doi: 10.15389/agrobiology.2026.3.482rus
УДК: 579.64
Исследование выполнено за счет средств гранта Российского научного фонда № 25-26-20112, https://rscf.ru/proj-ect/25-26-20112/.
НОВЫЙ ШТАММ ФОСФАТСОЛЮБИЛИЗИРУЮЩИХ БАКТЕРИЙ Pantoea agglomerans Ф19
М.Л. СИДОРЕНКО, Е.С. МАРТЫНЕНКО✉
В связи с растущей осведомленностью о негативных последствиях применения химических удобрений актуальным становится поиск альтернативных решений, способных снизить химическую нагрузку на агроэкосистемы и одновременно обеспечить доступность питательных элементов для растений. Перспективным экологически безопасным направлением служит выявление автохтонных микроорганизмов, обладающих потенциалом стимуляции роста растений и способностью переводитьтруднодоступные фосфаты в растворимые формы. Использование регионально адаптированных штаммов гарантирует их выживаемость и эффективность в конкретных почвенно-климатических условиях целевого региона применения. Pantoea agglomerans — широко распространенные бактерии семейства Enterobacteriaceae, способные адаптироваться к разнообразным условиям окружающей среды и обнаруживаемые в почве, воде, растениях и воздухе. В настоящей работе впервые комплексно охарактеризован штамм Pantoea agglomerans Ф19 ВКПМ-13869, выделенный из агропочв Приморского края, и установлен уникальный комплекс его биологических свойств, значимых для растениеводства. Показано, что штамм обладает исключительно высокой фосфат-солюбилизирующей активностью (до 703 мг/л), и эффективная солюбилизация фосфора сохраняется при рН 5-6 и умеренном засолении (NaCl до 3 %). Выявлено выраженное ростостимулирующее действие штамма на яровую пшеницу и ячмень. Показана его 100 % фунгицидная и бактерицидная активность в отношении нативной микробиоты семян злаковых культур. Целью работы было изучение свойств нового перспективного фосфатсолюбилизирующего штамма для применения в растениеводстве Pantoea agglomerans Ф19 ВКПМ-13869. Исследование выполняли в 2025 году на базе ЦКП Биотехнология и генетическая инженерия ФНЦ биоразнообразия наземной биоты Восточной Азии ДВО РАН. Использовали штамм PantoeaagglomeransФ19 (ВКПМ-13869), полученный из Всероссийской коллекции промышленных микроорганизмов (НИЦ Курчатовский институт). Штамм был выделен из почвы сельскохозяйственного назначения (агротемногумусовый подбел типичный, Приморский край, Россия). Культурально-морфологические особенности штамма выявляли на агаризованных средах Пиковской и ГРМ с применением световой микроскопии. Биохимические свойства оценивали с помощью стандартизованной системы API 50 CH («bioMérieux SA», Франция). Фосфатазную активность определяли качественно с использованием реагентов на основе фенолфталеинфосфата и паранитрофенилфосфата, дегидрогеназную активность — по восстановлению тетразолий хлорида в полужидком агаре. Продукцию индолил-3-уксусной кислоты оценивали по методу Лопера и Скрота с применением реагента Сальковского. Качественную оценку фосфатсолюбилизирующей активности проводили на агаризованной среде Пиковской с нерастворимыми источниками фосфора Ca3(PO4)2, FePO4 и AlPO4 с расчетом индекса солюби-лизации фосфора (PSI). Количественное накопление растворимого фосфора определяли колоримет-рически в жидкой среде Пиковской на 3-и, 5-е и 7-е сут культивирования. Устойчивость штамма к абиотическим факторам изучали при варьировании температуры (15-44 °С), рН (от 5 до 9) и концентрации NaCl (1-10 %). Ростостимулирующее действие оценивали по энергии прорастания и лабораторной всхожести семян яровой пшеницы (Triticum aestivum L.) сорта Приморская 50 и ярового ячменя (Hordeum vulgare L.) сорта Тихоокеанский после 30-минутной экспозиции семян в суспензии бактерий (10⁷ кл/мл). Фунгицидную и бактерицидную активность штамма в отношении нативной микробиоты семян оценивали без выделения и идентификации конкретных видов фитопатогенов. Статистическую обработку данных проводили в программе SPSS v. 1.5, различия считали статистически значимыми при p ≤ 0,05. Штамм P. agglomerans