Штамм бактерий azotobacter chroococcum 5 v(e), используемый для получения азотфиксирующего удобрения для зерновых и кормовых культур

Изобретение относится к микробиологии и может быть использовано в сельском хозяйстве при производстве азотфиксирующих удобрений для улучшения азотного питания растений. Штамм бактерий Azotobacter chroococcum 5 V(e) выделен из светло-серой лесной почвы поселка Раифа Зеленодольского района Республики Татарстан и депонирован в ВКПМ под номером В-10387. Штамм синтезирует витамины группы В и индолил-3-уксусную кислоту. Штамм обладает азотфиксирующей активностью 515,7 нМ N2/мл·ч. Изобретение позволяет повысить урожайность зерновых и кормовых сельскохозяйственных культур. 13 табл., 4 пр.

 

Изобретение относится к микробиологии и может быть использовано в сельском хозяйстве, а именно при производстве бактериальных удобрений для улучшения азотного питания растений.

Для улучшения азотного питания растений недостаточно вводить в почву соединения азота. Необходимо повысить эффективность потребления азота растением. Для этого давно применяют взаимодействие микроорганизма, производящего азот в форме, приемлемой для растений, и клеток корней растений.

Так, известны штаммы бактерий Azotobacter chroococcum, позволяющие улучшить азотное питание томатов (патент №2076088 RU), огурцы (патент №2074157 RU), ячменя (авторское удостоверение №1316189 SU). Приведенные штаммы выделены из ризосферы или ризопланы объекта повышения азотного питания, и их недостатком является узкое действие.

Известен штамм бактерий Azotobacter chroococcum B35 (патент №2074159 RU), который может быть использован при получении бактериальных удобрений под зеленые культуры, такие как салат, сельдерей, петрушка и др. При его использовании в удобрении снижается уровень нитратов в почве. Недостатком является то, что штамм также выделен из ризосферы томата Lycopersicon esculentum и может быть плохо приспособлен к выживанию в климатических и биологических условиях, отличных от области происхождения томата Lycopersicon esculentum.

Наиболее близким аналогом является штамм бактерий Azotobacter chroococcum для получения препарата, применяемого в растениеводстве (патент №1703634 SU), обладающего широким спектром подавления фитопатогенных грибов, а также способностью к синтезу индолил-3-уксусную кислоту (ИУК). Этот штамм выделен из серозема.

Целью изобретения является получение штамма бактерий для азотфиксирующего удобрения, обладающего действием на широкий круг зерновых и кормовых растений, а также обладающего высокой устойчивостью к внешним условиям.

Цель достигается за счет использования штамма бактерий Azotobacter chroococcum 5 V(e). Штамм найден в естественных условиях, выделен из светло-серой лесной почвы поселка Раифа Зеленодольского района Республики Татарстан.

Культура идентифицирована до вида с помощью анализа 16S РНК во Всероссийской Коллекции Промышленных Микроорганизмов (ФГУП ГосНИИгенетики), где зарегистрирована за №В-10387.

Культурально-морфологические особенности штамма: Величина клеток 5-суточной культуры на среде Эшби около (0,7-1,7)×(3,0-3,6) мкм. Клетки крупные, округлые, одиночные или соединенные попарно, неподвижные, грамотрицательные. На среде Эшби образуют колонии средних размеров (5 мм). На 5-е сутки колонии блестящие, светло-бежевого цвета, круглые с фестончатыми краями и гладкой поверхностью, выпуклые, по структуре - однородные.

Активность (продуктивность) штамма, другие производственные показатели: Нитрогеназная активность штамма 515,7 нМ N2/мл·ч; способен синтезировать и выделять в среду витамины группы В (мг/л): биотин (В7) - 1,2, пиридоксин (В6) - 1,31, тиамин (В1) - 2,1, пантотеновую кислоту (В3) - 1,2, а также индолил-3-уксусную кислоту (ИУК) - 77,5 (Максимальное накопление происходит на 4 сутки).

Оптимальной температурой роста штамма Azotobacter chroococcum 5 V(e) является 25-30°C. Пределы pH для его роста 5,5-8,5, оптимум 7,0-7,5.

