Новый штамм фосфатсолюбилизирующих бактерий Pantoeaagglomerans Ф19

Pantoea agglomerans — широко распространенные бактерии, способные адаптироваться к разнообразным условиям окружающей среды. Как представители семейства Enterobacteriaceae они часто обнаруживаются в организме человека и животных, где играют двоякую роль: могут вызывать заболевания (1, 2), но и быть полезными, стимулируя выработку веществ, эффективных при лечении рака и других заболеваний (3, 4). Изоляты P. agglom-erans выделены из таких объектов окружающей среды, как почва, вода, растения, воздух, пыль (5-8). Эти бактерии обладают потенциалом для биологического контроля и стимуляции роста растений (4), биоремедиации и биодеградации (2).

Растворение минеральных фосфатов — важная способность, проявляемая бактериями P. agglomerans (9), которая играет роль в биогеохимическом цикле фосфора как в наземной, так и в водной среде (10). У разных штаммов обнаружены гены, косвенно или напрямую ответственные за солюбилизацию фосфатов ( gcd , pqq ) и выработку индолилуксусной кислоты ( IaaH , iaaM , trp , ipdC ) (11, 12). При этом, несмотря на значительное число исследований, посвященных P. agglomerans , существует необходимость в выявлении и характеристике высокоэффективных штаммов, адаптированных к условиям конкретных регионов.

Фосфор (P) считается наиболее важным элементом в питании растений после азота (13). Он служит существенным компонентом во всех основных метаболических путях у растений, таких как фотосинтез, передача сигналов и дыхание (14). Однако концентрация растворимого P в почвах на территории Российской Федерации обычно очень низкая — по разным данным, от 4 до 25 мг P 2 O 5 /кг почвы (15-18), что требует использования удобрений для обеспечения более высокой урожайности сельскохозяйственных культур. По этой причине общая потребность в фосфорных удобрениях увеличивается на 2,5-3,0 % в год (19-21). По некоторым оценкам, объем рынка фосфорных удобрений в 2025 году оценивался в 74,29 млрд долларов США и, как ожидается, превысит 130,55 млрд долларов США к 2035 году, увеличиваясь на 5,8 % в год в период с 2026 по 2035 годы (22).

Традиционные химические удобрения включают различные формы P, такие как тройной суперфосфат, моноаммонийфосфат, диаммонийфосфат и полифосфат аммония. Основная проблема с их применением заключается в том, что большая часть растворимой формы неорганического фосфата, внесенного в почву, быстро иммобилизуется и становится недоступной для растений (23). При этом более высокая доступность P в почве может снизить усвоение растениями тяжелых металлов, таких как кадмий, снижая риск негативного воздействия на рост растений, а также на здоровье животных и человека через пищевую цепочку (24).

Дефицит мировых запасов фосфора — еще один важный аспект, который мотивирует поиск решений для предотвращения низкой доступности P в почвах в результате его иммобилизации. Мировые запасы P истощаются из-за его использования в различных отраслях промышленности, в основном для производства удобрений (25). Помимо истощения ресурсов фосфора, производственные процессы генерируют значительное количество отходов, которые создают серьезные экологические проблемы (26). Поэтому внедрение стратегий по сокращению потребления удобрений, таких как повышение их эффективности за счет более высокой растворимости фосфатов в почвах, может способствовать снижению негативного воздействия фосфорной промышленности.

Использование фосфат-солюбилизирующих бактерий (phosphate solubilizing bacteria, PSB) может решить проблему нехватки в почве доступных форм фосфора за счет способности PSB высвобождать P из нерастворимых фосфатов с помощью различных механизмов: секреции органических кислот, выработки ферментов и выделения сидерофоров (27). Кроме того, PSB способствуют росту растений посредством выработки гормонов (ауксинов, цитокининов и гибберелловой кислоты), а также этилена, цианистого водорода и сидерофоров (28). Также сообщается, что вклад PSB в фиксацию азота и устойчивость к почвенным патогенам оказывает положительное влияние на рост растений (29). PSB могут растворять неорганические фосфатные соединения, такие как трикальцийфосфат и другие минеральные фосфаты, что позволяет сократить использование минеральных удобрений в сельском хозяйстве (30). Поэтому применение PSB в качестве биоинокулянта считается экологическим и устойчивым подходом (31). Он позволяет снизить химическую нагрузку, способствует восстановлению плодородия почв и соответствует принципам устойчивого сельского хозяйства.

