Средство для повышения холодоустойчивости и продуктивности растений
AGENT FOR INCREASING COLD RESISTANCE AND PRODUCTIVITY OF PLANTS

Изобретение относится к сельскохозяйственной биотехнологии, в частности к штамму микроорганизмов для получения средства, используемого для повышения холодоустойчивости и продуктивности растений.
Сельскохозяйственные культуры подвергаются действию поздних весенних заморозков и частых понижений температуры, вследствие которых продуктивность растений снижается до 50% (Коровин А.И. Общие закономерности влияния низких температур почвы и заморозков в начале вегетации на минеральное питание и эффективность удобрений // Устойчивость растений к низким положительным температурам и заморозкам и пути ее повышения. М., 1969. С. 144-152). Это происходит в основном из-за нарушения физиологических процессов на уровне клетки и растения в целом (Зауралов О.А., Лукаткин А.С. Тканевые и клеточные аспекты холодоустойчивости и холодового повреждения теплолюбивых растений // Успехи современной биологии. 1996. Т. 116. Вып. 4. С. 418-431).
Применяются различные способы повышения холодоустойчивости растений: оптимизация минерального питания, закаливание растений и семян, обработка посевов и семян веществами, повышающими их холодоустойчивость. Известно замачивание семян и обработка посевов микроэлементами (марганец, молибден) и регуляторами роста - аауксины, гиббереллины, ретарданты (Деева В.П. Роль физиологически активных веществ в регуляции адаптивных реакций отдельных генотипов к неблагоприятным факторам среды // Регуляторы роста и развития растений. Киев. 1989. С. 214). Недостатками являются ограниченный масштаб их производства и дороговизна.
Известен препарат цитокининового типа Кинетин, который повышает холодоустойчивость растений (Зауралов О.А. Определение эффективности регуляторов роста для повышения холодоустойчивости теплолюбивых растений // Агрохимия. 1997. 2). Недостатками являются низкая растворимость в воде, высокие концентрации, используемые при обработке, высокая стоимость.
Выявлено, что вещества общей формулы
предлагается использовать как средство для регулирования роста растений (патент СССР 555824, кл. A01N 5/00: A01N 9/20, 27.06.1977).
Известно применение водного раствора дропп - N-фенил-N'-(1,2,3-тиадиазолил-5)-мочевины - для повышения урожайности ягодных культур. По этому методу растения малины и винограда обрабатывают в фазу цветения препаратом дропп в концентрации 0,001-0,025% до полного смачивания (а.с. СССР 1323073, кл. A01N 47/36, 15.07.1987).
Известен способ подготовки маточных растений плодовых и ягодных культур к черенкованию с использованием дефолианта дроппа - N-(1,2,3-тиадиазолил-5-)-N-фенилмочевины - в концентрации 0,005-0,01%. Благодаря использованию водного раствора этого препарата повышался выход укореняющихся черенков и улучшалось их качество. Это увеличивало выход посадочного материала с единицы площади питомника и культивационного сооружения (а.с.1371674, кл. A01N 47/36, 04.03.1985).
Известен средство для повышения холодоустойчивосьти растений - тидиазурона |N-фенил-N'-(1,2,3-тиадиазол-5-ил)мочевина] формулы (патент 2195809).
Современное высокоэффективное растениеводство заинтересованно в поиске препаратов биологического и, в частности, микробиологического происхождения для интенсификации производства без использования химических средств защиты растений и удобрений с целью получения экологически чистой продукции и уменьшения вредного влияния на окружающую среду.
Задачей изобретения является использование штамма микроорганизма, выделенного из многолетнемерзлых пород, в сельском хозяйстве в качестве фитостимулятора растений для повышения всхожести, энергии прорастания, холодостойкости и морфометрических параметров, после предпосевной обработки семян.
Указанная задача решается тем, что в качестве фитостимулятора растений берется выделенный из образцов многолетнемерзлых пород галоценового периода штамм бактерий Bacillus cereus 9-08-СН9.
Штамм Bacillus cereus 9-08-СН9 идентифицирован и депонирован во Всероссийской Коллекции Промышленных Микроорганизмов ФГУПГосНИИГенетика за №В-12401 (копия справки о депонировании прилагается). Штамм Bacillus cereus 9-08-СН9 выделен из многолетнемерзлых пород (серого ожелезненного песка ниже торфяного горизонта, глубина места отбора пробы 2 м ниже берегового растительного покрова) правого берега реки Чара на 9 км выше по течению реки от поселка Новая Чара (Читинская обл.), координаты: N560 45, 688', Е 1180 11, 440'.
Штамм Bacillus cereus 9-08-СН9 характеризуется следующими культурально-морфологическими и физиолого-биохимическими признаками.
Культурально-морфологические особенности штамма Bacillus cereus 9-08-СН9. Колонии на ГРМ-агаре матовые, шероховатые, мелкие, с неровным краем. Грамположительные палочки имеют центральное расположение споры.
Условия и состав сред для выращивания штамма Bacillus cereus 9-08-СН9. Культивирование указанного штамма осуществляют в термостате посевом клеток бактерий штрихом в стандартные пробирки на скошенный питательный агар для культивирования микроорганизмов (ГРМ-агар (г.Оболенск. ТУ 9398-020-78095326-2006)) или питательный агар для культивирования широкого спектра микроорганизмов (ООО «НПЦ «Биокомпас-С», г. Углич, ТУ 9385-001-64786015-2012)) в аэробных условиях, в термостате при t° от +25 до +36°С 18-24 часа. Все работы по культивированию осуществляют при соблюдении стерильности.
