Средство для повышения урожайности и защиты растений семейства пасленовых от фитопатогенных грибов

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Средство для повышения урожайности и защиты картофеля от фитопатогенных грибов включает суспензию штамма Bacillus atrophaeus ВКПМ В-11474 с титром вегетативных клеток и спор 1×10⁸ КОЕ/мл, полученную на бобовом отваре. Изобретение позволяет реализовать указанное назначение. 8 табл., 2 пр.

 

Изобретение относится к сельскохозяйственной биотехнологии и растениеводству, в частности к разработкам биологических средств защиты сельскохозяйственных растений от фитопатогенных грибов и повышению их урожайности.

Известен биопрепарат фитоспорин для защиты растений от болезней. Основу биопрепарата фитоспорин составляет штамм бактерий Bacillus subtilis ВНИИСХМ 128 с концентрацией клеток 10⁹-10¹⁰ на 1 мл физраствора в количестве 92-98 об. % и наполнитель в количестве 2-8 об. %. При этом штамм Bacillus subtilis ВНИИСХМ 128 характеризуется антагонистической активностью в отношении фитопатогенных бактерий и грибов, что позволяет использовать его для защиты различных видов сельскохозяйственных, декоративных и древесных растений. Однако антагонистическая активность фитоспорина в отношении фитопатогенных грибов недостаточно высока - зоны подавления роста тест-культур небольшие: для Alternaria alternata - 19-22 мм; Bipolaris species - 11-12 мм; Cladosporium species - 14-16 мм; Fusarium graminearum - 11-13 мм. Биопрепарат оказывает защитное воздействие на растения, при этом не стимулирует рост растений и не улучшает фитосанитарное состояние возделываемых почв (см. патент РФ №2099947, 1997).

Известен препарат для повышения урожая растений и защиты их от болезней, коммерческое название препарата «Альбит». Препарат содержит гидролизат бактерий Pseudomonas aureofaciens ВКМ В-1973Д, гидролизат бактерий Bacillus megaterium, хвойный экстракт, хлорофилло-каротиновую пасту и раствор макро- и микроэлементов. Препарат является средством бактериальной природы для повышения урожая, защиты растений от болезней, повышения устойчивости растений к засухе и другим неблагоприятным факторам среды. Недостатками «Альбита» являются достаточно сложная и многостадийная технология получения препарата, а также многокомпонентный состав препарата (см. патент РФ №2147181, 2000).

Наиболее близким к предлагаемому изобретению, взятым за прототип, является изобретение «Штамм Bacillus atrophaeus ВКПМ-11474, обладающий фунгицидными свойствами и ростостимулирующей активностью». Штамм Bacillus atrophaeus ВКПМ B-11474 выделен из городских почв (культуроземов) Астраханской области путем многоступенчатого отбора по следующим признакам: фунгицидной активности к фитопатогенным грибам; ростстимулирующая активность; отсутствие токсического действия на биологические объекты (см. патент РФ №2570624, 2015).

Недостатками данного изобретения является проявление фунгицидной активности в отношении небольшого спектра фитопатогенных грибов (род Alternaria, Fusarium, Cladosporium, Pythium) и невысокая ростстимулирующая активность. В полевых экспериментах изобретение оказывает недостаточно высокое снижение заболеваемости пасленовых альтернариозом, а также не большое влияние на повышение урожайности культуры.

Техническая задача - разработка средства защиты картофеля от фитопатогенных грибов и повышения урожайности, путем использования суспензии штамма Bacillus atrophaeus ВКПМ В-11474, полученной на бобовом отваре с титром вегетативных клеток и спор 1×10⁸ КОЕ/мл.

Технический результат - защита картофеля от фитопатогенных грибов и повышение урожайности культур.

Он достигается тем, что предлагаемое средство, включающее штамм Bacillus atrophaeus ВКПМ В-11474 (титр вегетативных клеток и спор 1×10⁸ КОЕ/мл), полученный на бобовом отваре, предлагается в качестве средства для защиты картофеля от фитопатогенных грибов и повышения урожайности.