Для инокуляции использовали 4-суточную культуру, выращенную на жидкой среде Эшби (среда Эшби (г/л): K2HPO4 - 0,2; MgSO4 - 0,2; NaCl - 0,2; KH2PO4 (или K2SO4) - 0,1; CaCO3 - 5,0; сахароза - 20,0; вода водопроводная - 1000 мл [Колешко О.И. Экология микроорганизмов почвы. Лабораторный практикум. - Минск: Высшая школа, 1981. - 175 с.]. По истечении 4-х суток с помощью светового микроскопа осуществляли подсчет клеток в камере Горяева - определяли титр, который должен быть 2,0·109-8,0·109 кл./мл.

Способ, условия и состав сред для длительного хранения штамма: Штамм может храниться без потери полезных свойств при температуре +4-6°C (в холодильнике) на косяках с агаризованной средой Эшби.

Способ, условия и состав сред для размножения штамма: Среда Эшби - 0,02% K2HPO4, 0,02% MgSO4, 0,02% NaCl, 0,01% KH2PO4, 0,5% CaCO3, 2% маннит, 2% агар.

Оптимальные условия и состав среды для ферментации: Среда Бэрка - 0,064% K2HPO4, 0,02% MgSO4, 0,02% NaCl, 0,016% KH2PO4, 2% сахароза, 0,005% CaSO4·2H2O, 0,0001% NaMoO4, 0,0003% FeSO4.

Штамм Azotobacter chroococcum 5 V(e) обладает способностью прикрепляться к поверхности корней различных сельскохозяйственных культур, где размножается и функционирует в течение 5-6 месяцев после инокуляции.

Использование заявляемого штамма Azotobacter chroococcum 5 V(e) позволяет значительно повысить урожайность различных сельскохозяйственных культур. К тому же и время жизнедеятельности этого штамма (и, следовательно, продолжительность воздействия бактериального удобрения) не менее 5 мес.

У выделенного штамма Azotobacter chroococcum 5 V(e) определена азотфиксирующая активность (515,7 нМ N2/мл·ч). Выделенный штамм может быть отнесен к высокоактивным, так как величина ацетиленредукции у него выше 150 нМ N2/мл·ч (Садыков Б.Ф., Умаров М.М. Продуктивность азотфиксации в филосфере растений // Микробиология. - 1980. - Т.49. - Вып.6. - С.998-1002).

Предлагаемый штамм способен синтезировать витамины группы В и индолил-3-уксусную кислоту (ИУК).

Наибольшая способность продуцировать физиологически активные соединения установлена для него на 4 сутки ((мг/л): биотин (B7) - 1,2, пиридоксин (В6) - 1,9, тиамин (B1) - 2,1, пантотеновую кислоту (В3) - 1,2, а также индолил-3-уксусную кислоту (ИУК) - 107,5). Эти витамины играют важную роль в процессах обмена азотистых веществ. Известно, что гетероауксин оказывает стимулирующее действие в пределах концентраций 17,5-140,0 мг/л (Гуськов А.В., Земская В.А. Изменения ауксиноксидазной активности в укореняющихся черенках фасоли под действием ИУК и 2,4-Д // Физиология растений. - 1985. - Т.32, вып.6. - С.1137-1143). Следовательно, предлагаемый штамм может быть использован для производства ростстимулирующего препарата.

Также штамм хорошо культивируется в недорогих питательных средах, что уменьшает затраты на производство удобрений на основе этого штамма.

Известно, что хорошее качество посевного материала, высокая энергия прорастания семян и дружный рост всходов - важные условия, обеспечивающие в дальнейшем получение высоких урожаев. Результаты тестов, показывающих эффективность предлагаемого штамма, приведены в примерах.

Для всех примеров семена тестовых культур обрабатывались суспензией Azotobacter chroococcum 5 V(e) в течение 1 ч при 28°C (титр клеток 109).

При изучении влияния суспензии Azotobacter chroococcum 5 V(e) на развитие проростков тестовых культур, их длину и биомассу установлено его ростстимулирующее действие (табл.1-5).

Пример 1.

Суспензией Azotobacter chroococcum 5 V(e) обрабатывались семена пшеницы, ржи, проса, кукурузы. Получено увеличение энергии прорастания семян на 5-30% в зависимости от культуры по сравнению с необработанными семенами. Данные представлены в таблице 1.

Пример 2.

Суспензией Azotobacter chroococcum 5 V(e) обрабатывались семена пшеницы, ржи, проса, кукурузы. Получено значительное увеличение длины корешков (от 20% до 80% на 10 сутки), что очень важно, так как корни обеспечивают растение различными питательными элементами, в том числе минеральными (табл.2-3).

