Перспективные штаммы антагонисты возбудителя фомоза на подсолнечнике: оценка фитотоксичности и ростостимулирующей активности
Рубрика: Агрохимия, агропочвоведение, защита и карантин растений
Статья в выпуске: 2 (194), 2023 года.
Бесплатный доступ
Приведены результаты оценки фитотоксичности и ростостимулирующей активности перспективных штаммов антагонистов возбудителей фомоза на проростки подсолнечника. При замачивании семян и проростков подсолнечника в суспензиях грибов и бактерий-антагонистов отмечено отсутствие угнетающего влияния на всхожесть семян и увядание проростков. Максимальное достоверное увеличение всхожести семян (на 10,0-14,0 %) отмечено у трех бактериальных штаммов антагонистов из рода Bacillus: 5-3, К 1-2 и 5Б-1 Bacillus sp., и двух - из рода Pseudomonas: Oif 2-1 и 14-3 Pseudomonas sp. (94,0-98,0 % при всхожести в контроле 84,0 %). Достоверное увеличение всхожести семян (на 6,0 %) установлено только у двух грибных штаммов антагонистов: Хk-1 Chaetomium sp. и А-1 Basidiomycota (90 %). Отмечено стимулирующее достоверное влияние антагонистов на массу корня, при этом лучшие результаты по сравнению с контролем показали бактериальные штаммы 11-1, D-10 и 5-3 Bacillus sp. (150,0-166,7 %) и грибные - Xk-1 Chaetomium sp. и Pbc-1 Penicillium sp. (133,3-150,0 %).
Похожие статьи в разделе Полеводство. Полевые культуры и их производство
Короткий адрес: https://sciup.org/142238717
IDS: 142238717 | УДК: 633.854.78:632.937 | DOI: 10.25230/2412-608X-2023-2-194-101-106
The promising strains antagonists of phoma rot pathogen on sunflower: estimation of phytotoxicity and growth-stimulating activity
The phytotoxicity and growth stimulating activity of promising strains antagonists of a Phoma pathogen on sunflower seedlings were estimated. Soaking of sunflower seeds and seedlings in suspensions of fungi and bacteria-antagonists did not have a depressing effect on seed germination and wilting of seedlings. Three bacterial strains antagonists from a genus Bacillus: 5-3, K 1-2, and 5B-1 Bacillus sp., and two strains from a genus Pseudomonas: Oif 2-1 and 14-3 Pseudomonas sp. showed the maximal authentic increase (by 10.0-14.0%) in seed germination (94.0-98.0% at germination in a control 84.0%). Only two fungal strains-antagonists: Xk-1 Chaetomium sp. and A-1 Basidiomycota, showed verifiable increase (by 6%) in seed germination (90%). The verifiable stimulating effect of antagonists on root weight was stated. The bacterial strains 11-1, D-10, and 5-3 Bacillus sp. (150.0-166.7%) and fungal ones Xk-1 Chaetomium sp. and Pbc-1 Penicillium sp. (133.3-150.0%) showed the best results comparing to the control.
Текст научной статьи Перспективные штаммы антагонисты возбудителя фомоза на подсолнечнике: оценка фитотоксичности и ростостимулирующей активности
Введение. Актуальность применения экологически безопасных препаратов по-лифункционального типа действия на основе штаммов антагонистов обусловлена длительным применением химических пестицидов, вследствие чего нарушался уровень саморегуляции агроэкосистем, который приводил к фитосанитарной дестабилизации и повышению вредоносности популяций фитопатогенов. Поэтому применение микробиологических препаратов для защиты сельскохозяйственных культур от фитопатогенов и восстановления видового состава микробиоты агроэкосистем является одним из наиболее перспективных методов [1].
В лаборатории биометода агротехноло-гического отдела ФГБНУ ФНЦ ВНИИМК ведутся исследования по разработке микробиологических средств защиты подсолнечника от фомоза, вызываемого грибом Plenodomus lindquistii Gruyter, Aveskamp & Verkley [2]. Выполнение этой работы обусловлено всё большим распространением болезни во многих странах, возделывающих подсолнечник [3; 4]. Зарегистрированных биопрепаратов против фомоза подсолнечника в России нет. В результате ступенчатого скрининга штаммов антагонистов из рабочей коллекции лаборатории к возбудителю болезни выделено 17 перспективных штаммов-продуцентов микробиопрепаратов, показавших на фоне искусственного заражения лучший защитный и колонизирующий эффект во влажной камере и в грунте [5; 6; 7].