Физиолого-биохимические особенности штамма Bacillus cereus 9-08-СН9: каталаза+, оксидаза+, рост на ЖСА+, лецитиназа-, желатиназа-, кровяной агар+, гемолиз+, МПБ+, МПА+, анаэробный рост-, рост на цитратной среде+. глюкоза K+, арабиноза К+, ксилоза К+, крахмал-, казеин+, восстановление нитратов+, сероводород-, индол-.
Чувствительность к антибиотикам штамма Bacillus cereus 9-08-СН9 №В-12401. Заявляемый штамм чувствителен к пенициллину, эритромицину, налидиксовой кислоте, линкомицину, устойчив к стрептомицину.
Срок хранения высеянного в пробирки на питательную среду штамма Bacillus cereus 9-08-СН9 №В-12401 в холодильнике (2°С-5°С) 2 месяца.
Штамм бактерий Bacillus cereus 9-08-СН9 №В-12401 не является зоопатогенным или фитопатогенным.
Штамм бактерий Bacillus cereus 9-08-СН9 был проверен на способность повышать всхожесть, энергию прорастания, холодостойкость и морфометрические параметры растений сои, пшеницы, растений рекультивантов, после предпосевной обработки семян.
Достижение указанного технического результата изобретения проводилось следующим образом.
7
9
Культивирование штамма бактерий Bacillus cereus 9-08-СН9 осуществляли по описанной ниже методике. Штамм бактерий высевали штрихом в 5 пробирок на скошенный, приготовленный стандартным методом питательный агар (ГРМ-агар, г. Оболенск, ТУ 9398-020-78095326-2006) и культивировали в термостате 24 часа при t=26°С. Затем производили смыв микроорганизмов из каждой пробирки 5 мл дистиллированной воды. Концентрацию микроорганизмов определяли культуральным методом серийных разведений по количеству КОЕ на агаризованной питательной среде в чашках Петри (Герхард, 1984). После определения количества клеток бактерий Bacillus cereus 9-08-СН9 в исходной маточной суспензии плотность культур доводили до рабочей концентрации в 1-3⋅10 или 1-3⋅10 КОЕ в 1 мл стерильной дистиллированной воды. Для приготовления рабочих водных суспензий штамма бактерий Bacillus cereus 9-08-СН9 из маточных суспензий в производственных условиях пригодна водопроводная вода.
В лабораторных условиях семена растений (n=100) помещали в 50 мл бактериальной суспензии на 2 часа. Посевы проводились в песок фракции 2, двукратно прокаленный при t=250°С в течение часа. В отдельные вегетационные кюветы объемом 3 л высевали по 25 семян и однократно поливали 50 мл бактериальной суспензией. Повторность опыта 4-х кратная. Семена проращивали в лабораторных условиях при температуре 22±1,5°С. При определении холодоустойчивости семена растений проращивали при температуре +10±1,5°С и +5±1,5°С в течение 10 дней в 4-х повторных опытах по 100 семян в каждом. На 5 сутки определяли энергию прорастания, на 10 сутки - лабораторную всхожесть семян. На 20 сутки эксперимента производили измерения морфофизиологических показателей растений.
Статистическая обработка полученных данных проводилась с помощью программы «SPSS ver. 11.5. for Windows».
Результаты измерений приведены в таблицах 1 и 2.
Пример 1
Заявленный штамм повысил энергию прорастания сои на 8,9%, лабораторную всхожесть на 4,4%, привел к увеличению длины побега проростков на 22% и массы ростков на 6,9%. Уровень холодостойкости при проращивании ростков при температуре 10±1,5°С повысился на 4,8%. Значительно снизилось количество ростков сои с признаками болезни и количество слабых ростков на 45% и 58% соответственно, что свидетельствует об активизации защитных механизмов растений.
Пример 2
Заявленный штамм при предпосевной обработке семян пшеницы сорта Иргина пророщенных при t=5±1,5°С оказывает значительное положительное влияние на всхожесть, длину побега, длину колеоптиля, массу побега, длину корня, количество корней и уровень холодостойкости проростков. Уровень холодостойкости при указанной температуре проращивания в повторных экспериментах при обработке семян штаммом бактерий варьировал от 104,5% до 121,5% при 38-46% в контроле. Всхожесть семян увеличивается более чем в 4 раза, длина побега, масс побега, длина корня, уровень холодостойкости проростков возрастает в 2,6 раза, длина колеоптиля, количество корней в 1,5 раза.
Заявленное изобретение позволяет использовать штамм Bacillus cereus 9-08-СН9. выделенный из многолетнемерзлых пород, в качестве фитостимулятора для разработки биопрепаратов с целью повышения морфофизиологических показателей растений: роста и развитие растений, повышения энергии прорастания семян, их всхожести, стимуляции развития корневой системы, повышения холодостойкости, в том числе для зон рискованного земледелия.
Приведенные результаты исследования подтверждают достижение технического результата и соответствие заявленного штамма критериям новизна, изобретательский уровень, промышленная применимость.