Сельскохозяйственная биология, 2014, № 5, с. 107-112.

doi: 10.15389/agrobiology.2014.5.107rus

УДК 631.147:579.64

ИНТРОДУКЦИЯ В ПОЧВУ Bacillus megaterium 501^rif: ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ВЫЖИВАНИЕ, СПОРООБРАЗОВАНИЕ И РАЗЛОЖЕНИЕ ГЕРБИЦИДА ПРОМЕТРИНА

Ю.В. КРУГЛОВ, Т.О. ЛИСИНА

Вопросы интродукции микроорганизмов в почву относятся к фундаментальным основам применения микробных препаратов в земледелии, растениеводстве и экологии. Эффективность интродукции зависит от совокупности многих факторов — вида и штамма микроорганизма, физико-химических свойств почвы, растительного покрова, климата и т.д., которые изучены недостаточно, что обусловливает высокую вариабельность результатов применения микробных препаратов. В настоящей работе впервые исследована динамика роста и спорообразования у интродуцируемого в дерново-подзолистую почву штамма Bacillus megaterium 501^rif в зависимости от температуры почвы, содержания органического вещества и 2-метилтио-4,6-бис (изопропиламино)-симтриазина (гербицид прометрин). В лабораторных опытах было установлено, что оптимальные условия для интродукции бактерий складываются при температуре 20 °С: спустя 3 сут после инокуляции титр бактерий в почве возрастал почти на порядок и оставался таким до окончания эксперимента (32 сут). Интродуцированная культура B. megaterium 501^rif в течение всего опыта находилась в форме физиологически активных вегетативных клеток, становясь конкурентоспособным компонентом почвенного микробиома. Дополнительное введение в почву органического вещества в виде соломы зерновых и кукурузной муки в этих условиях приводило к увеличению численности интродуцируемых бактерий на 1-2 порядка. При 37 °С общая численность B. megaterium 501^rif снижалась в несколько раз и стабилизировалась на установившемся уровне до конца опыта. При этом 100 % клеток бактерий формировали споры и находились в физиологически неактивном состоянии. Температура ниже физиологического минимума репродукции B. megaterium (4 °С) подавляла спорообразование и приводила к быстрому отмиранию вегетативных клеток бактерий, вносимых в почву. Их общая численность в течение месяца уменьшалась в 1000 раз. Эти данные приводят к заключению, что низкотемпературный шок снижает конкурентоспособность B. megaterium в отношении аборигенной микрофлоры и устойчивость интродуцируемой культуры к бактерицидным продуктам метаболизма почвенного биома. Показано, что при оптимальной температуре (20 °С) инокуляция почвы штаммом B. megaterium 501^rif и дополнительное внесение органического вещества в виде соломы ускоряли разложение прометрина, что потенциально может быть использовано в биотехнологии ремедиации почвы, загрязненной этим гербицидом.

Ключевые слова: Bacillus megaterium, спорообразование, интродукция, почва, температурный режим, органическое вещество, прометрин.

Полный текст

Bacillus megaterium 501^rif INTRODUCED INTO THE SOIL: FACTORS AFFECTING THE RATE OF SURVIVAL, SPORULATION AND DECOMPOSITION OF THE HERBICIDE PROMETRYN

Introduction of microorganisms into the soil is a fundamental problem in application of microbial preparations in agriculture, crop production and ecology. Its effectiveness depends on many factors (i.e. the type and strain of microorganism, the physical and chemical properties of the soil, plant cover, climate and so on), which are not well understood, leading to a high variability of the results of application of microbial preparations. In this article, there is reported the first investigation of survival and sporulation dynamics of Bacillus megaterium 501^rif introduced into sod-podzolic soil, depending on the temperature of the soil, organic matter content and herbicide prometryn, the 2-methylthio-4,6-bis (iso-propylamino)-sim-triazine, application. In laboratory experiments it was found that the optimal conditions for the Bacillus megaterium 501^rif introduced into the soil are achieved at a temperature of 20 °С. After the third day after inoculation the titer of bacteria in the soil increased almost 10 times and remained at that level until the end of the experiment (32 days). B. megaterium 501^rif throughout the experiment was mainly in the form of a physiologically active cells and fits well into the soil microbiom. Under these conditions an additional incorporation into the soil of the organic matter, such as cereal straw and corn flour, leads to 10-100-fold increase of the amount of B. megaterium 501^rif. At 37 °С the total number of B. megaterium 501^rif reduced several times, and stabilized at this level until the end of the experiment. In this case, 100 % of B. megaterium 501^rif revert into spores and are physiologically inactive. The temperature below the minimum for physiological reproduction of B. megaterium (4 °С) inhibits spore formation and leads to a rapid loss of physiologically active bacterial cells introduced into the soil. The total number of bacteria decreases 1000 times within a month. These data lead to the conclusion that the «low-temperature shock» reduces the competitiveness of B. megaterium to the indigenous microflora and its resistance to bactericidal metabolic products of soil biome. It is shown that at the optimum temperature (20 °С) of soil the B. megaterium inoculation and the use of additional organic matter such as straw accelerate the decomposition of herbicide prometryn, can potentially be used in a biotechnology of remediation of the soil, contaminated by herbicide.

Keywords: Bacillus megaterium, sporulation, introduction, soil, temperature, organic matter, prometryn herbicide.

Оформление электронного оттиска