doi: 10.15389/agrobiology.2019.1.91rus
УДК 632:579.64
ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПСЕВДОМОНАД, АССОЦИИРОВАННЫХ С ПОЧВЕННЫМИ ЛЮМБРИЦИДАМИ, ПРОТИВ ВОЗБУДИТЕЛЕЙ КОРНЕВЫХ ГНИЛЕЙ ЯРОВЫХ ЗЕРНОВЫХ
О.М. МИНАЕВА1, 2, Е.Е. АКИМОВА1, 2, Н.Н. ТЕРЕЩЕНКО1, 2,
А.В. КРАВЕЦ1, Т.И. ЗЮБАНОВА1, 2, М.В. АПЕНЫШЕВА2
В настоящее время основой повышения урожайности сельскохозяйственных культур становится высокая культура земледелия, в том числе экологически безопасное применение химических удобрений и пестицидов и их замещение на биопрепараты с аналогичным спектром действия. Актуален как поиск новых видов, штаммов и изолятов бактерий-антагонистов, перспективных для использования в качестве агентов биологического контроля, так и исследование механизмов антифунгальной активности, в частности связи между способностью подавлять рост и развитие тест-объектов в модельных условиях и в агроценозе. Целью настоящей работы была оценка возможности применения бактерий, выделенных из копролитов дождевых червей, как основы биопрепарата для контроля фитопатогенных грибов — возбудителей корневых гнилей зерновых культур. Опыты проводили в 2013-2015 годах. В предварительном скрининге на наличие фунгистатической и ростостимулирующей активностей в лабораторных тестах были отобраны два штамма — Pseudomona ssp. GS4 и Pseudomonas sp. PhS1. Фунгистатический эффект определяли по способности бактерий уменьшать скорость роста грибных колоний на агаризованной питательной среде и снижать зараженность семян мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.) сорта Иргина возбудителями инфекций в тесте с использованием рулонов стерильной фильтровальной бумаги. Контролем служили семена, замоченные в водопроводной воде. В качестве эталона использовали обработку семян разрешенным к применению на территории Российской Федерации химическим фунгицидом Дивиденд Стар КС (Dividend® Star, «Syngenta AG», Швейцария) (действующие вещества дифеноконазол — 30 г/л, ципроконазол — 6,3 г/л) в рекомендуемых нормах расхода. Для оценки антифунгальной активности бактерий в полевых условиях проводили учеты корневых гнилей в фазы кущения и начала цветения у растений мягкой пшеницы сорта Иргина и ячменя (Hordeum vulgare L.) сорта Ача. В лабораторном эксперименте показано статистически значимое (р < 0,05) снижение скорости роста фитопатогенных грибов Fusarium oxysporum, Bipolaris sorokiniana и Alternaria spp. (в 1,5-2,5 раза по сравнению с контролем). Выявлено уменьшение (р < 0,05) общей зараженности семян возбудителями инфекций во всех вариантах бактеризации на 53-76 % относительно контроля. Влияние бактерий в экспериментах in planta оценивалось в малых модельных системах. Полученные результаты показали статистически значимое (р < 0,05) снижение распространенности корневых гнилей при бактеризации Pseudomonas sp. GS4 на 33-37 %, Pseudomonas sp. PhS1 — на 57-60 %; индекс развития корневых гнилей снизился соответственно в 2,1-2,4 раза и в 3,3-3,5 раза. Учет численности микроорганизмов в зоне ризосферы, проведенный в фазу начала цветения зерновых в вегетационном опыте, выявил тенденцию к увеличению общей численности микроорганизмов на 19-70 % в зависимости от сельскохозяйственной культуры и варианта бактеризации. Численность фосфатмобилизующих бактерий в ризосфере пшеницы в опыте была в среднем в 5,5-7,2 раза выше, чем в контроле, в ризосфере ячменя — в 2,1-3,2 раза. Результаты учета корневых гнилей в вегетационные сезоны 2013-2015 годов показали эффективность использования как монокультур, так и комплексной бактеризации: установлено снижение индекса развития корневых гнилей пшеницы и ячменя соответственно на 6,5-57,6 и 18,6-50,0 % в зависимости от бактериальной культуры и погодных условий вегетационного периода. Наибольшую биологическую эффективность изолятов наблюдали в начале цветения растений.