Ф19 формировал на агаризованной среде Пиковской четкие зоны гало и образовывал на среде ГРМ блестящие выпуклые округлые колонии желтого цвета. Клетки — грамотрицательные палочки размером 0,5-1,0×1,0-3,0 мкм, не образующие спор, каталазоположительные, оксидазоотрицательные. Штамм утилизировал углеводы(L-арабинозу, галактозу, ксилозу, мальтозу, маннитол, маннозу, L-рамнозу, сахарозу и трегалозу), сбраживал глюкозу с образованием кислоты без газа, продуцировал щелочную и кислую фосфатазы, обладал дегидрогеназной активностью и синтезировал индолил-3-уксусную кислоту. Показана высокая фосфатсолюбилизирующая активность: на среде Пиковской штамм образовывал зоны солюбилизации диаметром 1,6-2,1 см для всех трех источников нерастворимого фосфора. Значение PSI для трикальцийфосфата достигало 5,1±0,1 к 7-м сут. Количественная оценка выявила накопление растворимого фосфора на 7-е сут в диапазоне 204-703 мг/л с максимумом для трикальцийфосфата (603,5±26,7 мг/л). Установлено, что рост и солюбилизация фосфора сохра-нялись в диапазоне рН 5-7 и при концентрации NaCl до 3 %, тогда как при 5 % NaCl рост замедлялся, а при 10 % прекращался. Обработка семян суспензией исследуемого штамма увеличивала их энергию прорастания у пшеницы и ячменя соответственно на 18 и 20 %, а лабораторную всхожесть — на 18 и 16 %. Во всех вариантах опыта с обработанными семенами была зафиксирована 100 % фунгицидная и бактерицидная активность штамма в отношении нативной микробиоты семян. Полученные данные свидетельствуют об уникальном наборе агрономически значимых свойств у штамма P. agglomerans Ф19, что делает его перспективным кандидатом для разработки микробных препаратов нового поколения — биоудобрений и биопестицидов, особенно для условий кислых и среднезасоленных почв Дальнего Востока России.
Ключевые слова: Pantoea agglomerans, солюбилизация фосфора, ростостимулирующие и фитопротекторные свойства, биоудобрение, повышение урожайности.
A NEW STRAIN OF PHOSPHATE-SOLUBILIZING BACTERIA Pantoea agglomerans F19
M.L. Sidorenko, E.S. Martynenko✉
In light of the growing awareness of the negative impacts associated with the use of chemical fertilizers, the search for alternative solutions that can reduce the chemical burden on agroecosystems while ensuring the availability of nutrients for plants is becoming increasingly relevant. A promising and environmentally safe approach is the identification of autochthonous microorganisms capable of stimulating plant growth and converting poorly available phosphates into soluble forms. The use of regionally adapted strains ensures their survival and effectiveness under the specific soil and climatic conditions of the target area. Pantoea agglomerans is a widely distributed bacterium of the family Enterobacteriaceae, capable of adapting to diverse environmental conditions and found in soil, water, plants, and air. In the present study, the strain Pantoea agglomerans F19 VKPM-13869, isolated from agricultural soils of Primorsky Krai, was comprehensively characterized for the first time, and a unique set of biologically significant traits relevant to crop production was identified. The strain demonstrated exceptionally high phosphate-solubilizing activity (up to 703 mg/L), with effective phosphorus solubilization maintained at pH 5-6 and moderate salinity (NaCl up to 3 %). A pronounced plant growth—promoting effect on spring wheat and barley was observed. The strain also exhibited 100 % fungicidal and bactericidal activity against the native microflora of cereal seeds. The aim of this study was to investigate the properties of a new перспективного phosphate-solubilizing strain, Pantoea agglomerans F19 VKPM-13869, for agricultural applications. The work was conducted in 2025 at the Core Facility “Biotechnology and Genetic Engineering” of the Federal Scientific Center for Terrestrial Biodiversity of East Asia, Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences. The strain Pantoea agglomerans F19 (VKPM-13869) was