Сельскохозяйственные науки/

1. Организация сельскохозяйственного производства

Д. с-х. н. Котляров В.В., Сединина Н.В., к. б. н. Котляров Д.В.,

к. б. н. Донченко Д. Ю.

Кубанский государственный аграрный университет, Россия

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БАКТЕРИЙ Bacillus subtilis ДЛЯ

ПРОТРАВЛИВАНИЯ ПШЕНИЦЫ И ЗАЩИТЫ ОТ

ФИТОПАТОГЕНОВ

В рамках «Государственной программы развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2013-2020 годы» (Постановление правительства № 717 от 14 июля 2012 г.) актуальными направлениями становятся: экологизация и биологизация агропромышленного производства на основе применения инновационных биотехнологий в растениеводстве в целях сохранения природного потенциала и повышения безопасности пищевых продуктов. В связи с этим интерес представляет применение микробиологических препаратов в целях защиты растений. Биологическая защита растений от болезней и вредителей предполагает профилактические мероприятия, в их числе протравливание семенного и посадочного материала, обеззараживание почвы. Известно, что большинство возбудителей грибных, бактериальных, вирусных болезней переносятся с семенным материалом, в то же время, использование пестицидов для протравливания семян приводит к появлению устойчивых форм возбудителей болезней, накоплению их в посевном материале, загрязнению почвы химическими веществами, да и защитные свойства теряются уже через 2-3 недели после появления всходов. В этой связи микробиологическая защита рассматривается, как альтернатива химической защите или по возможности, используется в комплексе с химической. Известно, что микроорганизмы являются продуцентами физиологически активных веществ: аминокислот, антибиотиков, ферментов, витаминов, пуриновых и пиримидиновых оснований, гормонов, токсинов. Эти вещества эффективны в очень малых количествах и обладают высокой специфичностью действия. Поэтому действие микробиологических препаратов и бактериального, и грибного происхождения основано, как на использовании ферментативной деятельности самих микроорганизмов, способных расщеплять биополимеры, так и способности продуктов их жизнедеятельности (например, антибиотиков) влиять на фитопатогены [1, 2].

К российским препаратам микробиологической природы, т. е. содержащих микроорганизмы и/или продукты их метаболизма  относятся: 

1) фунгицидного действия - Бисолби-Сан,  Бинорам, Елена, Планриз, Псевдобактерин-2, Алирин-Б, Баксис, Бактофит , Бактрил , Гамаир , Агат-25 , Вермикулен,  Глиокладин , Фитоспорин-М, Триходермин нова, Фитолавин;

2) регуляторы роста растений - Агат 25 , Бинорам, Эмистим;

3) микробиологические удобрения - Экстрасол, Бактофосфин, Бисолби , БисолбиФит,Агрика, Азофит, Байкал М-1, Восток М-1,Ресойлинг, Ризоагрин, Ургаса, Фосфатовит, Экофит [3, 4].

Из них на основе Bacillus subtilis spp.: Бактофит, Фитоспорин, Экстрасол, Баксис, которые производятся в достаточном количестве и доступны для использования. Однако они применяются для защиты преимущественно на овощных культурах, а на полевых культурах весьма ограничено в силу разных причин, в том числе стоимости этих биопрепаратов, а также из-за покоящейся стадии этих микробных препаратов (что не всегда обеспечивает эффективность). Принципиальным отличием нашего предложения являются использование средств для защиты растений состоящих из нескольких микроорганизмов и организация микробиологического производства на базе хозяйств. Такой подход резко удешевляет стоимость микробиологической защиты, а обработка растений активной формой микроорганизмов увеличивает её биологическую эффективность. Микроорганизмы Bacillus subtilis, в зависимости от используемого штамма, продуцируют от 50 до 200 антибиотиков. За счёт этого бактерии Bacillus subtilis обладают выраженной антагонистической активностью, подавляют развитие фитопатогенов, защищая растения от болезней в т.ч. от бактериозов и фузариозов, обеззараживают почву. В отдельных случаях подавление фитопатогенов происходит ещё и путём лизиса мицелия грибов-фитопатогенов [1]. Бактерии Bacillus subtilis также являются продуцентами протеолитических, амилолитических и пектолитических ферментов. Эти бактерии относятся к споровым микроорганизмам (рис. 1). В их клетках при спорообразовании накапливаются биологически активные вещества, а при прорастании спор сильно увеличивается биологическая активность микроорганизмов [1]. Под действием протеолитических ферментов Bacillus subtilis могут разрушаться оболочка семян, алейроновый слой и богатый белком эндосперм, что способствует проникновению бактерий внутрь зерна, а это очень важно для подавления фитопатогенов в зоне их обитания.

В связи с этим целью исследований стало изучение возможности наиболее эффективного применения бактерий Bacillus subtilis spp. для протравливания семян пшеницы.