В настоящей работе впервые комплексно охарактеризован штамм Pantoea agglomerans Ф19 ВКПМ-13869, выделенный из агропочв Приморского края, и установлен уникальный комплекс его биологических свойств, значимых для растениеводства. Показано, что штамм обладает исключительно высокой фосфатсолюбилизирующей активностью (до 703 мг/л), а эффективная солюбилизация фосфора сохраняется при рН 5-6 и умеренном засолении (NaCl до 3 %). Выявлено выраженное ростостимулирующее действие штамма на яровую пшеницу и ячмень. Показана его 100 % фунгицидная и бактерицидная активность в отношении нативной микрофлоры семян злаковых культур.

Целью работы было изучение свойств нового перспективного фос-фатсолюбилизирующего штамма для применения в растениеводстве Pantoea agglomerans Ф19 ВКПМ-13869.

Ìåòîäèêà. Работу выполняли в 2025 году на базе ЦКП Биотехнология и генетическая инженерия ФНЦ биоразнообразия наземной биоты Восточной Азии ДВО РАН. Использовали штамм Pantoea agglomerans Ф19 (ВКПМ-13869), полученный из Всероссийской коллекции промышленных микроорганизмов (НИЦ Курчатовский институт, г. Москва). Штамм был выделен из почвы сельскохозяйственного назначения (агротемногумусовый подбел типичный, Приморский край, Россия) (32).

Культурально-морфологические особенности выявляли на агаризо-ванной среде Пиковской следующего состава (г/л): Ca 3 (PO 4 ) 2 — 5,0, глюкоза — 20,0, NaCl — 0,2, MgSO 4 — 0,1, MnSO 4 — следы, FeSO 4 — следы, агар-агар — 10,0). Использовали Axioscop 40 («Carl Zeiss AG», Германия). Биохимические свойства штамма оценивали с помощью стандартизованной системы из 50 биохимических тестов для изучения углеводного метаболизма микроорганизмов API 50 CH («bioM e rieux SA», Франция).

В пробирки с суточной культурой бактерий добавляли стерильный питательный бульон так, чтобы он полностью покрывал поверхность агари- зованной питательной среды. Через 1 ч полученные бактериальные смывы использовали для инокуляции колб с питательным бульоном. Инокулированные образцы инкубировали при 24 °С в течение 7 сут с периодическим (2 раза в сутки) встряхиванием вручную до достижения численности бактерий не менее 1½107 кл/мл.

Фосфатазную активность оценивали качественно с использованием наборов реагентов для определения бактериальной фосфатазной активности с фенолфталеинфосфатом (определение щелочной фосфатазы) и паранитрофенилфосфатом (определение кислой фосфатазы). Среды готовили согласно инструкции производителя (ООО «НИЦФ», Россия). На поверхность готовой среды высевали суточную культуру бактерий, диаметр зоны посева 5-7 мм. Посевы инкубировали в течение 24 ч при 24 ° С. Желтое окрашивание питательной среды, содержащей паранитрофенилфосфат, вокруг посева регистрировали как положительную реакцию на наличие кислой фосфатазы. Для учета щелочной фосфатазы по окончании инкубации на крышку чашки Петри наносили 1-2 капли 25 % водного раствора аммиака. Чашку выдерживали в перевернутом виде в течение 5-10 мин, подвергая выросшую культуру воздействию паров аммиака. Затем визуально проводили учет результатов. Розовое окрашивание среды вокруг колонии регистрировали как положительную реакцию.

Дегидрогеназную активность оценивали качественно в полужидком агаре при помощи индикатора — хлорида тетразолия (ТТХ). Пробирки, инокулированные культурой бактерий, инкубировали при 24 ° С в течение 24-48 ч. Результат считали положительным при появлении красного цвета по линии прокола среды (33).

