Оценка влияния штаммов бактерий-антагонистов рода Аzotobacter на поражение корневыми гнилями и урожайность посевов яровой мягкой пшеницы

Методика . В Институте биологии Уфимского научного центра РАН был выделен ряд штаммов бактерий рода Azotobacter , обладающих высокой нитрогеназной, антагонистической и ростостимулирующей активностью. Мы отобрали из этих штаммов три (Az ИБ 1, Az ИБ 3, Az ИБ 4), идентифицированные как Az . vinelandii , которые обладали высокой продуктивностью на безазотных питательных средах Эшби, Федорова и С-40 — до 10¹¹ КОЕ/мл (КОЕ — колониеобразующая единица) (3, 6). Спектр антагонистической активности определяли по наличию зоны подавления роста фитопатогенных грибов вокруг колонии бактерии-антагониста. Тест-объекта-ми служили микроскопические грибы-фитопатогены, относящиеся к роду Fusarium , а также Bipolaris sorokiniana , Alternaria alternata и Penicillium funiculosum . В чашки Петри на газон с тест-объектом высаживали бактерии-антагонисты и инкубировали при 28 ^оС в течение 3 сут, после чего измеряли диаметр зоны подавления роста гриба. Нитрогеназную активность штаммов Az ИБ 1, Az ИБ 3, Az ИБ 4 определяли ацетиленовым методом: культивирование на среде Эшби с маннитом в качестве источника углерода в течение 48 ч при 28 ^оС на установке для выращивания микроорганизмов при аэрации (180 об/мин) (7). Эти показатели сравнивали с данными по нитрогеназной активности штаммов Az. сhroococcum (Ц 40, В 35, Ш 25 и Б 1), полученными другими исследователями (4, 8-10).

Для оценки возможности применения штаммов при защите посевов от корневых гнилей проводили мелкоделяночный полевой эксперимент на опытном поле Уфимского научного центра РАН. Объектом исследования служили посевы яровой мягкой пшеницы сорта Жница на делянках площадью 4 м2 (повторность 3-кратная). 104

Для получения препаратов штаммы Az . vinelandii культивировали на картофельно-глюкозной среде (200 г измельченных клубней картофеля на 1 л воды при добавлении 2 % глюкозы) в течение 48 ч при 28 ^оС с аэрацией (180 об/мин). За сутки перед посевом семена пшеницы обрабатывали культуральной жидкостью бактерий-антагонистов (10⁹ КОЕ/мл) из расчета 1 мл/кг зерна (соответствует в среднем 3,2 ⋅ 10⁴ живых клеток бактерий на одну зерновку); в контроле использовали стерильную водопроводную воду. Эталонами для сравнения служили системный химический фунгицид феразим (действующее вещество — карбендазим) и биопрепараты Агат-25К (на основе штамма BKM B-1973Д бактерий Pseudomonas aureofaciens ) и Фитоспорин (на основе штамма ВНИИСХМ 128 (26Д) бактерий Bacillus subtilis ) (11, 12).

Эффективность биологической защиты посевов пшеницы от корневых гнилей определяли в фазах выхода в трубку и полной спелости зерна (13). Степень развития корневых гнилей оценивали по 4-балльной шкале интенсивности поражения растений (13). Для анализа элементов структуры урожая с каждой делянки отбирали по 25 растений и определяли следующие показатели: высота растения, длина главного колоса, число колосков в главном колосе, число зерен с главного колоса, масса 1000 зерен, содержание белка в зерне (ГОСТ 10846-91). Статистическую обработку данных проводили по t -критерию Стьюдента.

Результаты . По данным анализа спектра антагонистической активности штаммов Az. vinelandii , два из них (Az ИБ 1, Az ИБ 4) угнетали прорастание спор и развитие всех фитопатогенных грибов; штамм Az ИБ 3 не оказывал влияния на развитие F. oxysporum и A. alternata (табл. 1).

Нитрогеназная активность штаммов Az ИБ 1, Az ИБ 3, Az ИБ 4, Ц 40, В 35, Ш 25 и Б 1 составляла соответственно 0,650; 0,643; 0,656; 0,110; 0,260; 0,450 и 0,220 мкг N₂/мл/ч, то есть фиксация азота штаммами Az. vinelandii проходила более интенсивно, чем таковыми Az. сhroococcum (4, 8-10).

