Изучение влияния бактерий Methylobacterium extorquens, Bacillus megaterium, Bacillus subtilis и их метаболитов на патогены сельскохозяйственных растений
|
ВВЕДЕНИЕ 5
ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 8
1.1. Биопрепараты как перспективный способ защиты
сельскохозяйственных растений от фитопатогенных микроорганизмов 8
1.2. Описание фитопатогенных микроорганизмов сельскохозяйственных
культур 8
1.2.1. Фузариоз 8
1.2.2. Альтернариоз 9
1.2.3. Фомоз 10
1.2.4. Церкоспороз 10
1.2.5. Серая гниль 11
1.3. Микроорганизмы, используемые для создания биопрепаратов 11
1.4. Фотосимбиотические аэробные метилобактерии 13
1.4.1. Штамм M. Extorquens 14
1.5. Грамположительные бактерии рода Bacillus 15
1.5.1. Штамм B. megaterim 15
1.5.2. Штамм B. subtilis 16
1.6. Оптимизация состава питательной среды 18
1.6.1. Источники углерода 19
1.6.2. Источники азота 19
1.6.3. Источники минерального питания 20
1.6.4. Факторы роста 21
1.6.5. Математический метод планирования эксперимента 22
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 24
2.1. Объект исследования 24
2.2. Условия культивирования 25
2.2.1. Штамм M. extorquens 25
2.2.2. Штамм B. subtilis и B.megaterium 26
2.3. Питательные среды 26
2.3.1. Реактивы и компоненты питательных сред 26
2.3.2. Состав питательных сред 29
2.4. Методы исследования штаммов M. Extorquens, B. Megatetium, B.
Subtilis и бактериального препарата на их основе 31
2.4.1. Определение количества биомассы в культуральной жидкости
методом определения сухих веществ 31
2.4.2. Определение КОЕ/мл с помощью камеры Горяева 31
2.4.3. Определение КОЕ/мл методом последовательных разведений 32
2.4.4. Методика приготовления физиологического раствора 32
2.4.5. Методика приготовления суспензии исследуемых штаммов M.
extorquens, B. Megatetium, B. Subtilis и препарата на их основе с различными концентрациями 32
2.5. Изучение влияния биологической активности исследуемых штаммов
и бактериального препарата на рост фитопатогенных грибов 33
2.5.1. Метод радиального роста 33
2.5.2. Модифицированный метод бумажных дисков 34
2.5.3. Метод оценки противогрибной активности на модельном объекте 35
2.6. Статистическая обработка результатов эксперимента 35
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЯ 38
3.1. Результаты исследования противогрибной активности штамма
Bacillus subtilis 38
3.2. Результаты исследования противогрибной активности штамма
Bacillus megaterium 46
3.3. Результаты исследования противогрибной активности штамма
Methylobacterium extorquens 56
3.4. Результаты исследования противогрибной активности
бактериального препарата 61
3.4.1. Метод радиального роста 61
3.4.2. Модифицированный метод бумажных дисков 70
3.5 Результаты исследования противогрибной активности 76
ВЫВОДЫ 79
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 80
ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 8
1.1. Биопрепараты как перспективный способ защиты
сельскохозяйственных растений от фитопатогенных микроорганизмов 8
1.2. Описание фитопатогенных микроорганизмов сельскохозяйственных
культур 8
1.2.1. Фузариоз 8
1.2.2. Альтернариоз 9
1.2.3. Фомоз 10
1.2.4. Церкоспороз 10
1.2.5. Серая гниль 11
1.3. Микроорганизмы, используемые для создания биопрепаратов 11
1.4. Фотосимбиотические аэробные метилобактерии 13
1.4.1. Штамм M. Extorquens 14
1.5. Грамположительные бактерии рода Bacillus 15
1.5.1. Штамм B. megaterim 15
1.5.2. Штамм B. subtilis 16
1.6. Оптимизация состава питательной среды 18
1.6.1. Источники углерода 19
1.6.2. Источники азота 19
1.6.3. Источники минерального питания 20
1.6.4. Факторы роста 21
1.6.5. Математический метод планирования эксперимента 22
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 24
2.1. Объект исследования 24
2.2. Условия культивирования 25
2.2.1. Штамм M. extorquens 25
2.2.2. Штамм B. subtilis и B.megaterium 26
2.3. Питательные среды 26
2.3.1. Реактивы и компоненты питательных сред 26
2.3.2. Состав питательных сред 29
2.4. Методы исследования штаммов M. Extorquens, B. Megatetium, B.
