molecular Plant Microbe Interaction, 2007, 20(2): 207-217 ( ).
  • DOI: 10.1094/MPMI-20-2-0207
  • Лисина Т.О., Гаранькина Н.Г., Круглов Ю.В. Влияние интродуцируеых в почву микроорганизмов деструкторов пестицидов на рост и развитие растений. Прикладная биохимия и микробиология, 2001, 37(3): 374-378.
  • Субботин А.М., Нарушко М.В., Петров С.А. Штамм микроорганизмов Bacillus megaterium 2-06-TS1 в качестве активатора фотосинтеза и энергии прорастания растений. Пат. 2627608 С1 (РФ). ФГБУН Тюменский научный центр СО РАН (РФ). № 2016125604. Заявл. 27.06.2016. Опубл. 09.08.2017, Бюл. № 22.
  • Возняковская Ю.М. Микрофлора растений и урожай. Л., 1969.
  • Otari S.V., Ghosh J.S. Production and characterization of the polymer polyhydroxy butyrate-co-polyhydroxy valerate by Bacillus megaterium NCIM 2475. Current Research Journal of Biology Sciences, 2009, 1(2): 23-26.
  • Mohapatra S., Maity S., Dash H.R., Das S., Pattnaik S., Rath C.C., Samantaray D. Bacillus and biopolymer: prospects and challenges. Biochemistry and Biophysics Reports, 2017, 12: 206-213 ( ).
  • DOI: 10.1016/j.bbrep.2017.10.001
  • Mona K., Gouda A., Swellam A., Omar S. Production of PHB by a Bacillus megaterium strain, using sugarcane molаses and corn steep liquor as sole carbon and nitrogen source. Microbiology Research, 2001, 156(3): 201-207 ( ).
  • DOI: 10.1078/0944-5013-00104
  • Kofroňová O., Ptáčková L., Chaloupka J. Poly(3-hydroxybutyrate) granules of Bacillus megaterium. Folia Microbiologica, 1994, 39(2): 166-167 ( ).
  • DOI: 10.1007/BF02906816
  • Злотников А.К., Злотников К.М., Подварко A.Т., Балахоненков B.Е., Хрюкина Е.И. Альбит как антидот при сочетании с послевсходовыми гербицидами на сое. Земледелие, 2010, 3: 40-41.
  • Simoneaux B.J., Gould T.J. Plant uptake and metabolism of triazine herbicides. In: The triazine herbicides. 50 years revolutionizing agriculture /H.M. LeBaron, J.E. McFarland, O.C. Burnside (eds.). Elsevier BV, Amsterdam, Boston, Heidelberg, London, NY, Paris, San Diego, San Francisco, Sydney, Tokio, 2008: 73-99 ( ).
  • DOI: 10.1016/B978-044451167-6.50010-6
  • Trebst A. The mode of action of triazine herbicides in plants. In: The Triazine herbicides. 50 years revolutionizing agriculture /H.M. LeBaron, J.E. McFarland, O.C. Burnside (eds). Elsevier BV, Amsterdam, Boston, Heidelberg, London, NY, Paris, San Diego, San Francisco, Sydney, Tokio, 2008: 101-110 ( ).
  • DOI: 10.1016/B978-044451167-6.50011-8
  • Лебедев Е.В. К вопросу о действии гербицида гезагарда (прометрина) на сеянцы сосны обыкновенной в условиях дерново-подзолистой почвы Нижегородского Заволжья. Известия Оренбургского аграрного университета, 2011, 4(32): 21-23.
  • Лебедев Е.В. Влияние гербицида гезагарда (прометрина) на сеянцы лиственницы сибирской в условиях серых лесных почв центральной части Нижегородской области. Известия Оренбургского аграрного университета, 2012, 1(33): 23-26.
  • Nadar H.M., Clegg M.D., Maranville J.W. Promotion of sorghum callus growth by the s-triazine. Plant Physiology, 1975, 56(6): 747-751 ( ).
  • DOI: 10.1104/pp.56.6.747
  • Ebert E., Dumford S.W., Van Assche C.J., Warwick D.D. Effects of triazine herbicides on the physiology of plants. In: Residue reviews. Residues of pesticides and other contaminants in the total environment (сontinuation of residue reviews), vol. 65 /F.A. Gunther, J.D. Gunther (eds.). Springer, New York, NY, 1976 ( ).
  • DOI: 10.1007/978-1-4613-9413-6_1
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp