Способ стимуляции роста и развития растений, повышения урожайности и защиты от фитопатогенных грибов в аридной зоне

Авторы патента:

Батаева Юлия Викторовна (RU)

Дзержинская Ирина Станиславовна (RU)

A01N63/02 - сбраживающие материалы или вещества, полученные или экстрагированные из микроорганизмов или животных материалов

Владельцы патента RU 2634387:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Астраханский государственный университет" (RU)

Изобретение относится к биотехнологии и предназначено для стимуляции роста растений, повышения урожайности и защиты от фитопатогенных грибов. Способ предусматривает обработку семян и растений перед высадкой в грунт суспензией цианобактерий Anabaena constricta IPPAS В-2020 в течение 1 часа. Обработку также обеспечивают путем пролива под корень в фазу 2-4 настоящего листа и в фазу цветения и бутонизации. При этом суспензия содержит 5 г. сухой биомассы цианобактерий Anabaena constricta IPPAS В-2020 на 1 л воды. Изобретение позволяет повысить всхожесть семян и урожайность растений и их устойчивость к фитопатогенам. 8 табл., 4 пр.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, сельскохозяйственной микробиологии и биотехнологии и предназначено для стимуляции роста растений, повышения урожайности и защиты от фитопатогенных грибов в аридной зоне.

Самые современные способы повышения урожайности и защиты растений от болезней основаны на использовании микроорганизмов: бактерий, микромицетов и микроводорослей. Микроводоросли и цианобактерии применяют в виде аксеничных или альгологически чистых культур.

Известен Штамм цианобактерий Nostoc muscorum f. linckia (Roth) Born et. Flash 28-1 106 - активный несимбиотический азотфиксатор из коллекции ВНИИ сельскохозяйственной микробиологии для повышения урожайности растений риса [патент РФ №1180366]. Семена риса инокулировались известным штаммом, выращивались в условиях микроделяночного опыта и определялась урожайность растений.

Недостатками известного метода являются:

- узкий спектр свойств цианобактерий - обладает только стимулирующими свойствами;

- использование одного вида растений - рис;

- низкая урожайность, составляющая 18%.

Наиболее близким, по сути, к заявленному изобретению (прототипом) является способ стимуляции развития, роста и продуктивности растений с применением альгологически чистой культуры Chlorella vulgaris [патент РФ №2448453].

Недостатками известного способа являются:

- отсутствие фунгицидной и антиоксидантной активности культуры;

- осложненный периодический пролив растений в течение всего цикла выращивания растений.

Основной задачей изобретения является создание эффективной технологии выращивания растений, обеспечивающей стимуляцию роста и развития, повышение урожайности и защиту от фитопатогенных грибов в аридных условиях.

Техническим результатом от использования изобретения является увеличение всхожести семян, повышение энергии роста, повышение урожайности растений, защита от фитопатогенов, оздоровление растений и почв, обусловленное наличием антиоксидантных свойств цианобактерий в условиях аридного климата.

Технический результат обеспечивается тем, что семена и растения перед высадкой в грунт обрабатывают суспензией цианобактерий Anabaena constricta IPPAS В-2020 с концентрацией 5 г сухой биомассы цианобактерий на 1 л воды в течение 1 ч и обеспечивают пролив под корень в фазу 2-4 настоящего листа и в фазу цветения и бутонизации растений. Альгологически чистая культура цианобактерий Anabaena constricta IPPAS В-2020 выделена с помощью метода накопительных культур из ризосферы древесного растения Ясеня пенсильванского L., произрастающего в аридной зоне на территории Астраханского региона. Культура цианобактерий хранится на среде BG-11. Состав среды: (г/л): K₂HPO₄ - 0,04; MgSO₄⋅7H₂O - 0,075; CaCl₂⋅2Н₂О - 0,036; Na₂CO₃ - 0,02; ЭДТА - 0,001; лимонная кислота - 0,006; железо лимонно-аммиачное-0,006; микроэлементы - 1 мл [Нетрусов, А.И. Практикум по микробиологии [Текст]: учеб. пособие для высших учеб. заведений / А.И. Нетрусов, М.А. Егорова, Л.М. Захарчук [и др.] / Под ред. А.И. Нетрусова. - М.: Академия, 2005. - 352 с.].

