Эффективность интродукции штаммов микроорганизмов, применяемых для направленного изменения свойств компостов
Институты и факультеты
Главная \ Наука \ Научные издания КФУ \ Ученые записки Казанского университета \ Ученые записки Казанского университета. Серия Естественные науки \ Архив

Эффективность интродукции штаммов микроорганизмов, применяемых для направленного изменения свойств компостов

Л.Р. Бикташева, Н.В. Белоногова, С.Ю. Селивановская, П.Ю. Галицкая

Казанский (Приволжский) федеральный университет, г. Казань, 420008, Россия

Полный текст PDF

Аннотация

Использование супрессивных компостов, обладающих одновременно удобрительными свойствами по отношению к растениям и ингибирующей способностью по отношению к возбудителям заболеваний, в качестве альтернативы пестицидам представляет все больший научный и практический интерес. В работе была исследована возможность получения супрессивного компоста с помощью внесения биопрепарата, а также проведена оценка выживаемости внесенных штаммов биопрепарата методом ПЦР в реальном времени. Компост готовили на основе отходов соломы, куриного помета и навоза КРС. Компостная смесь была разделена на две части, в одну из которых на 120-е и 180-е сутки вносили биопрепарат, состоящий из четырех штаммов микроорганизмов (Trichoderma asperellum T203, Pseudomonas putida PCL1760, Pseudomonas fluorescence WCS365 и Streptomyces spp.). Данные штаммы обладают четырьмя различными механизмами подавления фитопатогена Fusarium oxysporum, другая часть использовалась в качестве контроля. Однократное внесение биопрепарата увеличило супрессивность компоста по сравнению с неинокулированным в 1.4 раза. Однако было отмечено быстрое снижение супрессивных свойств – на 60-е сутки. Повторное внесение привело к более значительному повышению супрессивности – в 8.5 раз, а также увеличению ее длительности проявления – до 90 сут. Повышение супрессивности сопровождалось увеличением численности двух из четырех микроорганизмов биопрепарата – P. fluorescence WCS365 и T. asperellum T203.

Ключевые слова: компост, супрессивность, биопрепарат, инокуляция, Fusarium oxysporum


Благодарности. Работа выполнена за счет средств субсидии Министерства образования и науки РФ на выполнение прикладных научных исследований (проект RFMEFI57814X0089).