Развитие корешков способствовало активному росту проростков тестовых растений (табл.4-5).

Таким образом, полученные данные позволяют рекомендовать для предпосевной обработки семян зерновых и кормовых культур штамм Azotobacter chroococcum 5 V(e), обладающий полифункциональным положительным действием на растения.

Пример 3.

Исследования были продолжены в вегетационных опытах с яровой пшеницей (табл.6-8), где установлена высокая отзывчивость тестовых растений на обработку семян суспензией Azotobacter chroococcum 5 V(e).

Пример 4.

Были проведены вегетационные опыты с кукурузой, также показавшие высокую эффективность обработку семян суспензией Azotobacter chroococcum 5 V(e) (табл.9-13).

Таблица 1
Влияние Azotobacter chroococcum 5 V(e) на энергию прорастания семян различных сельскохозяйственных культур
Культура Контроль Azotobacter chroococcum 5V(e) % к контролю
Зерновые
Пшеница 72 88 +22,2
Рожь 82 86 +4,9
Просо 90 96 +6,7
Кормовые
Кукуруза 72 94 +30,6
Таблица 2
Влияние Azotobacter chroococcum 5 V(e) на длину корешков различных сельскохозяйственных культур
Культура Контроль Azotobacter chroococcum 5V(e) % к контролю
Зерновые
Пшеница 9,2 16,7 +81,5
Рожь 10,3 17,4 +68,9
Просо 4,3 6,4 +48,8
Кормовые
Кукуруза 17,8 21,4 +20,2
Таблица 3
Влияние Azotobacter chroococcum 5 V(e) на биомассу корешков различных сельскохозяйственных культур
Культура Контроль Azotobacter chroococcum 5V(e) % к контролю
Зерновые
Пшеница 0,0055 0,0075 +36,4
Рожь 0,0078 0,0103 +32,1
Просо 0,0003 0,0004 +33,3
Кормовые
Кукуруза 0,0232 0,0297 +28,0
Таблица 4
Влияние Azotobacter chroococcum 5 V(e) на длину проростков различных сельскохозяйственных культур
Культура Контроль Azotobacter chroococcum 5V(e) % к контролю
Зерновые
Пшеница 10,6 12,4 +17,0
Рожь 12,0 14,9 +24,2
Просо 7,8 8,9 +14,1
Кормовые
Кукуруза 9,0 13,9 +54,4
Таблица 5
Влияние Azotobacter chroococcum 5 V(e) на биомассу проростков различных сельскохозяйственных культур
Культура Контроль Azotobacter chroococcum 5V(e) % к контролю
Зерновые
Пшеница 0,0103 0,0127 +23,3
Рожь 0,0118 0,0130 +10,2
Просо 0,0014 0,0018 +28,6
Кормовые
Кукуруза 0,0574 0,0593 +3,3
Таблица 6
Влияние Azotobacter chroococcum 5 V(e) на урожай зерна яровой пшеницы (вегетационный опыт)
№ п/п Вариант Урожайность, г/сосуд % к контролю
1 Контроль без удобрений 7,6 -
2 Azotobacter chroococcum 5V(e) 8,2 +7,9
Таблица 7
Влияние Azotobacter chroococcum 5 V(e) на вес соломы яровой пшеницы (вегетационный опыт)
№ п/п Вариант Вес соломы, г/сосуд % к контролю
1 Контроль без удобрений 16,1 -
2 Azotobacter chroococcum 5V(e) 18,5 +14,9
Таблица 8
Влияние Azotobacter chroococcum 5 V(e) на качество зерна яровой пшеницы (вегетационный опыт)
№ п/п Вариант Содержание белка, % % к контролю
1 Контроль без удобрений 11,3 -
2 Azotobacter chroococcum 5V(e) 12,5 +10,6
Таблица 9
Влияние Azotobacler chroococcum 5 V(c) на содержание в почве фосфора, калия, нитратного (N-NО3) и аммиачного (N-NH4) азота в фазе семи листьев кукурузы (вегетационный опыт)
№ п/п Вариант Содержание, мг/кг почвы
P2O5 K2O N-NO3 N-NH4 N-NO3 + N-NH4
1 Контроль без удобрений 1065 915 386 6,9 392,9
2 Azotobacler chroococcum 5 V(e) 1658
(+55,7%)
920
(+0,6%)
397
(+2,8%)
7,1
(+2,9%)
404,1
(+2,9%)
Примечание: (+55,7%) - % к контролю
Таблица 10
Влияние Azotobacter chroococcum 5 V(e) на площадь листовой поверхности растений кукурузы
№ п/п Вариант Площадь листовой поверхности одного растения, см2 % к контролю
1 Контроль без удобрений 1180 -
2 Azotobacter chroococcum 5 V(e) 1493 +26,5
Таблица 11
Влияние Azotobacter chroococcum 5 V(e) на урожай зеленой массы кукурузы
№ п/п Вариант Урожайность, г/сосуд % к контролю
1 Контроль без удобрений 200,0 -
2 Azotobacter chroococcum 5 V(e) 232,3 +16,2
Таблица 12
Влияние Azotobacter chroococcum 5 V(e) па структуру урожая кукурузы
№п/п Вариант Вес зеленой массы кукурузы, г/сосуд В том числе вес зерна, г/сосуд
вес стебля вес листьев вес початка
1 Контроль без удобрений 118 29,0 53,0 6,8
2 Azotobacter chroococcum 5V(e) 127
(+7,6%)
32,0
(+10,3%)
72,6
(+37,0%)
7,1
(+4,4%)
Примечание: (+7,6%) - % к контролю
Таблица 13
Влияние Azotobacter chroococcum 5 V(e) на микробную биомассу в ризосфере кукурузы во время уборки
№ п/п Вариант Cmic, мг/100 г·ч % к контролю
1 Контроль без удобрений 30,6 -
2 Azotobacter chroococcum 5 V(e) 56,8 +85,6