Сырую и сухую биомассу цианобактерий для приготовления суспензии получали следующим образом. Цианобактерии Anabaena constricta IPPAS В-2020 культивировали в вихревом биореакторе при температуре 28°С в течение 5 суток при 60 об/мин с люминесцентной лампой (4000 кельвин). Посевной материал вносили в количестве 20% от ее общего объема. За это время происходило максимальное наращивание биомассы - 47 мг/м²/ч сухого вещества. Затем биомассу высушивали в термостате при температуре 37°С до постоянного веса и измельчали.

Культура цианобактерий Anabaena constricta IPPAS В-2020 депонирована в Коллекции культур микроводорослей (IPPAS) Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН под номером IPPAS В-2020. Справка о депонировании прилагается.

Клетки цианобактерий сине-зеленые, цилиндрические, посередине обычно перешнурованные. Ширина клеток 5,0-6,5 мкм; длина клеток 3,0-4,4 мкм, встречается длина 5-7 мкм. Гетероцисты круглые шаровидные, 5-7 мкм в диаметре. Споры неизвестны.

Способ стимуляции роста и развития растений, повышения урожайности и защиты от фитопатогенных грибов с применением цианобактерий апробирован в лаборатории биотехнологий ФГБОУ ВПО «Астраханский государственный университет», полевых экспериментах на открытом грунте на территории технопарка ФГБОУ ВПО «Астраханский государственный университет» п. Начало Астраханской области и на территории Всероссийского научно-исследовательского института орошаемого овощеводства и бахчеводства ФГБНУ ВНИИОБ, г. Камызяк Астраханской области. Ниже приводятся результаты апробации.

Пример 1. Исследование фунгицидных свойств культуры цианобактерий Anabaena constricta IPPAS В-2020.

Фунгицидную активность культуры цианобактерий исследовали с помощью метода лунок на фитопатогенных грибах Fusarium graminearum, Fusarium sporotrichioides, Fusarium culmorum, Fusarium poae, Alternaria tenuissima, Pythium ultimum, предоставленных ГНУ ВНИИ сельскохозяйственной микробиологии Россельхозакадемии. В лунки помещали супензию цианобактерий в концентрации 5 г абсолютно сухой биомассы цианобактерий на 1 л стерильной дистиллированной воды, в качестве контроля вносили дистиллированную воду. Также в опыте использовали водно-спиртовый экстракт цианобактерий в концентрации 100 мг абсолютно сухой биомассы цианобактерий на 1 мл жидкости (разведение спирта с водой 1/1). В качестве контроля использовали разведение спирта с водой 1/1. Опыты проводили в четырех повторностях. В таблице 1 показан диаметр зоны задержки роста грибов цианобактериями.

Анализ полученных данных показал, что спектр зон подавления роста фитопатогенных грибов колеблется в пределах от 6,0 до 33,0 мм. Наибольший диаметр зоны задержки роста гриба отмечен при использовании суспензии цианобактерий по отношению к Fusarium culmorum - 33,0 мм и Fusarium poae - 28,2 мм. Водно-спиртовый экстракт в большей степени подавлял развитие Fusarium sporotrichioides с зоной 27,3 мм (при микроскопировании отмечен лизис мицелия).

Пример 2. Исследование антиоксидантных свойств цианобактерий Anabaena constricta IPPAS В-2020 фотометрическим методом.