Литература

  1. Rao S. Principles of weed science. – N. Y.: Sci. Publ., 2000. – 526 p.
  2. Liu J., Gilardi G., Sanna M., Gullino M.L., Garibaldi A. Biocontrol of Fusarium crown and root rot of tomato and growth-promoting effect of bacteria isolated from recycled substrates of soilless crops // Phytopathol. Mediterr. – 2010. – V. 49. – P. 163–171. – doi: 10.14601/Phytopathol_Mediterr-3095.
  3. Lopez-Lopez N., Segarra G., Vergara O., López-Fabal A., Trillas M.I. Compost from forest cleaning green waste and Trichoderma asperellum strain T34 reduced incidence of Fusarium circinatum in Pinus radiata seedlings // Biol. Control. – 2016. –V. 95. – P. 31–39. – doi: 10.1016/j.biocontrol.2015.12.014.
  4. Xin X., Zhang J., Zhu A., Zhang C. Effects of long-term (23 years) mineral fertilizer and compost application on physical properties of fluvo-aquic soil in the North China Plain // Soil Tillage Res. – 2016. – V. 156. – P.166–172. – doi: 10.1016/j.still.2015.10.012.
  5. Galitskaya P., Beru F., Kuryntseva P., Selivanovskaya S. Suppressive properties of composts are determined by their raw materials // Indian J. Sci. Technol. – 2015. – V. 8, No 30. – P. 1–7. – doi: 10.17485/ijst/2015/v8i30/81875.
  6. Markakis E.A., Fountoulakis M.S., Daskalakis G.Ch., Kokkinis M., Ligoxigakis E.K. The suppressive effect of compost amendments on Fusarium oxysporum f.sp. radicis-cucumerinum in cucumber and Verticillium dahliae in eggplant // Crop Prot. – 2016. – V. 79. – P. 70–79. – doi: 10.1016/j.cropro.2015.10.015.
  7. Zhang N., He X., Zhang J., Raza W., Yang X.-M., Ruan Y.-Z., Shen Q.-R., Huang Q.-W. Suppression of Fusarium wilt of banana with application of bio-organic fertilizers // Pedosphere. – 2014. – V. 24, No 5. –P. 613–624. – doi: 10.1016/S1002-0160(14)60047-3.
  8. Chen M.-H., Jack A.L.H., McGuire I.C., Nelson E.B. Seed-colonizing  bacterial  communities associated with the suppression of Pythium seedling disease in  a municipal  biosolids compost // Phytopathology. – 2012. – V. 102, No 5. – P. 478–489. – doi: 10.1094/PHYTO-08-11-0240-R.
  9. Wei Z., Huang J., Yang C., Xu Y., Shen Q., Chen W. Screening of suitable carriers for Bacillus amyloliquefaciens strain QL-18 to enhance the biocontrol of tomato bacterial wilt // Crop Prot. – 2015. – V. 75. – P. 96–103. – doi: 10.1016/j.cropro.2015.05.010.
  10. Gilardi G., Demarchi S., Gullino M.L., Garibaldi A. Evaluation of the short term effect of nursery treatments with phosphite-based products, acibenzolar-S-methyl, pelleted Brassica carinata and biocontrol agents, against lettuce and cultivated rocket fusarium wilt under artificial inoculation and greenhouse conditions // Crop Prot. – 2016 – V. 85 – P. 23–32. – doi: 10.1016/j.cropro.2016.03.011.
  11. Viterbo A., Landau U., Kim S., Chernin L., Chet I. Characterization of ACC deaminase from the biocontrol and plant growth-promoting agent Trichoderma asperellum T203 // FEMS Microbiol. Lett. – 2010. – V. 305, No 1. – P. 42–48. – doi: 10.1111/j.1574-6968.2010.01910.
  12. Desaki Y., Miya A., Venkatesh B., Tsuyumu S., Yamane H., Kaku H. Bacterial lipopolysaccharides induce defense responses associated with programmed cell death in rice cells // Plant Cell Physiol. – 2006. – V. 47, No 11. – P. 1530–1540. – doi: 10.1093/pcp/pcl019.
  13. Bolwerk A., Lagopodi A.L., Lugtenberg B.J.J., Bloemberg G.V. Visualization of interactions between a pathogenic and a beneficial Fusarium strain during biocontrol of tomato foot and root rot // Mol. Plant-Microbe Interact. – 2005. – V. 18, No 7. – P. 710–721.
  14. Benitez M.-S., Gardener B.B.M. Linking sequence to function in soil bacteria: Sequence-directed isolation of novel bacteria contributing to soilborne plant disease suppression // Appl. Environ. Microbiol. – 2009. – V. 75, No 4. – P. 915–924. – doi: 10.1128/AEM.01296-08.
  15. Haas D., Defago G. Biological control of soil-borne pathogens by fluorescent pseudomonads // Nat. Rev. Microbiol. – 2005. – V. 3, No 4. – P. 307–319.
  16. Validov S.Z., Kamilova F., Lugtenberg B.J.J. Pseudomonas putida strain PCL1760 controls tomato foot and root rot in stonewool under industrial conditions in a certified greenhouse // Biol. Control. – 2009. –V. 48, No 4 – P. 6–11. – doi: 10.1016/j.biocontrol.2008.09.010.
  17. Galitskaya P., Biktasheva L., Kuryntseva P., Selivanovskaya S. Suppressive properties of composts may be improved by microbial inoculation // Indian J. Sci. Technol. – 2016. – V. 7, No 2. – P. 773–783.
  18. Iqbal M.K., Shafiq T., Ahmed K. Characterization of bulking agents and its effects on physical properties of compost // Biores. Technol. – 2010. – V. 101, No 6. – P. 1913–1919. – doi: 10.1016/j.biortech.2009.10.030.
  19. Kumar M., Ou Y.-L., Lin J.-G. Co-composting of green waste and food waste at low C/N ratio //Waste Manage. – 2010. – V. 30, No 4. – P. 602–609. – doi: 10.1016/j.wasman.2009.11.023.