obtained from the All-Russian Collection of Industrial Microorganisms of the National Research Center Kurchatov Institute. It was originally isolated from agricultural soil (agro-dark-humus podbel typical soil, Primorsky Krai, Russia). Cultural and morphological characteristics of the strain were determined on Pikovskaya and GRM agar media using light microscopy. Biochemical properties were assessed using the standardized API 50 CH system (bioMérieux SA, France). Phosphatase activity was determined qualitatively using reagents based on phenolphthalein phosphate and p-nitrophenyl phosphate, while dehydrogenase activity was assessed by the reduction of tetrazolium chloride in semi-solid agar. The production of indole-3-acetic acid was evaluated using the Loper and Schroth method with Salkowski reagent. Qualitative assessment of phosphate-solubilizing activity was carried out on Pikovskaya agar containing insoluble phosphorus sources (Ca3(PO4)2, FePO4, and AlPO4), with calculation of the phosphorus solubilization index (PSI). Quantitative accumulation of soluble phosphorus was determined colorimetrically in liquid Pikovskaya medium on days 3, 5, and 7 of cultivation. The strain’s tolerance to abiotic factors was examined by varying temperature (15-44 °C), pH (from 5 to 9), and NaCl concentration (1-10 %). The plant growth—promoting effect was evaluated based on germination energy and laboratory germination rates of spring wheat (Triticum aestivum L., cultivar Primorskaya 50) and spring barley (Hordeum vulgare L., cultivar Tikhookeansky) after a 30-minute exposure of seeds to a bacterial suspension (10⁷ cells/mL). The fungicidal and bactericidal activity of the strain against native seed microflora was assessed without isolating or identifying specific phytopathogens. Statistical analysis was performed using SPSS v. 11.5, with differences considered significant at p ≤ 0.05. On Pikovskaya agar, the strain P. agglomerans F19 formed distinct halo zones, while on GRM medium it produced shiny, convex, round yellow colonies. The cells were Gram-negative rods measuring 0.5-1.0×1.0-3.0 mm, non-spore-forming, catalase-positive, and oxidase-negative. The strain utilized various carbohydrates (L-arabinose, galactose, xylose, maltose, mannitol, mannose, L-rhamnose, sucrose, and trehalose), fermented glucose with acid production without gas, produced both alkaline and acid phosphatases, exhibited dehydrogenase activity, and synthesized indole-3-acetic acid. High phosphate-solubilizing activity was confirmed: on Pikovskaya medium, the strain formed solubilization zones with diameters of 1.6-2.1 cm for all three insoluble phosphorus sources. The PSI value for tricalcium phosphate reached 5.1±0.1 by day 7. Quantitative analysis revealed soluble phosphorus accumulation ranging from 204 to 703 mg/L by day 7, with a maximum for tricalcium phosphate (603.5±26.7 mg/L). It was established that both growth and phosphorus solubilization were maintained within a pH range of 5-7 and at NaCl concentrations up to 3 %, while at 5 % NaCl growth slowed, and at 10 % it ceased. Treatment of seeds with the bacterial suspension increased germination energy of wheat and barley seeds by 18 % and 20 %, respectively, and laboratory germi-nation rates by 18 % and 16 %. In all experimental variants with treated seeds, 100 % fungicidal and bactericidal activity against native seed microflora was observed. The obtained results indicate a unique combination of agronomically valuable traits in P. agglomerans F19, making it a promising candidate for the development of next-generation microbial products — biofertilizers and biopesticides, particularly for acidic and moderately saline soils of the Russian Far East.
Keywords: Pantoea agglomerans, phosphorus solubilization, growth-stimulating properties, phytoprotective properties, biofertilizer, yield increase.
ФНЦ Биоразнообразия наземной биоты |
Поступила в редакцию Принята к публикации |