Антиоксидантную активность (АОА) определяли методом оценки колориметрии свободных стабильных радикалов, основанном на реакции DPPH ДФПГ (2,2-дифенил-1-пикрилгидразил (C₁₈H₁₂N₅O₆, М=394,33), растворенного в этаноле, с образцом антиоксиданта (АН) по схеме:

DPPH*+АН→DPPH-Н+А*

DPPH (ДФПГ) - тест проводили фотометрическим методом с 0,5 мМ спиртовым раствором DPPH (Sigma-Aldrich) при длине волны 510 нм на спектрофотометре «ПромЭкоЛаб» ПЭ - 5300. Для приготовления рабочих растворов применяли 96% этиловый спирт. Измерения проводили через 60 минут. Для измерения готовили следующие растворы:

- в качестве контроля (без присутствия антиоксиданта): 1500 мкл 96% этилового спирта + 500 мкл 0,5 мМ раствора ДФПГ;

- с присутствием антиоксиданта (исследуемых жидкостей): 1480 мкл 96% этилового спирта + 500 мкл 0,5 мМ раствора ДФПГ + 20 мкл исследуемого вещества;

- с присутствием антиоксиданта (исследуемых жидкостей): 1400 мкл 96% этилового спирта + 500 мкл 0,5 мМ раствора ДФПГ + 100 мкл исследуемого вещества.

Для исследования антиоксидантных свойств цианобактерий готовили следующие растворы:

- культуральную жидкость цианобактерий;

- водный экстракт в концентрации 100 мг абсолютно сухой биомассы цианобактерий на 1 мл воды;

- водно-спиртовый экстракт в концентрации 100 мг абсолютно сухой биомассы цианобактерий на 1 мл жидкости (разведение спирта с водой 1/1). Антиоксидантную активность (I, %) вычисляли по формуле:

I(%)=(А₀-А₁)/А₀×100,

где А₀ - оптическая плотность в контроле,

A₁ - оптическая плотность исследуемых жидкостей.

Данные исследования антиоксидантной активности представлены в таблице 2.

Выраженной антиоксидантной активностью обладает водный экстракт цианобактерий в объеме 20 мкл 39,34%, а также водный и водно-спиртовый экстракты в объеме 100 мкл. Приготовленные исходя из специфичности метода растворы (культуральная жидкость и экстракты) позволили выявить антиоксидантные свойства цианобактерий.

Пример 3. Исследование фитотоксичности и фитостимуляции цианобактерий Anabaena constricta IPPAS В-2020

Фитотоксичность и фитостимулирующие свойства цианобактерий исследовали с помощью теста на семенах кресс-салата согласно ГОСТ 12038-84. Семена кресс-салата помещали в чашки Петри с фильтровальной бумагой и ватой (влажные камеры) в трех повторностях. Предварительно проводили стерилизацию семян, обработав 70% этанолом в течение 3-5 мин, после чего отмывали 3 раза стерильной дистиллированной водой. В каждую камеру помещали 50 семян, которые увлажняли суспензией с концентрацией 5 г абсолютно сухой биомассы цианобактерий на 1 л стерильной дистиллированной воды. Контрольные семена замачивались в стерильной дистиллированной воде. Семена, обработанные суспензией и дистиллированной водой проращивали в течение трех суток в люминостате и температуре 25°С. Результаты представлены в таблице 3.

Всхожесть обработанных семян на 12% больше, чем в контроле. Длина корня при обработке цианобактериями превышает контроль в среднем на 1,4 см. Длина стебля при бактеризации цианобактериями выше на 0,5 см, чем в контроле.

Пример 4. Исследование фитостимулирующей активности цианобактерий Anabaena constricta IPPAS В-2020 в открытом грунте на перце болгарском

Опыты проводили в открытом грунте на территории технопарка ФГБОУ ВПО «Астраханский государственный университет», п. Начало Астраханской области на семенах перца сорта «Калифорнийское чудо». Растения высаживали на 3-рядовых делянках. Расстояние между растениями 40 см. В каждом варианте высаживали 50 растений в трехкратной повторности. Продолжительность опыта 4 месяца. Схема опыта включала варианты: двукратная обработка цианобактериями - бактеризация семян и пролив в фазу 2-4 настоящего листа (без внесения удобрений); контроль - без внесения удобрений. Значение температуры в течение опыта составило от 10 до 40°C.