Перспективные штаммы-продуценты микробиопрепаратов должны обладать фунгицидной и колонизирующей активностью против комплекса патогенов, не оказывать угнетающего влияния на защищаемую культуру, а, напротив, проявлять ростостимулирующие свойства. Микроорганизмы ризо- и филосферы способны синтезировать вторичные метаболиты с гормональными и сигнальными функциями (абсцизовая, жасмоновая, салициловая кислоты, цитокинины, гиббереллины и ауксины), влияющими на рост растений [8; 9; 10; 11]. Многие штаммы бактерий родов Azospirillum, Pseudomonas, Bacillus могут синтезировать ауксины, стимулирующие развитие корневой системы [8; 12; 13; 14]. Инокуляция рас- тений продуцирующими цитокинин штаммами B. subtilis приводит к существенному повышению содержания хлорофилла и цитокининов в растениях, вследствие чего увеличивается биомасса корневой системы и надземной части [8; 15].
Материалы и методы. Определение фитотоксичности штаммов антагонистов проводили методом замачивания семян подсолнечника сорта Р-453 в водной суспензии (ВС) перспективных штаммов антагонистов на два часа. Для этого культуры 17 активных штаммов антагонистов выращивали на картофельно-сахарозном агаре (КСА) [16]: грибы – в течение десяти суток, а бактерии – пяти суток. Затем готовили грибную и бактериальную суспензию методом смыва антагонистов стерильной водой из расчета 150 мл стерильной воды и 1⁄4 часть поверхности газона в чашке Петри (ЧП). В приготовленной водной суспензии определяли титр жизнеспособных единиц микробиологическим способом [17]. Семена закладывали в рулоны из фильтровальной бумаги по 50 штук при температуре +25 °C, повторность трехкратная. Контроль – семена, замоченные в стерильной воде. Учет проводили на седьмые сутки. По количеству проросших семян в контроле и в вариантах судили о фитотоксичности выделенных антагонистов.
С целью установления влияния антагонистов на увядание проростков подсолнечника культуры активных штаммов также выращивали на агаризированной питательной среде. Суспензию готовили методом смыва стерильной водой. После определения титра в колбы с грибной и бактериальной суспензией помещали здоровые 7-дневные проростки подсолнечника с подрезанной корневой системой. Контроль – проростки подсолнечника с подрезанной корневой системой, помещенные в стерильную воду. Учет проводили на седьмые сутки. По количеству увядших растений в контроле и ва- риантах судили о фитотоксичности активных штаммов антагонистов.
Для изучения ростостимулирующего влияния перспективных штаммов на проростки подсолнечника семена предварительно замачивали в суспензии грибов и бактерий антагонистов на два часа и помещали на проращивание в рулоны из фильтровальной бумаги на семь суток при температуре +25,0 °С. Параметрами для последующего анализа служили длина и масса корня и побега [18].
Результаты и обсуждение. Титр суспензии грибных штаммов был в пределах 105–109 КОЕ/мл, бактериальных – 109– 1011 КОЕ/мл. Установлено, что перспективные штаммы грибов и бактерий антагонистов не оказывали негативного влияния на всхожесть семян подсолнечника. Напротив, отмечено достоверное увеличение всхожести семян по сравнению с контролем – на 6,0–14,0 % (табл. 1).
Таблица 1
Фитотоксичность перспективных штаммов антагонистов возбудителя фомоза к культуре подсолнечника
ФГБНУ ФНЦ ВНИИМК, г. Краснодар, 2023 г.