Штамм бактерий Azotobacter chroococcum 5 V(e), депонированный во Всероссийской Коллекции Промышленных Микроорганизмов (ВКПМ) ФГУП «ГосНИИГенетика» под № В-10387, используемый для получения азотфиксирующего удобрения для зерновых и кормовых культур.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области микробиологии, касается нового штамма GH-1/2008 Gluconacetobacter hansenii и может быть использовано в медицине, в пищевой и фармацевтической промышленностях.
Изобретение относится к биотехнологии и может быть использовано для сокращения сроков постановки диагноза. .
Изобретение относится к биотехнологии и молочной промышленности и предназначено для производства кисломолочных продуктов и бактериальных препаратов. .
Изобретение относится к биотехнологии и молочной промышленности. .
Изобретение относится к биотехнологии и молочной промышленности и предназначено для производства кисломолочных продуктов и бактериальных препаратов. .
Изобретение относится к биотехнологии и молочной промышленности и предназначено для производства кисломолочных продуктов и бактериальных препаратов. .
Изобретение относится к биохимии, в частности к защите растений от возбудителей заболеваний. .

Изобретение относится к получению композиций, содержащих коллоидные наносеребро и/или нанозолото. .

Изобретение относится к области молекулярной биологии и микробиологии. .

Изобретение относится к препаративным формам для хранения посевного бактериального материала, питательным средам и способам получения биомасс рекомбинантных штаммов бактерий E.coli, содержащих плазмидные ДНК, кодирующие биосинтез белка TBI, и может быть использовано в биотехнологии и микробиологии.
Изобретение относится к сельскому хозяйству. .
Изобретение относится к сельскому хозяйству. .
Изобретение относится к сельскому хозяйству и переработке отходов пищевых производств и может быть использовано для улучшения питания сельскохозяйственных культур, защиты растений от фитопатогенных микроорганизмов, уменьшения потерь сельхозпродукции при хранении и утилизации отходов сахарного производства.
Изобретение относится к области биотехнологии, а именно к способам утилизации бытовых отходов. .
Изобретение относится к области экологии и может быть использовано при утилизации осадков сточных вод, образующихся на городских станциях аэрации. .
Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при переработке навоза крупного рогатого скота. .
Изобретение относится к биоконверсии отходов птицеводческих хозяйств и может быть использовано для получения экологически чистого эффективного удобрения под сельскохозяйственные культуры.
Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при переработке органических отходов, в частности навоза и торфа, с получением органического удобрения.
Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при производстве почвогрунтов и удобрений на основе биогумуса

Изобретение относится к микробиологии и может быть использовано в сельском хозяйстве при производстве азотфиксирующих удобрений для улучшения азотного питания растений

Наверх