Для обработки семян и растений перца использовали альгологически чистую культуру цианобактерий вида Anabaena constricta IPPAS В-2020 в виде суспензии (5 г абсолютно сухой биомассы цианобактерий на 1 л стерильной дистиллированной воды). Перед посевом проводили бактеризацию семян, которые выдерживали в течение 1 часа в суспензии с цианобактериями, а контрольные семена - в воде.

В течение опыта на стадии плодоношения замеряли длину корня, высоту растений, массу одного плода, количество плодов и урожайность.

Результаты представлены в таблице 4.

Растения, обработанные суспензий цианобактерий, значительно превышали контрольные по длине корня и высоте растений.

Отмечено ускоренное созревание плодов у обработанных растений на 5-8 дней по сравнению с контролем. Из таблицы 5 видно, что масса одного плода перца и количество плодов при обработке суспензией цианобактерий превышает контрольную массу. Урожайность перца в контроле составила 0,143±0,27 кг/куст, а при обработке суспензией составила 0,272±0,12 кг/куст.

Из таблицы 6 видно, что количество обработанных суспензией цианобактерий растений составило 0%, а в контроле 9%, что подтверждает высокую фунгицидную активность культуры цианобактерий.

Пример 5. Пример способа стимуляции роста и развития, повышения урожайности и защиты от фитопатогенных грибов растений томатов в открытом грунте.

Опыты проводили в открытом грунте на территории Всероссийского научно-исследовательского института орошаемого овощеводства и бахчеводства ФГБНУ ВНИИОБ г. Камызяк Астраханской области на семенах томатов сорта «Дар Заволжья». Растения высаживали в ряды - 10 растений/ряд, расстояние между рядками - 40 см. Расстояние между растениями 40 см. В каждом варианте высаживали 50 растений в трехкратной повторности. Продолжительность опыта 3 месяца. Схема опыта включала варианты: трехкратная обработка цианобактериями - бактеризация семян, пролив в фазу 2-4 настоящего листа, пролив в фазу цветения и бутонизации растений (без внесения удобрений); контроль - без внесения удобрений. Значение температуры в течение опыта составило от 10 до 40°C.

Перед посевом проводили бактеризацию семян томатов, которые выдерживали в течение 1 часа в суспензии с цианобактериями, а контрольные семена - в воде. Для получения суспензии 5 г абсолютно сухой биомассы альгологически чистой культуры цианобактерий вида Anabaena constricta IPPAS В-2020 вносили в 1 л стерильной дистиллированной воды, тщательно перемешивали. В фазу 2-4 настоящего листа и в фазу цветения и бутонизации растений осуществляли пролив под корень в количестве 10-15 мл суспензии на одно растение.

В течение опыта на стадии плодоношения определяли урожайность растений и количество урожайных кустов. Отмечено ускорение плодообразования обработанных растений на 5-8 дней раньше, чем без обработки.

В результате количество урожайных кустов в контроле составило 31,73%, в опыте составило 38,82% (табл. 7). Урожайность томатов в контроле составила 0,31 кг/куст, а при обработке суспензией составила 1,14 кг/куст.

Из таблицы 8 видно, что количество обработанных суспензией цианобактерий растений составило 0%, а в контроле 12%, что подтверждает высокую фунгицидную активность культуры цианобактерий.

Таким образом, заявленный способ обеспечивает стимулирование роста и развития растений, повышение урожайности, защиту от фитопатогенных грибов и оздоровление агрокультур.

Способ стимуляции роста растений, повышения урожайности и защиты от фитопатогенных грибов в аридной зоне, заключающийся в том, что семена и растения перед высадкой в грунт обрабатывают суспензией цианобактерий Anabaena constricta IPPAS В-2020 с концентрацией 5 г сухой биомассы цианобактерий на 1 л воды в течение 1 часа и обеспечивают пролив под корень в фазу 2-4 настоящего листа и в фазу цветения и бутонизации растений.