|
Вариант |
Титр, КОЕ/мл |
Замачивание в суспензии |
|
|
семян |
проростков |
||
|
всхожесть, % |
увядание, % |
||
|
Контроль |
- |
84 |
0 |
|
Грибные штаммы |
|||
|
Xk-1 Chaetomium sp. |
4,8 × 107 |
90,0 |
0 |
|
A-1 Basidiomycota |
5,0 × 105 |
90,0 |
0 |
|
М-24 Penicillium sp . |
7,0 × 109 |
86,0 |
0 |
|
Pbc-1 Penicillium sp . |
6,2 × 109 |
86,0 |
0 |
|
Pr-1 Penicillium sp. |
6,5 × 109 |
84,0 |
0 |
|
Tt-1 Talaromyces sp. |
6,8 ×107 |
84,0 |
0 |
|
T-2 Trichoderma sp. |
2,2 × 107 |
84,0 |
0 |
|
Бактериальные штаммы |
|||
|
5-3 Bacillus sp. |
2,6 × 109 |
98,0 |
0 |
|
K 1-2 Bacillus sp . |
1,0 × 1010 |
96,0 |
0 |
|
5Б-1 Bacillus sp . |
7,2 × 109 |
94,0 |
0 |
|
Oif 2-1 Pseudomonas sp . |
6,0 × 109 |
94,0 |
0 |
|
14-3 Pseudomonas sp . |
3,4 × 1011 |
94,0 |
0 |
|
1а Bacillus sp . |
5,0 × 109 |
90,0 |
0 |
|
D-10 Bacillus sp . |
3,5 × 109 |
88,0 |
0 |
|
11-1 Bacillus sp. |
3,6 × 1010 |
86,0 |
0 |
|
Sgc-1 Pseudomonas sp. |
8,5 × 1010 |
86,0 |
0 |
|
Б-5 Bacillus sp . |
3,5 × 109 |
86,0 |
0 |
|
НСР 05 |
4,03 |
||
Максимальное достоверное увеличение всхожести семян (на 10,0–14,0 %)
отмечено у трех бактериальных штаммов антагонистов из рода Bacillus : 5-3, К 1-2 и 5Б-1 Bacillus sp., и двух – из рода Pseudomonas: Oif 2-1 и 14-3 Pseudomonas sp. (94,0–98,0 % при всхожести в контроле 84,0 %). Из грибных антагонистов установлено достоверное увеличение всхожести семян (на 6,0 %) только у двух штаммов – Хk-1 Chaetomium sp. и А-1 Basidiomycota (90 %).
При замачивании семидневных проростков подсолнечника с подрезанной корневой системой в суспензиях всех испытанных антагонистов увядания не отмечено (рис. 1).
а б
в
Рисунок 1 – Влияние перспективных штаммов антагонистов на увядание проростков подсолнечника с подрезанной корневой системой, 2023 г. (ориг.):
а – контроль (проростки в стерильной воде);
б – проростки в грибной суспензии Pbc-1 Penicillium sp.;
в – проростки в бактериальной суспензии Б-5 Bacillus sp.
Установлено ростостимулирующее влияние перспективных штаммов анта-103
гонистов на проростки подсолнечника. Наиболее сильное влияние штаммы оказывали на массу корня и побега проростков (табл. 2).
Таблица 2
Ростостимулирующее влияние перспективных штаммов антагонистов на проростки подсолнечника
ФГБНУ ФНЦ ВНИИМК, г. Краснодар, 2023 г.
|
Вариант |
Длина корня |
Масса корня |
Длина побега |
Масса побега |
||||
|
см |
при-бав-ка в % к контролю |
г |
при-бав-ка в % к контролю |
см |
при-бав-ка в % конт ролю |
г |
при-бав-ка в % к контролю |
|
|
Контроль |
5,82 |
- |
0,06 |
- |
6,49 |
- |
0,24 |
- |
|
Грибные штаммы |
||||||||
|
Pbc-1 Penicillium sp |
8,56 |
47,1 |
0,15 |
150,0 |
10,07 |
55,2 |
0,42 |
75,0 |
|
Xk-1 Chaetomium sp. |
7,50 |
28,9 |
0,14 |
133,3 |
9,1 |
40,2 |
0,33 |
37,5 |
|
A-1 Basidiomycota |
7,54 |
29,6 |
0,13 |
116,7 |
8,73 |
34,5 |
0,39 |
62,5 |
|
Pr-1 Penicillium sp. |
6,87 |
18,0 |
0,13 |
116,7 |
8,08 |
24,5 |
0,32 |
33,3 |
|
Tt-1 Talaromyces sp |
8,26 |
41,9 |
0,12 |
100,0 |
8,76 |
34,9 |
0,33 |
37,5 |
|
T-2 Trichoderma sp . |
6,98 |
19,9 |
0,12 |
100,0 |
8,87 |
36,7 |
0,31 |
29,2 |
|
M-24 Penicillium sp . |
6,60 |
13,4 |
0,11 |
83,3 |
8,65 |
33,3 |
0,33 |
37,5 |
|
Бактериальные штаммы |
||||||||
|
5-3 Bacillus sp. |
8,38 |
43,9 |
0,16 |
166,7 |
7,88 |
21,4 |
0,32 |
33,3 |
|
D-10 Bacillus sp . |
9,18 |
57,7 |
0,15 |
150,0 |
9,97 |
53,6 |
0,38 |
58,3 |
|
11-1 Bacillus sp . |
9,47 |
62,7 |
0,15 |
150,0 |
8,75 |
34,8 |
0,34 |
41,7 |
|
Б-5 Bacillus sp . |