1. Диаметр зоны подавления роста различных грибов-фитопатогенов штаммами Azotobacter vinelandii (мм)

Грибы-фитопатогены	Az ИБ 1	Az ИБ 3	Az ИБ 4
Fusarium culmorum	22	34	20
F. gibbosum	21	7	19
F. graminearum	12	7	15
F. nivale	8	6	9
F. oxysporum	13	–	10
F. semitectum	16	20	14
F solani	12	12	9
F. avenaceum	19	12	19
F. moniliforme	18	15	12
Bipolaris sorokiniana	28	21	20
Alternaria alternata	33	–	12
Penicillium funiculosum	11	23	14

П р и м е ч а н и е. Прочерк означает отсутствие зоны подавления роста тест-гриба.

У яровой мягкой пшеницы высота растений, число колосков в главном колосе и масса 1000 зерен в опыте (обработка семян штаммами Az. vinelandii ) были достоверно выше, чем в контроле (табл. 2). Наиболее интенсивное развитие растений наблюдалось при использовании штамма Az ИБ 4, что способствовало достоверному увеличению уро-

2. Элементы структуры урожая и поражаемость растений яровой мягкой пшеницы сорта Жница при инокуляции семян штаммами-антагонистами Azotobacter vinelandii, химическим фунгицидом и биопрепаратами

Вариант опыта	Высота растения, см	Длина главного колоса, см	Число колосков в главном колосе, шт.	Число зерен с главного колоса, шт.	Масса 1000 зерен, г	Урожайность, ц/га	Степень развития корневых гнилей, %		Эффективность препарата, %
							Выход в трубку	Полная спелость зерна	Выход в трубку	Полная спелость зерна
Контроль	89,7 ± 2,6	5,4 ± 0,7	9,6 ± 0,7	15,3 ± 3,1	33,5 ± 2,1	40,3 ± 1,2	5,5 ± 0,3	20,4 ± 1,2	–	–
Az ИБ 1	97,9 ± 9,3	5,6 ± 1,6	10,5 ± 1,6	16,5 ± 4,1	38,9 ± 2,7*	41,7 ± 2,5	3,3 ± 0,5*	17,8 ± 4,5	40,0*	12,7
Az ИБ 3	98,4 ± 4,8*	5,1 ± 1,3	11,3 ± 0,8*	18,0 ± 4,5	40,7 ± 4,0*	43,2 ± 2,0	3,8 ± 0,5*	17,0 ± 1,8*	30,9*	16,7*
Az ИБ 4	103,9 ± 2,2*	5,9 ± 0,2	11,0 ± 0,6*	16,9 ± 0,5	38,6 ± 2,2*	44,7 ± 2,0*	3,0 ± 1,1*	17,9 ± 0,1*	45,5*	12,3*
Агат-25К	94,3 ± 1,8*	5,0 ± 1,6	10,2 ± 2,2	12,8 ± 4,8	36,3 ± 6,3	38,5 ± 8,9	3,5 ± 0,2*	22,2 ± 4,3	36,4*	–
Фитоспорин	85,9 ± 1,9	5,2 ± 0,2	9,2 ± 0,1	12,6 ± 1,9	36,5 ± 5,5	27,3 ± 7,6*	5,8 ± 2,1	23,1 ± 1,8	–	–
Феразим	97,4 ± 2,1*	5,9 ± 0,5	11,2 ± 0,7*	17,0 ± 3,4	40,9 ± 6,3*	42,5 ± 0,9*	6,8 ± 1,0	16,8 ± 2,2*	–	17,6*

* Р <  0,05.

П р и м е ч а н и е. Описание вариантов опыта см. в разделе «Методика»; прочерк означает отсутствие эффективности препарата по сравнению с контролем .

жайности. При этом обработка семян препаратом Фитоспорин не оказывала влияния на показатели структуры урожая, а препаратом Агат-25К и фунгицидом феразим — приводила к достоверному увеличению высоты растений.

При инокуляции семян биопрепаратами на основе штаммов Az. vinelandii содержание белка в зерне увеличивалось, причем максимальный прирост (6,1 %) наблюдался при использовании штамма Az ИБ 4. Аналогичные показатели отмечены после обработки семян препаратом Агат-25К.