Продукцию индолил-3-уксусной кислоты (ИУК) определяли методом, описанным J.E. Loper с соавт. (34). Суточную бактериальную культуру (500 мкл) инокулировали в 50 мл питательного бульона с добавлением 0,1 % L-триптофана и инкубировали при 30 ° C в течение 48 ч в темноте. После инкубации бактериальную культуру центрифугировали (центрифуга MC-15, «Miulab», Китай) при 10000 об/мин в течение 10 мин. Затем к 1 мл супернатанта добавляли 4 мл реагента Сальковского и инкубировали 30 мин. Появление розового окрашивания указывало на продукцию ИУК.

Для качественной оценки возможностей штамма P. agglomerans Ф19 к солюбилизации неорганического фосфора 20 мкл бактериальной суспензии (1½10⁴ кл/мл) наносили на центр чашки с агаризированной средой Пи-ковской следующего состава (г/л): нерастворимый фосфор — 5,0, глюкоза — 20,0, NaCl — 0,2, MgSO 4 — 0,1, MnSO 4 — следы, FeSO 4 — следы, агар-агар — 10,0. Среда содержала 0,5 % нерастворимого фосфора в виде Ca 3 (PO 4 ) 2 , FePO 4 или AlPO 4 в зависимости от варианта эксперимента. Инокулированные чашки инкубировали при 24 ° C. Диаметр зоны осветления (гало), окружающей бактериальную колонию, а также диаметр колонии измеряли через 3, 5 и 7 сут. Индекс солюбилизации фосфора (PSI) рассчитывали по формуле (35): PSI = (CD + HD)/CD, где CD — диаметр колонии, HD — диаметр зоны гало.

Количественную оценку способности штамма P. agglomerans Ф19 мобилизовать труднодоступные соединения фосфора проводили в жидкой среде Пиковской (без добавления агара). Источником нерастворимого фосфора служили Са3(PO4)2, FePO4 или AlPO4. Среду разливали по 100 мл в колбы Эрленмейера объемом 250 мл. Посевной материал готовили, выращивая бактерии в течение 24 ч в пробирках на агаризованной среде Пиков-ской. Суспензию бактерий (1 мл) в концентрации 1½107 кл/мл вносили в колбы с жидкой средой Пиковской, содержащей 0,5 % нерастворимого фосфата и культивировали в течение 3, 5 и 7 сут при 24 °С на качалках при 230 об/мин). Контролем служила среда без внесения бактерий.

После окончания культивирования образцы центрифугировали (центрифуга МС-15, «Miulab», Китай) в течение 10 мин при 6000 об/мин. Концентрацию растворимого фосфора определяли колориметрически с использованием молибденово-кислого аммония и аскорбиновой кислоты в качестве восстановителя (36). Для этого к 2 мл супернатанта добавляли 10 мл ацетатного буферного раствора, 2,5 мл раствора молибдата аммония и 2,5 мл свежеприготовленного 1 % раствора аскорбиновой кислоты, доводили объем раствора ацетатным буферным раствором до 25 мл и перемешивали. Точно через 10 мин после добавления аскорбиновой кислоты измеряли оптическую плотность раствора на спектрофотометре UVmini-1240 («Shimadzu Corporation», Япония) при X = 720 нм в стеклянной кювете с длиной оптического пути 10 мм.

Количество растворенного фосфора вычисляли по формуле:

Х = (А ½ V ½ С)/(А 0 ½ 10⁶), где A — оптическая плотность испытуемого раствора, А 0 — оптическая плотность стандартного раствора, C — концентрация фосфора в стандартном растворе калия фосфорнокислого однозамещенного (20 мкг/мл), V – объем аликвоты (2 мл). Содержание водорастворимого фосфора, накапливаемого культурой исследуемых бактерий, рассчитывали по разнице его концентрации в опытном (инокулированном) и контрольном (стерильном) вариантах. Исследования проводили в трехкратной повторности.