7,50 |
28,9 |
0,13 |
116,7 |
8,68 |
33,7 |
0,33 |
37,5 |
|
14-3 Pseudomonas sp . |
7,46 |
28,2 |
0,12 |
100,0 |
8,20 |
26,4 |
0,33 |
37,5 |
|
K 1-2 Bacillus sp . |
9,77 |
67,9 |
0,11 |
83,3 |
7,82 |
20,5 |
0,29 |
20,8 |
|
5Б-1 Bacillus sp . |
9,02 |
54,9 |
0,11 |
83,3 |
9,30 |
43,3 |
0,34 |
41,7 |
|
Sgc-1 Pseudomonas sp |
6,38 |
9,6 |
0,11 |
83,3 |
7,04 |
8,5 |
0,28 |
16,7 |
|
1а Bacillus sp . |
8,73 |
50,0 |
0,10 |
66,7 |
7,54 |
16,2 |
0,29 |
20,8 |
|
Oif 2-1 Pseudomonas sp |
5,31 |
0 |
0,08 |
33,3 |
6,82 |
5,1 |
0,27 |
12,5 |
|
НСР 05 |
1,12 |
- |
0,04 |
- |
1,17 |
- |
0,04 |
- |
По сравнению с контролем максимальное достоверное увеличение массы корня показали бактериальные штаммы 11-1, D-10 и 5-3 Bacillus sp. (150,0–166,7 %) и грибные штаммы: Xk-1 Chaetomium sp. и Pbc-1 Penicillium sp. (133,3–150,0 %). Влияние штаммов на массу побега по сравнению с контролем также выявлено, но в меньшей степени, чем на корень: для бактериальных штаммов – достоверно на 20,8–58,3 %, для грибных – на 29,2–75,0 %.
Таким образом, в результате исследований были отобраны бактериальные штаммы антагонисты 11-1, D-10 и 5-3 Bacillus sp. и грибные – Xk-1 Chaetomium sp. и Pbc-1 Penicillium sp., которые оказались не только не фитотоксичными, но и 104
обладали ростостимулирующей активностью на подсолнечнике.
Заключение. При оценке выделенных в результате ступенчатого скрининга перспективных грибных и бактериальных штаммов антагонистов на фитотоксичность к проросткам подсолнечника установлено отсутствие угнетающего влияния на всхожесть семян и увядание проростков. Максимальное достоверное увеличение всхожести семян (на 10,0– 14,0 %) отмечено у трех бактериальных штаммов антагонистов из рода Bacillus : 5-3, К 1-2 и 5Б-1 Bacillus sp., и двух – из рода Pseudomonas: Oif 2-1 и 14-3 Pseudomonas sp. (94,0–98,0 % при всхожести в контроле 84,0 %). Из грибных антагонистов установлено достоверное увеличение всхожести семян (на 6,0 %) только у двух штаммов: Хk-1 Chaetomium sp. и А-1 Basidiomycota (90 %). Отмечено существенное влияние антагонистов на увеличение массы корня, при этом лучшие результаты по сравнению с контролем показали бактериальные штаммы 11-1, D-10 и 5-3 Bacillus sp. (150,0–166,7 %) и грибные – Xk-1 Chaetomium sp. и Pbc-1 Penicillium sp. (133,3–150,0 %). Влияние штаммов на массу побега по сравнению с контролем также выявлено, но в меньшей степени, чем на корень: для бактериальных штаммов – достоверно на 20,8–58,3 %, для грибных – на 29,2–75,0 %.
Список литературы Перспективные штаммы антагонисты возбудителя фомоза на подсолнечнике: оценка фитотоксичности и ростостимулирующей активности
- Новикова И.И. Полифункциональные биопрепараты для фитосанитарной оптимизации агроэкосистем в биологическом земледелии // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. - 2019. - № 2 (99). - С. 183-194.
- Index Fungorum Databases: [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www. indexfungorum.org/Names/NamesRecord.asp? RecordID=564757 (дата обращения: 10.04.2023).
- Арасланова Н.М., Саукова С.Л., Антонова Т.С. К вопросу о вредоносности Phoma macdonaldii Boerema на подсолнечнике // Масличные культуры. Науч.-тех. бюл. ВНИИМК. - 2018. - Вып. 3 (175). - С. 117123.
- Roustaee, Costes S., Dechamp-Guillaume G. and Barrault G. Phenotypic variability of Leptosphaeria lindquistii (anamorpha: Phoma macdonaldii), a fungal pathogen of sunflower // Plant Pathology. - 2000. - 49. - Р. 227-234.