Для получения средства используют суспензию штамма Bacillus atrophaeus ВКПМ В-11474. Для получения посевного материала используют стандартную методику: культуру рассевают в пробирки со скошенной средой ПА, инкубируют в условиях термостата при температуре 28°С в течение 48 ч, затем вносят в пробирки по 5 мл 0,85% раствора NaCl, бактериологической петлей снимают с поверхности агара бактериальную массу, встряхивают в течение 5 минут (см. учебное пособие Т.В. Зимоглядова «Практикум по микробиологии». - М.: Колос, 2007. - 148 с.).

Полученный посевной материал с содержанием клеток и спор 1×10⁸ КОЕ/мл вносят в жидкую питательную среду и выращивают при температуре 28°С в течение 48 ч при равномерном перемешивании и аэрации. В качестве питательной среды используют дешевую среду - бобовый отвар следующего состава (г/л): бобы - 50 г; вода - 1000 мл; рН -7,0±0,2. Полученную по данной схеме суспензию используют в качестве предлагаемого средства.

Жидкая форма средства имеет ряд преимуществ по сравнению с сухой формой: отсутствие в значительных энергетических затратах и использовании сложной технологии получения, сохранение биологической активности действующего начала в процессе приготовления средства, простота применения.

Изобретение поясняется нижеприведенными примерами.

Пример 1. Фунгицидная активность предлагаемого средства.

Фунгицидную активность в отношении тест-объектов фитопатогенных грибов определяют методом диффузии в агар с использованием лунок. В качестве тест-объектов используют фитопатогенные грибы, являющиеся возбудителями различных заболеваний сельскохозяйственных культур: Alternaria species 1, Alternaria species 2, Alternaria tenuissima, Bipolaris species 2, Bipolaris species 4, Fusarium graminearum, Fusarium culmorum, Fusarium sporotrichoides 35108, Fusarium sporotrichoides 88508, Fusarium oxysporum, Fusarium poae 50201, Fusarium poae 78105, Cladosporium species, Cochliobolus sativus, Phytium ultimum, Phoma sp. Культуры фитопатогенных грибов поддерживают на агаризованной среде Чапека при 24°С и хранят в коллекции научно-исследовательской лаборатории микробиологического мониторинга ФГБОУ ВО АГТУ.

Для получения суспензии тест-объектов мицелиальную культуру выращивают газоном на поверхности чашки Петри с агаризованной средой Чапека в течение 14 суток. Выросшую спорово-мицелиальную массу берут с поверхности среды бактериологической петлей и вносят в пробирку с 9 мл стерильной дистиллированной воды. 0,5 мл полученной суспензии вносят в стерильные чашки Петри, после чего добавляют остуженный до 40-45°С бобовый агар. После того как среда застыла, стерильным пробочным сверлом вырезают лунки. В лунки вносят предлагаемое средство на основе Bacillus atrophaeus ВКПМ В-11474 (титр клеток 10⁸ КОЕ/мл), нарощенного на бобовом отваре. В центральную лунку вносят 0,1 мл физраствора. Данная лунка является контролем эксперимента. Чашки Петри инкубируют в термостате при 24°С в течение 7 суток (см. методические указания И.С. Дзержинская «Методы выделения, исследования и определения антибиотической активности микроорганизмов, обладающих антагонистическими свойствами». - Астрахань: Изд-во АГТУ, 2005. - 76 с.).

В зоне около контрольной лунки (контроль) наблюдался интенсивный рост мицелия тест-объектов во всех чашках Петри, что говорит о достоверности эксперимента. Возле лунок с внесением средства наблюдалось полное отсутствие роста тест-объектов в зоне ингибирования. Формирующийся мицелий плесневых грибов отличался ярко выраженными морфологическими видоизменениями: наблюдалось ограничение развития ростковых трубок с образованием на кончиках растущих гиф плесневых грибов сферопластоподобных структур. Нарушения в развитии гиф приводили к образованию излишне разветвленного, септированного, часто вакуолизированного мицелия, напоминающего нитку бусин.

Оценку уровня фунгицидной активности осуществляли по зонам ингибирования (диаметр стерильных зон в мм) в мицелиальном газоне, образующимся вокруг лунок. Спектр подавляемых фитопатогенных грибов и уровень фунгицидной активности предлагаемого средства представлен в таблице 1.