Эффективность использования препаратов, определяемая по степени поражения корневыми гнилями, была максимальной в фазу выхода в трубку и значительно снижалась к концу периода вегетации (см. табл. 2). Наибольшее поражение корневыми гнилями в ранние фазы вегетации обусловлено активным выделением корневых экссудатов в период интенсивного роста молодых растений. Поэтому защита посевов от фитопатогенных грибов особенно важна для сохранения растений в этот период. Наибольшая эффективность в фазу выхода в трубку (45,5 %) наблюдалась при использовании штамма Az ИБ 4, что позволило получить прибавку урожайности 4,4 ц/га (см. табл. 2). Эффективность защиты посевов в фазу полной спелости при обработке семян фунгицидом феразим, а также биопрепаратами на основе штаммов Az ИБ 3 и Az ИБ 4 составляла соответственно 17,6; 16,7 и 12,3 % (Р <  0,05).

Таким образом, препараты штаммов Azotobacter vinelandii , характеризующихся широким спектром антагонистической активности против фитопатогенных грибов и высокой нитрогеназной активностью, обеспечивают эффективную защиту посевов яровой мягкой пшеницы от поражения корневыми гнилями, что свидетельствует о перспективности их использования в качестве биопрепаратов нового поколения.

Л И Т Е Р А Т У Р А

• 1.    Л о г и н о в О.Н., М е л е н т ь е в А.И., С и л и щ е в Н.Н. и др. Роль бактерий-антагонистов фитопатогенов в защите сельскохозяйственных растений от болезней. Уфа, 2001.

• 2.    К о в а л ь с к а я Н.Ю., Л о в а к о в а Е.С., У м а р о в М.М. Формирование искусственного азот-фиксирующего симбиоза у растений рапса ( Brassica napus var. napus ) в нестерильной почве. Микробиология, 2001, 70, 5: 701-708.

• 3.   Р у б е н ч и к Л.И. Азотобактер и его применение в сельском хозяйстве. Киев, 1960.

• 4.   О ж и г а н о в а Г.У., А н д р е е в а М.Г., Д е г т я р е в а И.А. Штамм бактерий Azotobacter chroo-

  coccum , используемый для получения бактериального удобрения под огурцы. Пат. РФ ¹ 2074157. Опубл. 27.02.1997.

• 5.    Ч е к а с и н а Е.В., Е г о р о в И.В., К р и ц к а я Р.А. Штамм бактерий Azotobacter chroococcum ЗАО «Биофлора» ¹ В-05 для получения биопрепарата для повышения почвенного плодородия, повышения урожая сельскохозяйственных культур и качества его, оздоровления почвы, восстановления нарушенных земель и биопрепарат на его основе для повышения почвенного плодородия и восстановления нарушенных земель. Пат. РФ ¹ 2177466. Опубл. 27.12.2001.

• 6.    Определитель бактерий Берджи (в 2-х т.) /Под ред. Дж. Хоулта, Н. Крига, П. Снита и др. М., 1997.

• 7.   У м а р о в М.М. Ассоциативная азотфиксация. М., 1986.

• 8.   О ж и г а н о в а Г.У., Л а н с к и х Г.П., Ч е р н о в И.А. Штамм бактерий Azotobacter chroococcum ,

  используемый для получения бактериального удобрения под зеленные культуры. Пат. РФ ¹ 2074159. Опубл. 27.02.1997.

• 9.    О ж и г а н о в а Г.У., Ч е р н о в И.А., Д е г т я р е в а И.А. Штамм бактерий Azotobacter chroococ-cum , используемый для получения бактериального удобрения под амарант. Пат. РФ ¹ 2074158. Опубл. 27.02.1997.

• 10.    О ж и г а н о в а Г.У., З е м с к о в а Г.Р., М и х а й л о в О.В. Штамм бактерий Azotobacter chroo-coccum , используемый для получения бактериального удобрения под томаты. Пат. РФ ¹ 2076088. Опубл. 27.03.1997.

• 11.  П а в у л с о н е Л.А., З л о т н и к о в А.К., Б у я н о в с к и й Э.К. Биопрепарат Агат-25К для повышения урожая растений. Пат. РФ ¹ 2111196. Опубл. 20.05.1998.