- Маслиенко Л.В., Воронкова А.Х., Даценко Л.А., Ефимцева Е.А., Пуногина Д.А., Гайдукова С.Л., Казакова В.В., Ковалева С.Р. Первичный скрининг грибных штаммов антагонистов из коллекции лаборатории биометода ВНИИМК к возбудителю фомоза подсолнечника (часть 1) // Масличные культуры. - 2020. - Вып. 2 (182). - С. 103-111.
- Маслиенко Л.В., Воронкова А.Х., Даценко Л.А., Ефимцева Е.А., Пуногина Д.А., Гайдукова СЛ., Казакова В.В., Ковалева С.Р. Первичный скрининг бактериальных штаммов антагонистов из коллекции лаборатории биометода ВНИИМК к возбудителю фомоза подсолнечника (часть 2) // Масличные культуры. - 2020. - Вып. 3 (183). - С. 107-113.
- Maslienko L., Voronkova A., Datsenko L., Efimtseva E., Punogina D. Secondary screening of strains of antagonists to a Phoma pathogen on sunflower // BIO Web of Conferences. XI International Scientific and Practical Conference "Biological Plant Protection is the Basis of Agroecosystems Stabilization. - 2020. - V. 21. -Art. No 00017. - 6 p. DOI: 10.1051/biocon/ 20202100017.
- Павлюшин В.А., Новикова И.И., Бойко-ва И.В. Микробиологическая защита растений в технологиях фитосанитарной оптимизации агроэкосистем: теория и практика (обзор) // Сельскохозяйственная биология. - 2020. - Т. 55. - № 3. - С. 421-438.
- Sivasakthi S., Kanchana D., Usharani G., Saranraj P. Production of plant growth promoting substance by Pseudomonas fluorescens and Bacillus subtilis isolates from paddy rhizo-sphere soil of Cuddalore district, Tamil Nadu, India // International Journal of Microbiological Research. - 2013. - 4 (3). - Р. 227-233. DOI: 10.5829/idosi.ijmr.2013.4.3.75171.
- Bakker P.A.H.M., Pieterse C.M.J., van Loon L.C. Induced systemic resistance by fluorescent Pseudomonas spp. // Phytopathology. -2007. - 97 (2). - Р. 239-243. DOI: 10.1094/PHYTO-97-2-0239.
- Van Loon L. C. Plant responses to plant growth-promoting rhizobacteria // European Journal of Plant Pathology. - 2007. - 119. - Р. 243-254. DOI: 10.1007/s 10658-007-9165-1.
- Porcel R., Zamarreño A.M., García-Mina J.M., Aroca R. Involvement of plant endogenous ABA in Bacillus megaterium PGPR activity in tomato plants // BMC Plant Biology. -2014. - 14. - Р. 36. DOI: 10.1186/1471-222914-36.
- Kilian M., Steiner U., Krebs B., Junge H., Schmiedeknecht G., Hain R. FZB24® Bacillus subtilis - mode of action of microbial agent enhancing plant vitality // Pflanzenschutz-Nachrichten Bayer. - 2000. - 1/00 (1). - Р. 72-93.
- Dobbelaere S., Vanderleyden J., Okon Y. Plant growth-promoting effects of diazotrophs in the rhizosphere // Critical Reviews in Plant Sciences. - 2003. - 22 (2). - Р. 107-149. DOI: 10.1080/713610853.
- Belimov A.A., Dodd I.C., Safronova V.I., Dumova V.A., Shaposhnikov A.I., Ladatko A.G., Davies W.J. Abscisic acid metabolizing rhizo-bacteria decrease ABA concentrations in planta and alter plant growth // Plant Physiology and Biochemistry. - 2014. - 74. - Р. 84-91. DOI: 10.1016/j.plaphy.2013.10.032.
- Лысак В.В., Желвакова Р.А., Фомина О.В. Микробиология. Практикум: пособие. -Минск: БГУ, 2015. - 115 с.
- Нетрусов Ф.И., Егорова М.А., Захар-чук Л.М. Практикум по микробиологии. -М.: Издательский центр «Академия», 2005. -608 с.
- Асатурова А.М. Перспективные штаммы бактерий - продуценты микробиопрепаратов для снижения вредоносности фу-зариоза на подсолнечнике: автореф. дис. ... канд. биол. наук / Анжела Михайловна Асатурова. - СПб., 2009. - 23 с.