Влияние температуры изучали, инкубируя (микробиологический инкубатор KB 65, «Shanghai Boxun Medical Biological Instrument Co., Ltd.», Китай) при 15, 24, 37 и 44 ° С; влияние засоления — при добавлении в среду Пиковской NaCl до конечной концентрации 1, 3, 5 и 10 %; влияние рН — корректируя исходные значения pH среды в диапазоне от 5 до 9 добавлением KOH или HCl. Контролем считались среда Пиковской без добавления NaCl, pH 7 и температура 24 ° C. Для оценки скорости роста 100 мкл среды, инокулированой бактериями, удаляли через 3, 6, 12, 18, 24, 36, 48, 72 и 96 ч. Готовили серийные разведения и строили кривую роста, одновременно измеряли количество растворенного фосфора в супернатанте. Все эксперименты проводили в трех повторностях.

Для оценки воздействия штамма P. agglomerans Ф19 на энергию прорастания и лабораторную всхожесть семян готовили рабочую суспензию с концентрацией микроорганизмов 10⁷ кл/мл. Бактерии подращивали в жидкой питательной среде при 24 ° С в течение 5-7 сут до достижения указанной концентрации. В тесте использовали семена яровой пшеницы Triticum aes-tivum L. сорта Приморская 50 и ярового ячменя Hordeum vulgare L. сорта Тихоокеанский (коллекция ФНЦ Агробиотехнологий ДВО РАН). Семена (100 шт.) замачивали в рабочей суспензии на 30 мин, затем раскладывали по 10 шт. в стерильные чашки Петри на поверхность фильтровальной бумаги, смоченной стерильной водой, и проращивали при 24 ° С. На 3-и сут определяли энергию прорастания, на 7-е сут — лабораторную всхожесть (37). Опыт проводили в трехкратной повторности.

Фунгицидную и бактерицидную активность бактерий P. agglomerans Ф19 определяли на нативной микрофлоре семян без выделения и идентификации конкретных видов фитопатогенных грибов и бактерий. Семена ячменя и пшеницы опрыскивали из пульверизатора суспензией бактерий в концентрации 10⁴ кл/мл из расчета 100 мл на 1 кг семян. Обработанные таким образом семена раскладывали, соблюдая стерильность, в чашки Петри с агаризованной средой ГРМ (по 10 семян на чашку). Всего в опыте 486

использовали по 100 семян ячменя и пшеницы. Контроль — необработанные семена (по 100 шт. каждого вида растений).

Статистическую обработку данных (расчет средних значений M, стандартных ошибок средних ±SEM, параметрическое сравнение по t-критерию Стьюдента) проводили с помощью программы SPSS v. 11.5 for Windows . Различия считали статистически значимыми при p ≤ 0,05.

Ðåçóëüòàòû. На агаризованной среде Пиковской штамм P. agglomer-ans Ф19 образовывал зоны гало (рис. 1, а), на агаризованной среде ГРМ — блестящие объемные округлые колонии желтого цвета (см. рис. 1, б). В мазке обнаруживались грамотрицательные палочки размером 0,5-1,0½1,0-3,0 мкм (см. рис. 1, в).

Спор и цист бактерии не образовывали; были каталазоположительными, оксидазоотрицательными; продуцировали индол; использовали углеводы L-арабинозу, галактозу, ксилозу, мальтозу, маннитол, маннозу, L-рамнозу, сахарозу и трегалозу; глюкозу сбраживали с образованием кислоты без выделения газа; сероводород не образовывали; мочевину не гидролизовали; восстанавливали нитрат; утилизировали цитрат железа. Штамм P. agglomerans Ф19 продуцировал щелочную и кислую фосфатазы, обладал дегидроге-назной активностью и синтезировал ИУК.

Рис. 1. Штамм Pantoea agglomerans Ф19: образование зон гало на среде Пиковской (А) , рост штамма на агаре ГРМ (Б) и микроморфология бактерий (В) (увеличение 100½, микроскоп Axio Scope 40, «Carl Zeiss AG», Германия) .