В задачи исследования входило:

1) изучение наличия или отсутствия разрушения белкового комплекса пшеницы бактериями Bacillus subtilis в процессе хранения обработанных семян;

2) определение титра культуральной жидкости для протравливания семян, обеспечивающее снижение степени поражения растений пшеницы бактериозом и фузариозом;

3) определение объёма культуральной жидкости для протравливания семян пшеницы в целях незначительного повышения влажности, исключающей протекание микробиологических процессов, до их посева;

4) установление влажности семян протравленных Bacillus subtilis, с тем, чтобы исключить ферментативное разложение бактериями собственных белков пшеницы до начала прорастания зародыша;

5) определение содержания клейковины и протеина в зерне пшеницы после обработки (протравливания) бактериями Bacillus subtilis;

6) определение степени инфицированности семян пшеницы бактериозами и их всхожесть под влиянием бактерий Bacillus subtilis.

Рисунок 1- Бактерии Bacillus subtilis (фото Н.В. Седининой)

Материал и методика исследований:

Объектом для исследования являлись семена озимой пшеницы сорта Фортуна.

По 100 г семян в 3-х повторностях были протравлены определённым объёмом культуральной жидкости с титром 1х10⁵ - 1х10⁷ КОЕ/мл, содержащей вегетативные клетки и споры бактерий Bacillus subtilis. После протравливания образцы хранились в течение 14 суток, после чего проводили определение влажности, содержания клейковины, протеина, всхожести, поражение бактериозом.

В качестве контроля использовали непротравленные семена.

Определение влажности, содержания клейковины и протеина проводили с использованием метода измерения в ближней инфракрасной области спектра пропускания образцов пшеницы по М 04-37-2004 на анализаторе «Инфралюм ФТ-10»;

Определение степени инфицированности бактериозами проводилась по запатентованной методике, (патент RU 2283560) с помещением семян пшеницы на увлажненную фильтровальную бумагу в чашки Петри (рис. 2) и термостатированием их при температуре 27^оС в течение 5 суток.

Рисунок 2 – Определение инфицированности семян фитопатогенными бактериями

(фото Н.В.Седининой)

Всхожесть семян определяли по стандартной методике.

Результаты исследований:

Проведённая оценка степени инфицированности образцов бактериозами, показала, что число проросших зёрен пшеницы в протравленных Bacillus subtilis образцах выше, чем в контрольном варианте (табл. 1) .

Таблица 1 – Всхожесть семян и степень их поражения бактериозами под влиянием

их обработки Bacillus subtilis

Вариант опыта	Всхожесть, %	Поражение бактериозами, %
Контроль	55	23
Обработка Bacillus subtilis	93	15

Эти процессы являются следствием подавления бактериями Bacillus subtilis возбудителей бактериоза, которые подавляют белковый обмен в растительных клетках [2]. Так, поражение бактериозами проростков пшеницы в варианте с обработкой семян Bacillus subtilis оказалось ниже, чем в контрольном.

Кроме того, ферментативные процессы вызывают разрушение высокомолекулярных белков, приводящее к незначительному снижению содержания клейковины, наряду с увеличением содержания протеина, характеризующим общее содержание азота в образцах (табл. 2).

Таблица 2 – Содержание протеина и клейковины в зерне, его влажность под влиянием обработки семян озимой пшеницы Bacillus subtilis

Наименование показателя	Вариант опыта
	контроль	c обработкой Bacillus subtilis
Протеин, %	12,6	13,1
Клейковина,%	22,4	22, 1
Влажность, %	10,2	10,8

Разрушение и ослабление клейковины, по нашему мнению, будет способствовать увеличению количества поступающей влаги в зерно, находящееся в почве, а значит активизировать биохимические процессы, протекающие во влажных условиях в период прорастания зерна. Поэтому увеличение содержания протеина за счёт разложения высокомолекулярных белков, и как следствие накопление азота, должно способствовать процессу снабжения доступными формами азота прорастающего зародыша, а в дальнейшем растения. Следует заметить, что влажность обработанного зерна пшеницы изменялась не более чем на 1 %.

Таким образом, использование культуральной жидкости на основе бактерий Bacillus subtilis для протравливания семян пшеницы обеспечивает снижение степени поражения всходов бактериозами, увеличивает скорость и сокращает время начала прорастания, в том числе за счёт улучшения питания на начальном этапе роста и развития растений.

Используемые источники:

1. Биологическая защита растений / М.В. Штерншис, Ф.С. Джалилов, И.В. Андреева, О.Г. Томилова; Под ред. М.В. Штерншис. – М.: Колос, 2004. – 264с.

2..Котляров В.В. Физиология иммунитета растений: Учебное пособие./ В.В.

Котляров – Краснодар, 2006.- 102 с.

3. Сайт Ошибка! Недопустимый объект гиперссылки.

4. Тихонович И.А., Кожемяков А.П., Чеботарь В.К. и др. Биопрепараты в сельском хозяйстве (Методология и практика применения микроорганизмов в растениеводстве и кормопроизводстве). – М.: Россельхозакадемия, 2005. – 154 с.