• 12.  Б а й г у з и н а Ф.А., Ш т р о м а н Г.А., М е н л и к е е в М.Я. и др. Биопрепарат Фитоспорин жидкий для защиты растений от болезней. Пат. РФ ¹ 2129375. Опубл. 27.04.1999. Бюл. ¹ 12.

• 13.    Методические указания по государственным испытаниям фунгицидов, антибиотиков и протравителей семян сельскохозяйственных культур /Под ред. К.В. Новожилова. М., 1985.

центра РАН, 450054, Уфа, просп. Октября, 69                              апреля 2003 года

ESTIMATION OF THE INFLUENCE OF BACTERIA-ANTAGONIST FROM Azotobac-ter GENUS ON LESION BY ROOT ROT ANDCROP CAPACITY OF SPRING SOFT WHEAT

S u m m a r y

The authors estimate the antagonistic activity toward fungi pathogens, nitrogenase and growth stimulative activities of three bacterial strains of Azotobacter genus isolated from soil. In field experiments the effectiveness of presowing treatment of the seed of spring soft wheat by strains of bacteria-antagonist for protection from root rot was determined. It was shown, that the use of Az IB 1, Az IB 3 and Az IB 4 strains the wheat crop capacity increase by 1,34; 2,84 and 4,34 centner per hectare, respectively, protein content in corn — by 2,8; 2,8 and 6,1 %. The effectiveness of biological protection comprises 31,81-54,54 and 10,42-16,6 % for 45 day of vegetation and 105 day of growing, respectively. The use of Az. vinelandii strains is promising means for creation of biopreparation against root rot.

Новые книги

Б о й к о А.П . Агроценоз как элемент антропогенеза почв. Уссурийск: ФГОУ ВПО ПГСХА, 2003, 111 с.

В книге изложены результаты изучения биологической продуктивности наиболее распространенных типов агроценозов на лугово-бурых отбеленных почвах. Уделено внимание способам определения содержания основных биофильных элементов (азот, фосфор и калий) в биомассе различных растений (ячмень, соя, кукуруза и клевер) в зависимости от уровня минерального питания и других факторов. Показано, что соотношение элементов питания в агроценозах зависит от их структуры, а также насыщенности минеральными, органическими и сидеральными удобрениями. Рассматриваются способы расчета затрат азота, фосфора и калия на формирование единицы биомассы (1 ц сухого вещества). Описан баланс этих элементов в агрофитоценозах. Дан прогноз изменения почвенного плодородия под влиянием агроценозов и удобрений. Предложены практические рекомендации производству, направленные на устранение негативных процессов при составлении и освоении севооборотов.

С л о б о ж а н и н а Е.А., С т е п а н о в- с к и х А.С . Защита картофеля от колорадского жука в Зауралье. Курган: ГИПП «Зауралье», 2003, 160 с.

В монографии описаны биологические особенности колорадского жука и способы защиты посадок картофеля от этого вредителя. Приведены данные по динамике численности личинок и имаго колорадского жука. Дана оценка влияния температуры воздуха на интенсивность развития вредителя. Обсуждается вредоносность насекомых для растений картофеля в зависимости от сорта и сроков посадки. Показано, что изменчивость и полиморфизм рисунка переднеспинки колорадского жука позволяет вредителю поддерживать высокую численность вида в разных экологических условиях. Рассматривается возможность снижения вредоносности колорадского жука за счет внесения фосфорных удобрений, обеспечивающих повышение устойчивости растений к повреждениям. Проанализирована эффективность применения инсектицидов, а также настоев и отваров растений, обладающих инсектицидными свойствами, при борьбе с колорадским жуком.

Е ф р е м о в А.Л. Методические особенности определения биогенности почв фитоценозов. Метод. пособ. Могилев: МГУ им А.А. Кулешова, 2002, 72 с.

В книге рассматриваются особенности функционирования ферментативного комплекса почв, метаболизма и сорбции микробных метаболитов (амино- и нуклеиновых кислот). Охарактеризованы современные методы учета численности и биомассы почвенных микроорганизмов. Приведены основные критерии субстратной специфичности идентификации активности ферментов, а также описаны хроматографические методики определения микробных метаболитов и люминисцентно-микроскопический метод учета количества и биомассы почвенной микробиоты.