Способностью к солюбилизации фосфора, который считается основным компонентом биоудобрений (38, 39), обладает ряд микроорганизмов: Acinetobacter rhizosphaerae (40), Rhizobium leguminosarum (41), Pseudomonas spp., Agrobacterium spp., Bacillus circulans (42) и др. Разные штаммы P. agglom-erans также способны растворять неорганические и органические фосфатные соединения (43-45). Штамм P. agglomerans Ф19 показал способность к растворению фосфатов на дифференциальной среде Пиковской с добавлением трикальцийфосфата, ортофосфата железа и отрофосфата алюминия. Во всех вариантах штамм формировал округлые, гладкие, выпуклые, блестящие колонии желтого цвета, с ровными краями без выраженного центра с образованием зон гало разного диаметра (от 1,6 до 2,1 см).

Значения индекса солюбилизации фосфора увеличивались в процессе культивирования бактерий. Самый высокий PSI наблюдался на среде с добавлением трикальцийфосфата (5,1±0,1 г/л), самый низкий показатель отмечали при добавлении ортофосфата алюминия (табл.). Этот результат согласуется с данными, которые были получены другими авторами (43, 46, 47).

Эффективность солюбилизации фосфора культурой бактерий Pantoea agglom-erans Ф19 в зависимости от времени культивирования на среде Пиковской ( n = 3, M ±SEM; лабораторный опыт)

Соединение фосфора	Индекс солюбилизации фосфора (PSI)			Накопление P 2 O 5 , мг/л
	3 сут	5 сут	7 сут	3 сут	5 сут	7 сут
Ca 3 (PO 4 ) 2	4,6±0,2	4,9±0,1	5,1±0,1	204,7±16,2	467,4±18,1	603,5±26,7
FePO 4	2,2±0,1	2,5±0,1	3,4±0,1	168,4±11,1	241,4±10,3	306,5±9,6
AlPO 4	1,6±0,1	1,9±0,1	2,1±0,1	161,0±10,0	181,8±9,2	204,3±8,5

В результате количественной оценки солюбилизации фосфора установлено, что бактерии P. agglomerans Ф19 активно мобилизовывали фосфаты из труднорастворимых неорганических соединений. Содержание растворимого фосфора на 7-е сут культивирования колебалось в пределах 204703 мг/л. Наиболее активно высвобождался фосфор из трикальций фосфата, обогащая среду не только доступным фосфором, но и кальцием. Наличие последнего положительно сказывается на свойствах почвы и ее плодородии (48) и создает оптимальные условия для роста и развития растений (49).

Менее эффективное разложение ортофосфатов алюминия и железа оказывает положительное влияние на рост растений, снижая токсичность этих элементов. Известно, что алюминий служит основным фактором, ограничивающим рост растений на кислых почвах (50-53), а наночастицы оксида железа потенциально токсичны для почвенных микроорганизмов и, как следствие, для растений (54). Фосфаты алюминия растворяются под действием минеральных кислот (55), поэтому низкая степень солюбилизации ортофосфата алюминия может косвенно указывать на то, что бактерии P. agglomerans Ф19 не выделяют минеральных кислот или выделяют их в минимальном количестве. Известно, что ортофосфат железа восстанавливается водородом до фосфидов (56), что в сочетании с полученными нами данными о разрушении отрофосфата железа свидетельствует о возможном выделении ионов водорода в процессе жизнедеятельности P. agglomerans Ф19.

Результаты PSI, полученные нами для штамма P. agglomerans Ф19 на среде Пиковской, были значительно выше, чем отмеченные ранее в литературе. Так, три штамма бактерий ( Bacillus subtilis PH, Serratia marcescens PH1 и S. marcescens PH2), выделенных из ризосферы томата, имели PSI от 2,8 до 3,2 на среде Пиковской (35). Для P. agglomerans PSI составлял 2,98 (57) и 4,1 (58), накопление растворенного фосфора — 238 мг/л (59). Представленные результаты показали, что исследуемый нами штамм P. agglom-erans Ф19, растворяющий фосфор, имеет потенциал применения как компонент биоудобрений для улучшения обеспеченности сельскохозяйственных культур фосфором.