  20. Li Z., Lu H., Ren L., He L. Experimental and modeling approaches for food waste composting: A review // Chemosphere. – 2013. – V. 93, No 7. – P. 1247–1257. – doi: 10.1016/j.chemosphere.2013.06.064.
  21. Sasaki N., Suehara K., Kohda J., Nakano Y., Yang T. Effects of C/N ratio and pH of raw materials on oil degradation efficiency in a compost fermentation process // J. Biosci. Bioeng. – 2003. – V. 96, No 1. – P. 47–52.
  22. Kim T.G., Knudsen G.R. Quantitative real-time PCR effectively detects and quantifies colonization of sclerotia of Sclerotinia sclerotiorum by Trichoderma spp. // Appl. Soil Ecol. – 2008. – V. 40, No 1. – P. 100–108. – doi: 10.1016/j.apsoil.2008.03.013.
  23. Kamilova F., Lamers G., Lugtenberg B. Biocontrol strain Pseudomonas fluorescens WCS365 inhibits germination of Fusarium oxysporum spores in tomato root exudate as well as subsequent formation of new spores // Environ. Microbiol. – 2008. – V. 10, No 9. – P.  2455–2461. – doi: 10.1111/j.1462-2920.2008.01638.x.
  24. Kinkel L.L., Schlatter D.C., Bakker M.G., Arenz B.E. Streptomyces competition and co-evolution in relation to plant disease suppression // Res. Microbiol. – 2012. – V. 163, No 8. – P. 490–499. – doi: 10.1016/j.resmic.2012.07.005.
  25. Нетрусов А.И., Егорова М.А., Захарчук Л.М. Практикум по микробиологии. – М.: Академия, 2005. – 608 с.
  26. Заборских Е.И. Антагонистическая активность мезофильных молочнокислых стреп­тококков и их экспериментальная селекция : Дис. … канд. биол. наук. – Иркутск, 1976. – 120 с.
  27. Аникиев В.В., Лукомская К.А. Руководство к практическим занятиям по микробиоло­гии. – М.: Просвещение, 1977. – 128 с.
  28. Червинец Ю.В., Бондаренко В.М., Шабанова Н.А., Самоукина А.М., Червинец В.М. Бактериоциногенные высокоантагонистические штаммы лактобацилл // Журн. микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии – 2006. – Вып. 7. – С. 78–81.
  29. Бухарин О.В., Семенов А.В., Черкасов С.В. Характеристика антагонистической активности пробиотических бактерий при их взаимодействии // Клиническая микробиология и антимикробная химиотерапия. – 2010. – Т. 12, Вып. 4. – С. 347–352.
  30. Семенов А.В., Черкасов С.В. Влияние ассоциативных микроорганизмов на антагонистическую активность бактерий // Вестн. НГУ. Сер. Биология, клиническая медицина. – 2011. –Т. 9, Вып. 3. – С. 20–26.
  31. Иркитова А.Н., Каган Я.Р., Соколова Г.Г. Сравнительный анализ методов определения антагонистической активности молочнокислых бактерий // Изв. Алт. гос. ун-та. – 2012. – № 3. – С. 41–44.
  32. Hoitink H.A.J., Fahy P.C. Basis for the control of soilborne plant pathogens with composts // Annu. Rev. Phytopathol. – 1986. – V. 24. – P. 93–114.
  33. Vestberg M., Kukkonen S., Rantala S., Prochazka P., Tuohimetsä S., Setala H., Romant­schuk M., Kurola J., Yu D., Parikka P.  Suppressiveness of Finnish commercial compost against soil borne disease // Acta Hortic. – 2011. – V. 891. – P. 59–65. – doi: 10.17660/ActaHortic.2011.891.5.
  34. Carrero-Carron I., Trapero-Casas J.L., Olivares-Garcia C., Monte E., Hermosa R., Jimenez-Diaz R.M. Trichoderma asperellum is effective for biocontrol of Verticillium wiltin olive caused by the defoliating pathotype of Verticillium dahlia // Crop Prot. – 2016. – V. 88 – P. 45–52. – doi: 10.1016/j.cropro.2016.05.009.
  35. Schwartz E., Scow K.M. Repeated inoculation as a strategy for the remediation of low concentrations of phenanthrene in soil // Biodegradation. – 2001. – V. 12, No 3. – P. 201–207.
  36. Gilbert E.S., Crowley D.E. Repeated application of carvone-induced bacteria to enhance biodegradation of polychlorinated biphenyls in soil // Appl. Microbiol. Biotechnol. – 1998. –V. 50, No 4. – P. 489–494.
  37. Newcombe D.A., Crowley D.E. Bioremediation of atrazine-contaminated soil by repeated applications of atrazine-degrading bacteria // Appl. Microbiol. Biotechnol. – 1999. – V. 51, No 6. – P. 877–882.
  38. Myszka K., Schmidt M.T., Olejnik-Schmidt A.K., Leja K., Czaczyk K. Influence of phenolic acids on indole acetic acid production and on the type III secretion system gene trans­cription in food-associated Pseudomonas fluorescens KM05 // J. Biosci. Bioeng. – 2014. – V. 118, No 6. –P. 651–656. – doi: 10.1016/j.jbiosc.2014.05.029.
  39. Larena I., Vazqueza G., De Cala A., Melgarejo P., Magan N. Ecophysiological requirements on growth and survival of the biocontrol agent Penicillium oxalicum 212 in different sterile soils // Appl. Soil Ecol. – 2014. – V. 78. – P. 18–27. – doi: 10.1016/j.apsoil.2014.02.003.
  40. Schlatter D.C., Samac D.A., Tesfaye M., Kinkel L.L. Rapid and specific method for evaluating Streptomyces competitive dynamics in complex soil communities // Appl. Environ. Microbiol. – 2010. – V. 76, No 6. – P. 2009–2012. – doi: 10.1128/AEM.02320-09.

