Исследование влияния метаболитов микроорганизмов Bacillus subtilis на ростовые показатели проростков гороха

Введение. В сельскохозяйственной практике чаще всего применяются химические средства защиты.

Химические препараты, применяемые в современном растениеводстве высокоэффективны в борьбе с вредными организмами, однако они оказывают неблагоприятное воздействие на другие организмы и вызывают развитие резистентности у фитофагов и фитопатогенов, именно это приводит к применению все большего количества для достижения поставленных целей. Особое внимание уделяется накоплению химических препаратов в объектах окружающей среды и отрицательно, влияющих на здоровье человека, животных и рыб. Постепенное накопление синтетических химических средств защиты растений в [8].

Биологические препараты, на основе микроорганизмов регуляции экологически безопасны и при этом с их помощью удается осуществлять контроль численности фитофагов и фитопатогенов [1].

Микроорганизмы рода Bacillus Subtilis синтезируют более 220 биологически-активных веществ, представляющие интерес для биотехнологических исследований, в частности для разработки новых биологических средств защиты растений фитоиммуномодулирующего действия. В последние годы именно эти микроорганизмы часто применяются для получения новых биопрепаратов [6, 7].

В связи с импортозамещением биологическая защита растений наиболее актуальна. Актуальность связана и с переходом на биологическое земледелие и их использование, как раз рекомендовано именно в переходный период.

Применение химических средств защиты приводит к последствиям экологического плана и накоплению вредных, трудно растворяемых веществ в почве, что грозит экологической катастрофой для Планеты [2].

Основные принципы действия основываются на иммуномоделирующем эффекте метаболитов микроорганизмов рода Bacillus Subtilis, в состав которых входят большое количество биологически активных веществ, что как раз и вызывает ростостимулирующее, иммуномодулирующее и защитное действие.

И.И. Мечников дал обоснование возможности применения энтомопатогеннов для борьбы с фитофагами культурных растений, именно это послужило началом разработки и применения биопрепаратов [5].

Часто сами растения используются как источники для биологической защиты сельскохозяйственных культур, именно поэтому люди применяют инсектицидные и фунгицидные свойства некоторых растений [3, 4, 8].

Еще древние люди широко применяли настои и отвары из растений для борьбы с вредителями. Например, семенники моркови закладывают на хранение в шелухе лука для защиты от серой и белой гнилей. Применение настоев чеснока в период вегетации подавляет развитие возбудителей мучнистой росы, фитофтороза. Сильными инсектицидными свойствами против колорадского жука, лугового мотылька и др. обладают кавказская и далматская ромашки [9].

Настой тысячелистника пригоден для борьбы с тлями и клещами. В последнее время выявлено инсектицидное действие экстрактов цикория обыкновенного и одуванчика лекарственного против рисового долгоносика и злаковой тли.

Отличительными свойствами биологических препаратов являются их высокая эффективность, отсутствие фитотоксичности. Биопрепараты способствует восстановлению полезной микрофлоры в почве и на растениях, не вызывают привыкания у возбудителей заболеваний, оказывают ростостимулирующее и иммуномодулирующее действие, безопасны для человека, животных, рыб, пчел, полезной энтомофауны и окружающей среды (IV класс опасности) [2]. Не накапливаются в растениях и в почве, что способствуют получению экологически чистой продукции.

Целью исследований является изучение влияния метаболитов микроорганизмов Bacillus Subtilis на ростовые показатели проростков гороха.

Материалы и методы исследования. Bacillus Subtilis выделяли из сена лугового, привезенного из Орловского полесья.

Метаболиты получали методом культивирования микроорганизмов в лабораторном ферментере на 5 л INFORS Minifors в течении 36 часов.

С целью получения метаболитов была разработана технология выделения микробных метаболитов. После стадии культивирования микроорганизма-продуцента следующим технологическим этапом в нашей технологической схеме получения биологически активных веществ на основе метаболитов микроорганизмов 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. Большая лабильность продуктов микробиологического синтеза, возможные потери их активности на стадии выделения и очистки производится приемами разделения, не сопровождающимися химическими воздействиями на выделяемое вещество.

Микроорганизмы-продуценты биологически активных веществ, в частности Bacillus Subtilis накапливают основную часть синтезируемых ими продуктов в культуральной жидкости.