Тем не менее эффективность препаратов бактерий как биоудобрений сильно зависит как от биотических, так и от абиотических факторов в целевых регионах использования. Это вызвало необходимость оценивать новые штаммы по определенным критериям, особенно в отношении применения в различных условиях окружающей среды. Устойчивость к экстремальным климатическим условиям представляет особый интерес в случае с бактериями, которые будут использоваться в качестве биоудобрения в засушливых и полузасушливых регионах. Было доказано, что представители рода Pantoea характеризуются широкой генетической приспособляемостью. Анализы с помощью программ BPGA Pipeline и MinPath выявили у P. ag-glomerans генетические признаки, связанные с устойчивостью к окислительному стрессу, ультрафиолетовому излучению, экстремальным температу- рам (60).

Мы исследовали штамм P. agglomerans Ф19 на устойчивость к широкому диапазону температур, концентраций NaCl и pH. В серии экспериментов оценивали влияние различных условий роста на выживаемость бактерий и способность к солюбилизации фосфора при культивировании на среде Пиковской с добавлением трикальций фосфата. Было выявлено, что P. agglomerans Ф19 способен к росту и солюбилизации фосфора на агаризо-ванной среде с добавлением соли до 3 % при температуре от 24 до 37 ° С и исходном pH 5 - 7 (рис. 2, 3).

Время культивирования, суп

Рис. 2. Динамика накопления фосфора штаммом Pantoea agglomerans Ф19 в среде Пиковской при различных температурах культивирования (А; а — 15 °С, б — 24 °С, в — 37 °С) , значениях рН (Б; а — рН 5, б — рН 6, в — рН 7, г — рН 8; 24 °С) и концентрациях NaCl (В; а — 0 мг/л, б — 0,5 мг/л, в — 1 мг/л, г — 3 мг/л, д — 5 мг/л; 24 °С) ( n = 3, M ±SEM) . Различия показателей по сравнению с исходным значением (0-е сут) статистически значимы при p < 0,05: для 24 °C, начиная со 2-х сут, для 15 °C и 37 °C — с 3-х сут; для pH 6 и 7 — со 2-х сут, для pH 5 и 8 — с 3-х сут; для концентраций NaCl 0 мг/л, 1 мг/л и 3 мг/л — со 2-х сут, для 0,5 мг/л и 5 мг/л — с 3-х сут эксперимента.

Во всех случаях была отмечена тесная связь между количеством растворенного фосфора и числом бактериальных клеток в среде. Период адап- тации бактерий длился до 3-х сут, после которых наблюдался экспоненциальный рост и значительное увеличение количества растворенного в среде фосфора. Исключение составили условия, при которых в среду добавляли 5 % соли. В этом случае рост бактерий замедлялся, культура не входила в фазу экспоненциального роста, хотя клетки оставались живыми; отмечалось постепенное снижение количества растворенного фосфора. Результаты экспериментов свидетельствуют о хорошей адаптации штамма к более кислым условиям среды и возможности его использования в условиях низких температур на кислых и среднезасоленных почвах.

Рис. 3. Динамика роста штамма Pantoea agglomerans Ф19 на среде Пиковской при различных температурах культивирования (А; 1 — 15 °С, 2 — 24 °С, 3 — 37 °С) , значениях рН (Б; 1 — рН 5, 2 — рН 6, 3 — рН 7, 4 — рН 8; 24 °С) и концентрациях NaCl (В; 1 — 0 мг/л, 2 — 0,5 мг/л, 3 — 1 мг/л, 4 — 3 мг/л, 5 — 5 мг/л; 24 °С) ( n = 3, M ±SEM) . Различия показателей по сравнению с исходным значением (0-е сут) статистически значимы при p < 0,05: для 24 °C, начиная со 2-х сут, для 15 °C и 37 °C — с 3-х сут; для pH 7 — со 2-х сут, для 5, 6 и 8 — с 3-х сут; для концентраций NaCl 0,5 и 5 мг/л — со 2-х сут, для 0 мг/л, 1 мг/л и 3 мг/л — с 3-х сут эксперимента.

Ростостимулирующий и фитопротекторный потенциал исследуемых бактерий оценивали по их влиянию на прорастание семян злаковых растений. Наблюдали увеличение энергии прорастания семян пшеницы в среднем на 18 %, семян ячменя — в среднем на 20 % по сравнению с необработанным контролем. Кроме того, было установлено увеличение лабораторной всхожести семян ярового ячменя на 16 %, яровой пшеницы — на 18 % (рис. 4).