Изобретение относится к биотехнологии. Штамм актиномицета Streptomyces globisporus К-35/15, обладающий энтомоцидными и акарицидными свойствами, депонирован в Ведомственной Коллекции Полезных Микроорганизмов сельскохозяйственного назначения ФГБНУ ВНИИСХМ под регистрационным номером RCAM 04205 и может быть использован для защиты растений от вредных насекомых - фитофагов, в том числе колорадского жука, паутинных клещей, тлей.

Усовершенствованная работа птицефермы // 2628691

Изобретения относятся к биотехнологии. Предложены композиция, способ улучшения окружающей среды на птицеферме, способ снижения образования аммиака и ингибирования ферментов уреазы, способ снижения уровня патогенных бактерий, способ уничтожения вредителей в подстилке для птицы, способ предотвращения пододерматита у птиц.

Штамм микроорганизмов bacillus megaterium 2-06-ts1 в качестве активатора фотосинтеза и энергии прорастания растений // 2627608

Изобретение относится к биотехнологии и может быть использовано для получения препарата для стимуляции роста растений. Штамм бактерий Bacillus megaterium 2-06-TS1 депонирован во Всероссийской Коллекции Промышленных Микроорганизмов ФГУПГосНИИГенетика под регистрационным номером ВКПМ В-12402.

Штамм бактерий bacillus amyloliquefaciens ops-32 для получения биопрепарата комплексного действия для защиты сельскохозяйственных растений от фитопатогенных грибов, стимуляции их роста и повышения урожайности // 2625977

Изобретение относится к биотехнологии и может быть использовано для защиты растений от фитопатогенных микроорганизмов и для стимуляции их роста и урожайности. Штамм бактерий Bacillus amyloliquefaciens OPS-32, обладающий антагонистической активностью по отношению к фитопатогенным микроорганизмам, депонирован во Всероссийской Коллекции Промышленных Микроорганизмов под регистрационным номером ВКПМ В-12464.

Способ стимулирующей предпосевной обработки семян // 2625955

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Проводят обработку семян раствором, содержащим стимулятор роста растений, в качестве которого используют автолизат дрожжей Saccharomyces cerevisiae при дозе препарата 0,5-4 кг на тонну семян с живыми дрожжевыми клетками пекарских дрожжей при дозе 40-80 г на тонну семян.

Микробиологический препарат для повышения урожайности сельскохозяйственных культур в жидкой форме // 2624047

Изобретение относится к биотехнологии. Микробиологический препарат для повышения урожайности сельскохозяйственных культур состоит из смеси концентрата суспензии штамма Micrococcus luteus ПБТ-1 и концентрата суспензии штамма микроскопического гриба Penicillium sp.

Штамм микроорганизма bacillus cereus 875 ts в качестве средства повышения продуктивности растений // 2624032

Изобретение относится к сельскохозяйственной биотехнологии. Штамм Bacillus cereus 875 TS обладает способностью стимулировать рост растений.

Микробиологический препарат для повышения урожайности сельскохозяйственных культур в жидкой форме // 2623156

Изобретение относится к биотехнологии. Микробиологический препарат для повышения урожайности сельскохозяйственных культур состоит из смеси концентрата бактериальной суспензии штамма Micrococcus luteus ПБТ-1 и концентрата суспензии штамма микроскопического гриба Penicillium sp.

Способ получения препарата внеклеточного метаболита bacillus coagulans и его биологические применения // 2617965

Группа изобретений относится к биотехнологии. Предложены способ получения препарата внеклеточного метаболита пробиотического бактериального штамма Bacillus coagulans MTCC 5856, способы контроля роста и жизнеспособности микробных патогенов, способ ингибирования образования микробной биопленки, а также способ предупреждения дальнейшего накопления биопленки Streptococcus mutans и обусловленного этим снижения рН.

Микробиологический препарат для повышения урожайности сельскохозяйственных культур // 2616284

Изобретение относится к биотехнологии. Микробиологический препарат для повышения урожайности сельскохозяйственных культур состоит из смеси концентрата бактериальной суспензии штамма бактерий Micrococcus luteus ПБТ-1 и концентрата суспензии штамма микроскопического гриба Penicillium sp.