Исследуемые нами культуральная жидкость микроорганизмов Bacillus Subtilis содержит 4,8% сухого вещества, отдельные микробные клетки или мицелий, продукты биосинтеза и остатки питательной среды.

Схема получения продуктов микробиологического синтеза и последовательность стадий обработки культуральной жидкости приведены ниже.

Лнофилизирование активные вещества

Рисунок 1 – Схема выделения метаболитов микроорганизмов Bacillus Subtilis

Предварительная обработкараство.

Концентрирование

Биологически

Замачивание семян гороха сорта «Батрак», проводили в течение 2 часов в растворе метаболитов в концентрации 10 -2 %, 10 -4 % и 10 -7 %. Контроль без обработки (замачивали в воде).

Выращивание семян гороха и пшеницы проводили в вегетативном сосуде объемом 5 мл. Количество семян в одной повторности – 100 шт. Объем питательного раствора 20 мл. Эксперимент проводили 10 суток, показания активности роста снимали на 3-и, 4-е, 8-е и 10-е сутки.

Результаты и обсуждение. В ходе эксперимента выявлено, что метаболиты микроорганизмов Bacillus Subtilis во всех вариантах проявляют биологическую активность и улучшают ростовые показатели семян гороха в сравнении с контролем. В таблице 1 приводятся данные, показывающие, что метаболиты микроорганизмов

Bacillus Subtilis в концентрации 10 -2 % проявляет наиболее высокую биологическую активность. Повышается длина проростка и длина корешка, при этом возрастает их масса, а также увеличивается количество боковых корешков. Особенно это отразилось на корнеобразовании. Так, количество корешков к концу эксперимента в контрольном образце без обработки 11 штук, при обработке метаболиты Bacillus Subtilis в концентрации 10 -7 % - 18 штук, метаболиты Bacillus Subtilis в концентрации 10 -4 % - 21 штука, а при обработке метаболитами в концентрации10 -2 % этот показатель возрастает до 26 штук, т.е. на 54 % в сравнении с контролем без обработки.

Аналогичную картину мы можем наблюдать и при изучении длины проростков и корешков. К 10 суткам эксперимента у образца, обработанного метаболитами в концентрации 10 -2 % длина проростка на 32 %, а корешка на 47 %. Такая же тенденция распространяется и на массу проростков и корешков.

Таблица 1 – Влияние растворов метаболитов Bacillus subtilis на ростовые показатели проростков гороха

Наименова-	Сутки	Длина	Масса	Длина	Масса	Кол-во
ние варианта	экспери	пророст	проростков,	корешка,	корешков,	боковых
	мента	ков, см	г	см	г	корешков
Контроль без	3-и	0,1	0,2156	0,1	0,0455	0
	4-е	0,6	0,3584	0,9	0,1423	2
обработки (вода)	8-е	2,7	0,6791	1,4	0,3956	8
	10-е	3,1	0,8424	1,8	0,7638	11
Раствор метаболитов	3-е	0,1	0,0869	0,2	0,3826	0
микроорганиз	4-е	0,6	0,12451	0,6	0,4321	4
мов Bacillus Subtilis в	8-е	2,6	0,7988	1,5	0,4732	10
	10-е	3,3	1,0483	2,4	0,9361	18
концентрации
10 -7 %
Раствор метаболитов	3-е	0,6	0,1471	0,1	0,0342	1
микроорганиз	4-е	1,2	0,6689	1,9	0,4521	5
мов Bacillus Subtilis в	8-е	3,0	0,8724	2,4	1,4023	17
	10-е	3,9	1,0256	2,9	1,5285	21
концентрации
10 -4 %
Раствор метаболитов	3-е	0,5	0,6503	0,3	0,0317	2
микроорганиз	4-е	2,2	0,9532	1,5	0,3651	4
мов Bacillus Subtilis в	8-е	3,5	2,0045	2,0	1,5811	19
	10-е	4,1	2,4205	3,4	2,6024	26
концентрации
10 -2 %

Выводы. Таким образом, метаболиты микроорганизмов рода Bacillus Subtilis в концентрации 10 ^-2 %, представляют интерес для получения новых биопрепаратов для растениеводства. В ходе выполнения работы разработана технология выделения биологически активных веществ из метаболитов микроорганизмов рода Bacillus Subtilis, на основе, которых предполагается создание нового комплексного средства защиты сельскохозяйственных культур.