Содержание к диссертации
стр.
ВВЕДЕНИЕ 5
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 9
1.1 Распространение и вредоносность возбудителей
фузариоза подсолнечника 9
1.2 Биологический контроль фитопатогенных грибов
рода Fusarium 11
Механизмы биологического контроля фитопатогенных грибов ірода. Fusarium 14
Механизмы прямой стимуляции роста растений ризобактериями и ее роль в биоконтроле фитопатогенных
грибов рода Fusarium 20
1.2.3 Колонизация корней ризобактериями и ее роль в
биоконтроле фитопатогенных грибов рода Fusarium 23
1.3 Микробиопрепараты на основе бактерий-антагонистов для
защиты растений от возбудителей фузариоза 25
2. УСЛОВИЯ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 28
Почвенно-климатические условия 28
Материалы и методы исследований 30
3. ПОИСК И ОТБОР ШТАММОВ БАКТЕРИЙ-АНТАГОНИСТОВ
ВОЗБУДИТЕЛЕЙ ФУЗАРИОЗА ПОДСОЛНЕЧНИКА 44
Выделение штаммов бактерий-антагонистов возбудителей фузариоза подсолнечника из природных источников 44
Первичный скрининг выделенных штаммов бактерий 45
Вторичный скрининг выделенных штаммов бактерий 50
4. ИЗУЧЕНИЕ НОВЫХ ШТАММОВ БАКТЕРИЙ-АНТАГОНИСТОВ
ВОЗБУДИТЕЛЕЙ ФУЗАРИОЗА ПОДСОЛНЕЧНИКА 60
Морфолого-культуральная характеристика перспективных штаммов бактерий-антагонистов 60
Физиологические признаки перспективных штаммов бактерий-антагонистов 65
Спектр антагонистической активности перспективных штаммов бактерий в отношении основных фитопатогенных грибов, распространенных на подсолнечнике 74
5. МЕХАНИЗМЫ АНТАГОНИСТИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ
ПЕРСПЕКТИВНЫХ БАКТЕРИЙ НА ФИТОПАТОГЕННЫЕ
ГРИБЫ РОДА FUSARIUM 79
Антибиотическая активность перспективных штаммов бактерий-антагонистов 79
Ферментативная активность перспективных штаммов бактерий-антагонистов 85
Взаимодействие перспективных штаммов бактерий-антагонистов
с фитопатогенными грибами рода Fusarium 87
6. РАЗРАБОТКА ЭЛЕМЕНТОВ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА
ЛАБОРАТОРНЫХ ОБРАЗЦОВ МИКРОБИОПРЕПАРАТОВ
НА ОСНОВЕ ПЕРСПЕКТИВНЫХ ШТАММОВ
БАКТЕРИЙ-АНТАГОНИСТОВ 102
Подбор оптимальных питательных сред для культивирования штаммов бактерий-антагонистов 102
Кинетика роста штаммов бактерий-антагонистов при периодическом культивировании 104
Хранение лабораторных образцов микробиопрепаратов
на основе штаммов бактерий-антагонистов в препаративной
форме жидкая культура 109
7. РАЗРАБОТКА ЭЛЕМЕНТОВ ТЕХНОЛОГИИ ПРИМЕНЕНИЯ
ЛАБОРАТОРНЫХ ОБРАЗЦОВ МИКРОБИОПРЕПАРАТОВ
НА ОСНОВЕ ПЕРСПЕКТИВНЫХ ШТАММОВ
БАКТЕРИЙ-АНТАГОНИСТОВ 116
Совместимость микробиопрепаратов на основе перспективных штаммов бактерий-антагонистов с пестицидами, рекомендованными для применения на подсолнечнике 116
Определение эффективности применения лабораторных образцов микробиопрепаратов на основе перспективных штаммов бактерий-антагонистов на фоне естественного поражения фузариозом в полевых условиях 119
Производственные испытания лабораторных образцов микробиопрепаратов на основе штаммов бактерий-антагонистов 126
Экономическая эффективность применения лабораторных образцов микробиопрепаратов на основе штаммов бактерий-антагонистов 128
ВЫВОДЫ 130
ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ 133
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 134
ПРИЛОЖЕНИЕ 160
Введение к работе
Фитосанитарная нестабильность агробиоценозов, а также ухудшение общей экологической ситуации в регионах России требуют новых подходов в развитии и использовании средств и способов биологической защиты (Павлюшин, 1995). Необходимо более широко использовать весь арсенал экологизированной защиты растений, в том числе и микробиометод. Микробиологические препараты могут и зоке становятся альтернативой пестицидам (Кандыбин, 2006). Кроме защитного эффекта, действующие агенты биопрепаратов способны восстанавливать и активизировать природные регуляторные механизмы в агробиоценозах. К достоинствам микробиологических средств защиты растений можно отнести специфичность действия, высокую экологичность, возможность решения проблемы резистентности популяций фитопатогенов к пестицидам.
В нашей стране, наряду с такими вредоносными болезнями подсолнечника, как белая, серая, пепельная гнили, ложная мучнистая роса, альтернариоз, вертициллез и фомопсис, все большее распространение получает фузариоз, вызывая корневые гнили всходов, трахеомикозные увядания растений, а также загнивание корзинок и семян (Кукин, 1982; Пересыпкин и др., 1986; Маслиенко, Мурадасилова, 2000; Саукова, 2001; Антонова, 2002; Бородин, Котлярова, Терещенко, 2006). Отмечается, что при проявлении болезни после цветения и формирования семян потери урожая составляют 30,0-40,0 % (Выприцкий, Плахотник, Выприцкая, 2006). Решение проблемы защиты подсолнечника от фузариоза связано с разработкой комплекса эффективных мероприятий, включающего также и микробиологический метод. Анализ мировой литературы выявил отсутствие данных по микробиологической защите подсолнечника от возбудителей фузариоза.