Subtilis и бактериального препарата на их основе 31
2.4.1. Определение количества биомассы в культуральной жидкости
методом определения сухих веществ 31
2.4.2. Определение КОЕ/мл с помощью камеры Горяева 31
2.4.3. Определение КОЕ/мл методом последовательных разведений 32
2.4.4. Методика приготовления физиологического раствора 32
2.4.5. Методика приготовления суспензии исследуемых штаммов M.
extorquens, B. Megatetium, B. Subtilis и препарата на их основе с различными концентрациями 32
2.5. Изучение влияния биологической активности исследуемых штаммов
и бактериального препарата на рост фитопатогенных грибов 33
2.5.1. Метод радиального роста 33
2.5.2. Модифицированный метод бумажных дисков 34
2.5.3. Метод оценки противогрибной активности на модельном объекте 35
2.6. Статистическая обработка результатов эксперимента 35
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЯ 38
3.1. Результаты исследования противогрибной активности штамма
Bacillus subtilis 38
3.2. Результаты исследования противогрибной активности штамма
Bacillus megaterium 46
3.3. Результаты исследования противогрибной активности штамма
Methylobacterium extorquens 56
3.4. Результаты исследования противогрибной активности
бактериального препарата 61
3.4.1. Метод радиального роста 61
3.4.2. Модифицированный метод бумажных дисков 70
3.5 Результаты исследования противогрибной активности 76
ВЫВОДЫ 79
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 80
На сегодняшний день одной из основных проблем сельскохозяйственного хозяйства становится защита растений от фитопатогенных микроорганизмов. Заражение сельскохозяйственных культур становится причиной потери урожая, которые в некоторых случаях могут доходить до 100 %, тем самым снижая количественные и качественные показатели растениеводческой продукции. Не смотря на значительные успехи, достигнутые в данном направлении, проблема создания не только эффективных, но и безопасных средств защиты растений по-прежнему остается чрезвычайно актуальной.
Среди существующий современных способов защиты растений ведущее место принадлежит химическим методам, особенно в системах интенсивных технологий возделывания сельскохозяйственных культур. Однако, не смотря на свою экономическую и биологическую эффективность, данный метод имеет ряд существенных недостатков, приводящих к снижению его эффективности и экономической целесообразности, а именно: накопление токсичных веществ, входящих в состав фунгицидов, в сельскохозяйственной продукции, что представляет значительную угрозу для здоровья человека и животных, прогрессирующая устойчивость патогенных организмов к химическим веществам, и как следствие - необходимость в увеличении доз и количества обработок фунгицидными препаратами, не специфичность действия и нарушение экологического равновесия в почве, что приводит к загрязнению окружающей нас среды, а также высокая стоимость фунгицидов. И несмотря на постоянное появление на рынке новых средств и методов химической защиты растений от опасных болезней, общая ситуация не только принципиально не меняется, но и можно выделить негативные тенденции.
Исходя из вышесказанного, стоит отметить, что все более актуальными становятся биологические способы защиты растений. Так, очевидным их преимуществом перед химическими методами становится их биологическая безопасность по отношению к окружающей среде и экономичность, так как биологические препарата не вызывают резистентности у фитопатогенных микроорганизмов, а значит значительно снижается количество обработок. Помимо прочего стоит отметить высокую эффективность и избирательность действия по отношению к широкому спектру патогенных микроорганизмов, короткий срок ожидания действия и полную безопасность продукции растениеводства, полученную после обработки биологическими препаратами.
Следовательно, биологические средства защиты являются наиболее экологические приемлемым и ресурсосберегающим приемом, способным защитить растения от широкого спектра вредителей и болезней, повысить продуктивность и урожайность сельскохозяйственной продукции без существенных финансовых затрат и невосполнимых природных ресурсов.
Цель работы: Исследование влияния штаммов бактерий M. extorquens,
B. megaterium, B. subtilis на фитопатогены сельскохозяйственных растений, создание биопрепарата на их основе с устойчивой антагонистической активностью по отношению к широкому кругу фитопатогенов.
Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:
1. Исследовать влияние штаммов бактерий M. extorquens, B. megaterium, B. subtilis на фитопатогенные микроорганизмы F. solani, F. oxysporum, A. solani, A. alternata, C. beticola, B. cinerea.
2. Исследовать синергетическое действия бактериального препарата на основе штаммов бактерий M. extorquens, B. megaterium, B. subtilis на на фитопатогенные микроорганизмы F. solani, F. oxysporum, A. solani, A. alternata, C. beticola, B. cinerea.
3. Подобрать концентрацию бактериального препарата, при которой проявляется наибольшая активность по отношению к заявленным фитопатогенным микроорганизмам.
4. Провести исследование эффективности комбинации бактериального препарата на модельном объекте.
Среди существующий современных способов защиты растений ведущее место принадлежит химическим методам, особенно в системах интенсивных технологий возделывания сельскохозяйственных культур. Однако, не смотря на свою экономическую и биологическую эффективность, данный метод имеет ряд существенных недостатков, приводящих к снижению его эффективности и экономической целесообразности, а именно: накопление токсичных веществ, входящих в состав фунгицидов, в сельскохозяйственной продукции, что представляет значительную угрозу для здоровья человека и животных, прогрессирующая устойчивость патогенных организмов к химическим веществам, и как следствие - необходимость в увеличении доз и количества обработок фунгицидными препаратами, не специфичность действия и нарушение экологического равновесия в почве, что приводит к загрязнению окружающей нас среды, а также высокая стоимость фунгицидов. И несмотря на постоянное появление на рынке новых средств и методов химической защиты растений от опасных болезней, общая ситуация не только принципиально не меняется, но и можно выделить негативные тенденции.