Вышеприведенные данные свидетельствуют о высокой фунгицидной активности предлагаемого средства. Предлагаемое средство оказывает более активное фунгицидное действие на ряд фитопатогенных грибов: Alternaria species 1 (34 мм), Fusarium graminearum (28 мм), Fusarium culmorum (31 мм), Cladosporium species (42 мм) по сравнению с прототипом.

Предлагаемое средство оказывает фунгицидную активность на более широкий спектр фитопатогенных грибов. Максимальное фунгицидное действие средство оказывает на фитопатогенные грибы следующих родов: Fusarium (Fusarium poae - 15 мм; Fusarium sporotrichoides - 34 мм) - возбудителя фузариоза, увядания и корневой гнили картофеля, огурцов, томатов, риса, зерновых, бобовых; Bipolaris (Bipolaris species - 32 мм) - возбудителя корневой гнили различных сельскохозяйственных культур; Alternaria (Alternaria tenuissima - 31 мм) - возбудителя альтернариоза картофеля, томата, капусты и яблони, корневой гнили картофеля, огурцов, зерновых, пятнистости листьев, черни колоса; Cochliobolus (Cochliobolus sativus - 28 мм) - возбудителя корневой гнили картофеля, огурцов, перца, томата, бобовых, зерновых; Phoma (Phoma sp. - 25 мм) -возбудителя фомоза, ржавчины, пятнистости картофеля, томатов, перца, баклажана.

Пример 2. Влияние предлагаемого средства на урожайность картофеля и снижение зараженности альтернариозом.

Полевые испытания предлагаемого средства проводили на картофеле летнего срока посадки сорта «Роко» на полях ООО «Надежда-2» Камызякского района Астраханской области, по общепринятой методике полевых и вегетационных опытов (см. методические указания Б.А. Доспехов «Методика полевого опыта». - М.: Агропромиздат, 1985. - 351 с.).

Проводилась предварительная обработка почвы путем зяблевой вспашки на глубину 22-25 см. Картофель высаживали по схеме 140×20 см, размер учетной делянки - 25 м², размещение рядовое, последовательное, количество повторений - 4, орошение капельное. Уход за посадками заключался в регулярных ежедневных поливах с поливной нормой от 10-15 м³/га в начальный период вегетации с постепенным увеличением до 40 м³/га. На опытном участке за вегетацию проведено 3 междурядных обработки с окучиванием, две ручные прополки.

Все исследования проводились по следующей схеме (таблица 2):

Учет всхожести, проведенный после появления единичных всходов, показал, что обработка предлагаемым средством не оказала отрицательного влияния на всхожесть клубней картофеля, основные фазы развития растений картофеля наступали в одни и те же сроки. Применение средства не оказало отрицательного влияния на рост и развитие растений картофеля, о чем свидетельствуют данные биометрических измерений, проведенных в фазу бутонизации и клубнеобразования. К моменту созревания клубней, их количество и масса во всех изучаемых вариантах были выше показателей контрольного варианта (таблица 3).

Наиболее эффективным видом обработки предлагаемым средством является опрыскивание и двойной пролив под корень растений. Данный вид обработки максимально стимулирует рост картофеля, приводит к увеличению количества и массы клубней.

Применение предлагаемого средства повлияло на снижение развития возбудителя альтернариоза (род Alternaria) на картофеле (таблица 4).

Примечание: Р - распространенность болезни; R - развитие болезни; БЭ - биологическая эффективность против заболевания.

Положительное влияние предлагаемого средства на снижение развития альтернариоза отмечалось на протяжении всего периода исследований. Более эффективно сдерживалось развитие болезни в случае с применением предлагаемого средства и двукратным опрыскиванием растений, показатели биологической эффективности самые высокие: 63,5% во время первого учета, 52,9% во время клубнеобразования и 21,6% во время созревания клубней. Во время созревания клубней эффективность препарата снижается.