Поэтому в настоящее время является актуальным поиск и выделение высокоактивных штаммов бактерий-антагонистов с целью создания на их
6 основе эффективных биофунгицидов. комплексного- действия^ для-* снижения» вредоносности фузариоза на подсолнечнике.
Цель и задачи исследований. Цель настоящей работы - осуществить поиск, выделение и изучение эффективных и экологически безопасных бактериальных биоагентов — продуцентов биопрепаратов для снижения вредоносности фузариоза на подсолнечнике.
В задачу исследований входило: ,
1. Осуществить поиск и скрининг выделенных штаммов бактерий по
антагонистической, ростостимулирующей активности и защитному эффекту
от возбудителей фузариоза.
2. Изучить биологические особенности, спектр и механизм
антагонистического действия перспективных штаммов бактерий.
Оптимизировать процессы роста и развития перспективных штаммов бактерий-антагонистов.
Разработать элементытехнологиипроизводствамикробиопрепаратов.
»
Установить совместимость штаммов бактерий-антагонистов с пестицидами, рекомендуемыми на подсолнечнике.
Разработать элементы технологии применения лабораторных образцов микробиопрепаратов и их комбинаций для защиты семян и вегетирующих растений подсолнечника от возбудителей фузариоза.
Научная^ новизна.
1. Впервые создана коллекция* штаммов бактерий-антагонистов
возбудителей фузариоза подсолнечника, перспективных для создания новых
полифункциональных микробиопрепаратов.
2. В результате ступенчатого скрининга отобраны и идентифицированы
новые перспективные штаммы бактерий Fa 4-1 Bacillus subtilis, D 7-1 Bacillus
subtilis, Sgrc-1 Pseudomonas fluorescens, Oif 2-1 Pseudomonas sp. для создания
микро биопрепаратов полифункционального типа действия.
3. Выявлен широкий спектр антагонистического действия* новых
перспективных штаммов бактерий против основных возбудителей фузариоза
и других патогенов подсолнечника.
4. Изучены механизмы действия новых штаммов антагонистов в
отношении фитопатогенных грибов рода Fusarium.
Оптимизированы условия культивирования штаммов - продуцентов новых микробиопрепаратов.
Впервые установлена эффективность новых микробиопрепаратов и их комбинаций против возбудителей фузариоза и сохранение урожая подсолнечника.
7. Определена совместимость новых микробиопрепаратов с
пестицидами с целью применения в интегрированной системе защиты
подсолнечника.
Научно-практическая значимость работы.
1. Создана коллекция перспективных штаммов бактерий-антагонистов
родов Bacillus и Pseiidomonas - продуцентов новых полифункциональных
биопрепаратов для использования в сельскохозяйственной практике.
Разработаны элементы технологии производства и применения лабораторных образцов микро биопрепаратов на основе перспективных биоагентов для защиты семян и вегетирующих растений в интегрированной системе защиты подсолнечника.
Инкрустирование семян подсолнечника лабораторными образцами микробиопрепаратов и их комбинаций на фоне искусственного заражения возбудителем фузариоза в лабораторных условиях в почве обеспечивало биологическую эффективность до 77,3 %, а в полевых условиях в зависимости от состояния популяции патогена и складывающихся погодных условий до 48,7 %, при эффективности эталона виннера - до 18,1 %. Величина сохраненного урожая от применения лабораторных образцов микробиопрепаратов составляла до 0,47 т/га.
Апробация работы. Результаты исследований докладывались на ежегодных методических комиссиях ГНУ ВНИИМК Россельхозакадемии по аттестации аспирантов (2005-2008 гг.); Международной научно-
практической конференции «Технологии создания биологических средств защиты растений на основе энтомофагов, энтомопатогенов, микробов-антагонистов и применения их в открытом и закрытом грунтах», ВНИИБЗР, Краснодар, 2006 г.; VIII региональной научно-практической конференции молодых ученых «Научное обеспечение агропромышленного комплекса», КубГАУ, Краснодар, 2006 г.; IV Международной конференции молодых ученых и специалистов: «Актуальные вопросы селекции, технологии и переработки масличных культур», Краснодар, 2007 г.; IV Всероссийской научной конференции молодых ученых и студентов: «Современное состояние и приоритеты развития фундаментальных наук в регионах», Анапа, 2007 г.; Международной научно-практической конференции: «Новые технологии в экспериментальной биологии и медицине», Ростов-на-Дону,
2007 г.; I Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых
«Научное обеспечение агропромышленного комплекса», КубГАУ,
Краснодар, 2007 г.; VI международной научной конференции: «Современное
состояние и перспективы развития микробиологии и биотехнологии», Минск,
2008 г.; конференции получателей грантов регионального конкурса
Российского фонда фундаментальных исследований и администрации
Краснодарского края «ЮГ», п. Агой, 2008 г.
Работа выполнена при финансовой поддержке грантов РФФИ № 08-04-99010-р_офи и программы У.М.Н.И.К. Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере, государственный контракт № 7967.
По материалам диссертации опубликовано 11 печатных работ, из них 1 в издании, рекомендуемом ВАК. Диссертация изложена на 176 страницах машинописного текста и состоит из введения, семи глав, выводов, практических рекомендаций, списка литературы, приложений, содержит 21 таблицу, 35 рисунков. Список библиографических источников включает 227 наименований, в том числе 114 на иностранных языках.