Ключевые слова: биоконтроль, ризобактерии, Pseudomonas, Eiseniafetida, антифунгальная активность, фитопатоген, Bipolaris, Alternaria.
O.M. Minaeva1, 2, E.E. Akimova1, 2, N.N. Tereshchenko1, 2,
A.V. Kravets1, T.I. Zyubanova1, 2, M.V. Apenysheva2
Currently, crop yields can be increased by high farming standards which include environmentally friendly use of chemical fertilizers and pesticides, as well as their replacement by bioformulations having similar activity. That is why both search for new promising species, strains and isolates of bacterial antagonists for their potential use as biocontrol agents, and study of antifungal activity mechanisms, particularly the relationship between the activity in model tests and in agrocenoses, are relevant. The aim of this study was to estimate bacterial isolates from redworm coprolites as potential bioactive agents to control phytopathogenic fungi causing root rot of crops. The experiments were conducted in 2013-2015. In the preliminary laboratory screening for fungistatic and growth-promoting activity we selected two strains, Pseudomonas sp. GS4 and Pseudomonas sp. PhS1, and assessed their ability to decrease the growth rate of fungal colonies in Petri dish test on nutrient agar medium and to reduce seed infestation of soft wheat (Triticum aestivum L., Irgin cultivar) in sterile paper roll test. Seeds soaked in distilled water served as control. As a standard, we used seed treatment with a chemical fungicide Dividend® Star («Syngenta AG», Switzerland) (30 g/l difenoconazole, 6.3 g/l cyproconazole) at recommended rates. In field tests, we recorded root rots in soft wheat Irgin cultivar plants and in barley (Hordeum vulgare L.) Acha cultivar plants during tillering and beginning of blooming. The laboratory tests showed a statistically significant (р < 0.05) 1.5-2.5-fold decrease in the growth rate of phytopathogenic fungi Fusarium oxysporum, Bipolaris sorokiniana and Alternaria spp. as compared to control. In all experiments with bacterization, there was a 53-76 % decrease (р < 0.05) in total seed infestation by pathogens as compared to non-bacterized plants. The effect of the bacteria in planta was assessed in small model systems. The obtained data show a statistically significant (р < 0.05) reduction in the root rot disease incidence in bacterization with Pseudomonas sp. GS4 (by 33-37 %) and Pseudomonas sp. PhS1 (by 57-60 %). Root rot disease severity decreases 2.1-2.4-fold and 3.3-3.5-fold, respectively. In 2015, we revealed a tendency towards a 19-70 % increase in the total number of rhizosphere microorganisms at the beginning of plant blooming depending on the crop and type of bacterization. The number of phosphate-mobilizing bacteria in the rhizosphere under bacterization was, on average, 5.5-7.2-fold higher in wheat and 2.1-3.2-fold higher in barley than that without bacterization. Our results of root rot field study in the 2013-2015 showed the efficacy of both monocultures and complex bacterization which provided a decrease in wheat and barley root rot disease severity by 6.5-57.6 % and 18.6-50.0 %, respectively, depending on the bacterial culture and the weather conditions. The maximum biological efficacy of the isolates is noted at the beginning of blooming.
Keywords: biocontrol, rhizobacteria, Pseudomonas, Eisenia fetida, antifungal activity, phytopathogen, Bipolaris, Alternaria.
1Сибирский НИИ сельского хозяйства и торфа — филиал ФГБУН Сибирского федерального научного центра агробиотехнологий РАН, |
Поступила в редакцию |