Значительное сдерживание развития альтернариоза на картофеле под влиянием предлагаемого средства повысило урожайность картофеля (таблица 5)

Применение предлагаемого средства существенно повысило урожайность картофеля: на 38,9% произошло увеличение урожайности в случае опрыскивания и двойного пролива средством. В результате использования предлагаемого средства произошло увеличение содержания в урожае продовольственных (на 62,1%) и семенных клубней (на 46,2%), а также значительно сократилось количество больных клубней (до 0 %). Использование предлагаемого средства отразилось и на качестве клубней. Под действием средства возросло содержание в клубнях сухого вещества (11,5%), суммы сахаров (21,6%) и крахмала (17,6%).

Преимуществом предлагаемого средства по сравнению с прототипом являются более высокие значения снижения заболеваемости растений альтернариозом и повышения урожайности растений. Сравнение хозяйственно важных показателей, полученных при апробации прототипа и предлагаемого средства представлено в таблице 6.

Экспериментально доказано, что предлагаемое средство снижает заболеваемость картофеля на 63,5%; рассматриваемый прототип снижает заболеваемость томатов альтернариозом на 56,9%. Урожайность картофеля повышается на 38,9%, прототип повышает урожайность на 17,2%.

Пример 3. Влияния предлагаемого средства на фитосанитарное состояние возделываемых почв.

Влияние предлагаемого средства на фитосанитарное состояние возделываемых почв определяли путем изучения влияния на микобиоту почв при выращивании картофеля летнего срока посадки сорта «Роко» и зараженность клубней картофеля плесневыми грибами. Почва перед посадкой картофеля обрабатывалась согласно предложенной схеме. Образцы почв для исследования отбирали в двух почвенных горизонтах (0-20 см и 20-40 см), после чего проводилось исследование состава почвенной микобиоты. Численность выделенных плесневых грибов в исследуемой почве представлена в таблице 7.

Тройная обработка (опрыскивание и двойной пролив) наиболее эффективно воздействует на уменьшение численности плесневых грибов в исследуемой почве по сравнению с другими вариантами обработки. Уменьшение численности всех трофических групп микроорганизмов в варианте тройной обработки свидетельствует о положительном действии средства на фитосанитарное состояние возделываемых почв. В ходе эксперимента выделены плесневые грибы родов Alternaria, Aspergillus, Doratomyces, Gliocladium, Mucor, Penicillium, и Trichoderma. Выделенные плесневые грибы не фитотоксичны и не оказывают угнетающего действия на растения.

При исследовании зараженности клубней картофеля плесневыми грибами установлено уменьшение численности всех трофических групп микроорганизмов (таблица 8).

Установлено, что вариант обработки исследуемой почвы - опрыскивание почвы и двойной пролив оказывает значительное влияние на численность плесневых грибов на клубнях картофеля.

Уменьшение численности всех трофических групп микроорганизмов свидетельствует о положительном действии средства, что имеет значительный эффект для хранения картофеля. В ходе эксперимента выделены плесневые грибы родов Alternaria, Aspergillus, Mucor, Penicillium и Trichoderma. Выделенные плесневые грибы не оказывают угнетающего действия на растения и не фитотоксичны.

Преимуществом предлагаемого средства является исследование влияния средства на фитосанитарное состояние возделываемых почв. Применение средства уменьшает численность всех трофических групп микроорганизмов в варианте тройной обработки (опрыскивание почвы и двойной пролив).

Предлагаемое средство позволяет защитить картофель от фитопатогенных грибов, повысить их урожайность и улучшить фитосанитарное состояние почв.

Источники информации

1. Патент РФ №2099947, 1997.

2. Патент РФ №2147181, 2000.

3. Зимоглядова Т.В. «Практикум по микробиологии». - М.: Колос, 2007. - 148 с.

4. Дзержинская И.С.«Методы выделения, исследования и определения антибиотической активности микроорганизмов, обладающих антагонистическими свойствами». - Астрахань: Изд-во АГТУ, 2005. - 76 с.

5. Доспехов Б.А. «Методика полевого опыта». - М.: Агропромиздат, 1985. - 351 с.

6. Патент РФ №2570624, 2015 (прототип).

Средство для повышения урожайности и защиты картофеля от фитопатогенных грибов, включающее суспензию штамма Bacillus atrophaeus ВКПМ В-11474 с титром вегетативных клеток и спор 1×10⁸ КОЕ/мл, полученную на бобовом отваре.