Исходя из вышесказанного, стоит отметить, что все более актуальными становятся биологические способы защиты растений. Так, очевидным их преимуществом перед химическими методами становится их биологическая безопасность по отношению к окружающей среде и экономичность, так как биологические препарата не вызывают резистентности у фитопатогенных микроорганизмов, а значит значительно снижается количество обработок. Помимо прочего стоит отметить высокую эффективность и избирательность действия по отношению к широкому спектру патогенных микроорганизмов, короткий срок ожидания действия и полную безопасность продукции растениеводства, полученную после обработки биологическими препаратами.
Следовательно, биологические средства защиты являются наиболее экологические приемлемым и ресурсосберегающим приемом, способным защитить растения от широкого спектра вредителей и болезней, повысить продуктивность и урожайность сельскохозяйственной продукции без существенных финансовых затрат и невосполнимых природных ресурсов.
Цель работы: Исследование влияния штаммов бактерий M. extorquens,
B. megaterium, B. subtilis на фитопатогены сельскохозяйственных растений, создание биопрепарата на их основе с устойчивой антагонистической активностью по отношению к широкому кругу фитопатогенов.
Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:
1. Исследовать влияние штаммов бактерий M. extorquens, B. megaterium, B. subtilis на фитопатогенные микроорганизмы F. solani, F. oxysporum, A. solani, A. alternata, C. beticola, B. cinerea.
2. Исследовать синергетическое действия бактериального препарата на основе штаммов бактерий M. extorquens, B. megaterium, B. subtilis на на фитопатогенные микроорганизмы F. solani, F. oxysporum, A. solani, A. alternata, C. beticola, B. cinerea.
3. Подобрать концентрацию бактериального препарата, при которой проявляется наибольшая активность по отношению к заявленным фитопатогенным микроорганизмам.
4. Провести исследование эффективности комбинации бактериального препарата на модельном объекте.
В результате проделанной работы:
1. Экспериментально установили, что штаммы Bacillus subtilis, Bacillus megaterium обладают антагонистической активностью в отношении фитопатогенных грибов F.oxysporum, A.solani, A.alternata, P. exigua, C. beticola, B.cinerea.
2. Штамм Methylobacterium extorquens проявил высокую противогрибную активность по отношению к фитопатогенным грибам - F.oxysporum, P.exigua и B.cinerea. Однако бактериальный штамм не оказал существенного влияния на ингибирование роста фитопатогенных грибов C. beticola, A. solani и A.alternata.
3. В ходе проведенных экспериментов было выявлено, что целесообразно использование комбинаций бактериальных культур, так как действие отдельных компонентов - Bacillus subtilis, Bacillus megaterium и Methylobacterium extorquens, усиливается при их совместном использовании.
4. Была подобрана концентрация бактериального препарата - 5 г/л, при которой проявлялась максимальная противогрибная активность по отношению ко всем исследуемым фитопатогенным грибам.
5. Была доказана высокая эффективность бактериального препарата на модельном объекте (помидорах сорта тестери), в отношении универсального фитопатогенного B.cinerea.
В результате был получен бактериальный препарат с высокой антагонистической активностью по отношению к заявленным фитопатогенным микроорганизмам.
1. Экспериментально установили, что штаммы Bacillus subtilis, Bacillus megaterium обладают антагонистической активностью в отношении фитопатогенных грибов F.oxysporum, A.solani, A.alternata, P. exigua, C. beticola, B.cinerea.
2. Штамм Methylobacterium extorquens проявил высокую противогрибную активность по отношению к фитопатогенным грибам - F.oxysporum, P.exigua и B.cinerea. Однако бактериальный штамм не оказал существенного влияния на ингибирование роста фитопатогенных грибов C. beticola, A. solani и A.alternata.
3. В ходе проведенных экспериментов было выявлено, что целесообразно использование комбинаций бактериальных культур, так как действие отдельных компонентов - Bacillus subtilis, Bacillus megaterium и Methylobacterium extorquens, усиливается при их совместном использовании.
4. Была подобрана концентрация бактериального препарата - 5 г/л, при которой проявлялась максимальная противогрибная активность по отношению ко всем исследуемым фитопатогенным грибам.
5. Была доказана высокая эффективность бактериального препарата на модельном объекте (помидорах сорта тестери), в отношении универсального фитопатогенного B.cinerea.
В результате был получен бактериальный препарат с высокой антагонистической активностью по отношению к заявленным фитопатогенным микроорганизмам.