Способ биообезвреживания микотоксинов // 2634914

Изобретение относится к области биологического обезвреживания микотоксинов. Способ основан на применении гексагистидинсодержащей органофосфатгидролазы, проявляющей высокую лактоназную активность с широким спектром действия, которую вводят в виде высокоочищенного растворимого или регидратированного лиофилизованного препарата, или ферментного полиэлектролитического комплекса, или препарата иммобилизованного фермента, или супернатанта клеточного гомогената в реакционную среду, содержащую микотоксины в концентрации до 0,5 г/кг или 0,5 г/л с последующим проведением процесса гидролиза лактона до 95-100%. Предлагаемый способ обезвреживания микотоксинов обеспечивает значительное увеличение скорости эффективного разложения микотоксинов при сокращении необходимого на это времени, позволяет с использованием одного и того же фермента проводить обезвреживание не одного, а нескольких различных микотоксинов, имеющих лактонное кольцо, в том числе и отдельных микотоксинов, патулина и стеригматоцистина, для которых вообще неизвестно аналогичное ферментативное разложение, а также дает возможность применения различных каталитических форм фермента, позволяющих сохранять его стабильность действия в широком диапазоне pH и в средах с разными, в том числе и экстремально высокими и чрезвычайно токсичными, концентрациями микотоксинов. 6 пр.

Способ обработки семени растения // 2646138

Изобретение относится к биотехнологии и сельскому хозяйству. Предложен способ обработки семени растения. На семя наносят инокулят, включающий один или несколько мутированных штаммов Bradyrhizobium japonicum, выбранных из группы, состоящей из штамма NRRL B-50612, штамма NRRL B-50611, штамма NRRL B-50610, штамма NRRL B-50609 и штамма NRRL B-50608. Новые изоляты Bradyrhizobium japonicum стимулируют рост ризобактерий, обладают превосходной переносимостью обезвоживания. Изобретение позволяет усилить общую эффективность роста растений. 67 з.п. ф-лы, 6 ил., 15 табл., 6 пр.

Штамм бактерий pseudomonas fluorescens для защиты растений от фитопатогенных грибов и бактерий и стимуляции роста растений // 2646160

Изобретение относится к микробиологии. Предложен штамм бактерий Pseudomonas fluorescens BS1506 для защиты растений от фитопатогенных грибов и бактерий и стимуляции роста растений. Штамм выделен из ризосферы диких злаков, растущих на территории очистных сооружений г. Пущино. Штамм бактерий Pseudomonas fluorescens депонирован во Всероссийской коллекции микроорганизмов ИБФМ им. Г.К. Скрябина РАН под номером ВКМ B-2955D. Штамм способен подавлять развитие фитопатогенных грибов и бактерий за счет продукции гетероциклических антибиотиков феназин-1-карбоновой кислоты и феназин-1-карбоксамида и стимулировать рост растений за счет повышения биодоступности фосфатов. 4 ил., 5 табл., 7 пр.

Способ получения биофунгицида // 2647569

Изобретение относится к биотехнологии. Способ получения биологических препаратов с фунгицидной активностью предусматривает культивирование штамма бактерий Bacillus amyloliquefaciens (ВКПМ: B-12464) на питательной среде, содержащей в качестве питательной основы отходы или побочные продукты спиртовой или пивоваренной промышленности, такие как послеспиртовая барда нативная или фильтрованная, или продукты переработки послеспиртовой барды по технологиям Dried Distillers Grains и Dried Distillers Grains with Solubles, или сухая, в том числе гранулированная, пивная дробина с добавлением патоки, или гидрола, или мелассы, или солодового экстракта при необходимости, в условиях постоянного перемешивания и аэрации. При этом маточная культура добавляется в стартовый ферментер в количестве 0,1-0,15% от объема питательной среды. Изобретение позволяет повысить урожайность сельскохозяйственных растений. 2 з.п. ф-лы, 2 табл., 2 пр.