Рис. 4. Энергия прорастания (А) и лабораторная всхожесть (Б) семян яровой пшеницы ( Triticum aestivum L.) сорта Приморская (1) и ярового ячменя ( Hordeum v ulgare L.) сорта Тихоокеанский (2) без обработки (а) и при обработке Pantoea agglomerans Ф19 (б) ( n = 3, M ±SEM) (лабораторный опыт) .

Полученные нами результаты свидетельствуют о том, что бактерии при культивировании, вероятно, продуцируют различные стимуляторы роста растений. Ранее было обнаружено, что несколько штаммов P. agglomerans усиливают вегетативный рост сливы, стимулируя выработку ауксинов и цитокининовых гормонов в побегах растений (61). Фитогормоны, такие как цитокинины и особенно ИУК, выделяемые P. agglomerans , индуцировали рост растений (62, 63).

Рис. 5. Фунгицидная и бактерицидная активность штамма Pantoea agglomerans Ф19 на семенах яровой пшеницы ( Triticum aestivum L.) сорта Приморская (а, б) и ярового ячменя ( Hordeum v ulgare L.) сорта Тихоокеанский (в, г): а, в — контроль (без обработки бактериями), б, г — опыт.

В результате обработки семян ячменя и пшеницы перед посевом суспензией штамма P. agglomerans Ф19 наблюдали 100 % фунгицидную и бактерицидную активность бактерий в отношении нативной микрофлоры семян (рис. 5), что свидетельствует о возможном синтезе штаммом антибиотических и антифугальных веществ. Ранее для других штаммов P. agglomerans была установлена способность к образованию антибиотических и антифунгальных соединений (64, 65). Также известно, что бактерии P. ag-glomerans способны вступать в ассоциации с растениями как эпифиты или эндофиты (66). Поскольку бактерии и грибы конкурируют за питательные вещества и ресурсы в окружающей среде, P. agglomerans как более адаптированный к условиям среды организм может вытеснять фитопатогенные грибы, тем самым защищая растения от возбудителей болезней.

Таким образом, штамм Pantoea agglomerans Ф19 демонстрирует разнообразие путей катаболизма углеводов и устойчивость к стрессовым факторам, продуцирует щелочную и кислую фосфатазы, индолил-3-уксусную кислоту и обладает дегидрогеназной активностью. Эти особенности могут иметь важное значение для адаптации и взаимодействия бактерии с растительной средой, однако механизмы их экологической роли требуют дальнейшего изучения. Штамм P. agglomerans Ф19 характеризовался высокой фосфатсолюбилизирующей активностью, особенно в отношении трикальцийфосфата, что подтверждается значениями индекса солюбилизации фосфора до 5,1 и концентрацией растворимого фосфора до 703 мг/л на 7-е сут в среде культивирования. Следовательно, штамм можно рассматривать как перспективный для применения в растениеводстве для повышения доступности фосфора для растений и улучшения почвенного плодородия. Дальнейшие исследования необходимы для оценки свойств штамма в вегетационных опытах и в полевых условиях. P. agglomerans Ф19 сохраняет эффективную солюбилизацию фосфора при pH 5-7 и концентрациях NaCl до 3 %, то есть может применяться в случае кислых, среднезасоленных почв. Он также оказывает значительное ростостимулирующее и фитопротекторное действие на злаковые культуры, повышая энергию прорастания семян пшеницы и ячменя на 18-20 % и увеличивая их лабораторную всхожесть на 1618 %. Обработка семян исследуемым штаммом обеспечила высокую фунгицидную и бактерицидную активность в отношении нативной микрофлоры. Как эпифит или эндофит штамм P. agglomerans Ф19 способен конкурировать за ресурсы с патогенными микроорганизмами, снижая их активность и улучшая защиту растений. Результаты нашего исследования расширяют список штаммов, обладающих фосфатсолюбилизирущей, фитопротектор-ной и ростостимулирующей активностью.

ФНЦ Биоразнообразия наземной биоты