Поступила в редакцию

26.09.16


Бикташева Лилия Рамилевна, аспирант кафедры прикладной экологии

Казанский (Приволжский) федеральный университет

ул. Кремлевская, д. 18, г. Казань, 420008, Россия

E-mail: biktasheval@mail.ru

Белоногова Надежда Викторовна, младший научный сотрудник НИЛ «Биоконтроль» Института экологии и природопользования

Казанский (Приволжский) федеральный университет

ул. Кремлевская, д. 18, г. Казань, 420008, Россия

E-mail: nadezhda-belonogova@yandex.ru

Селивановская Светлана Юрьевна, доктор биологических наук, профессор кафедры прикладной экологии

Казанский (Приволжский) федеральный университет

ул. Кремлевская, д. 18, г. Казань, 420008, Россия

E-mail: svetlana.selivanovskaya@kpfu.ru

Галицкая Полина Юрьевна, кандидат биологических наук, доцент кафедры прикладной экологии

Казанский (Приволжский) федеральный университет

ул. Кремлевская, д. 18, г. Казань, 420008, Россия

E-mail: gpolina33@yandex.ru


Для цитирования: Бикташева Л.Р., Белоногова Н.В., Селивановская С.Ю., Галицкая П.Ю. Эффективность интродукции штаммов микроорганизмов, применяемых для направленного изменения свойств компостов // Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Естеств. науки. – 2016. – Т. 158, кн. 4. – С. 493–506.

For citation: Biktasheva L.R., Belonogova N.V., Selivanovskaya S.Y., Galitskaya P.Y. On the efficiency of introduction of microbial strains used for adjusted changes of the compost properties. Uchenye Zapiski Kazanskogo Universiteta. Seriya Estestvennye Nauki, 2016, vol. 158, no. 4, pp. 493–506. (In Russian) 


Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.

Вход в личный кабинет
Ваш логин
Ваш пароль
Забыли пароль? Регистрация