Перспективные штаммы антагонисты возбудителя фомоза на подсолнечнике: оценка фитотоксичности и ростостимулирующей активности

Автор: Маслиенко Л.В., Ефимцева Е.А., Дейнега Л.А.

Журнал: Масличные культуры. Научно-технический бюллетень Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур @vniimk

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 %).

Еще

Подсолнечник, фомоз, plenodomus lindquistii, phoma macdonaldii, штаммы антагонисты, лабораторные образцы микробиопрепаратов, фитотоксичность, ростостимулирующая активность

Короткий адрес: https://sciup.org/142238717

IDR: 142238717 | DOI: 10.25230/2412-608X-2023-2-194-101-106

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

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
Вариант	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.

Еще

Статья научная