Бактериальные сообщества пещер как источник штаммов для биологической защиты растений от болезней

• Автор: Ланкина, Елена Петровна
• Шифр специальности: 03.02.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 139 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава 1. Литературный обзор
1.1. Биологический метод защиты растений от болезней
1.2. Корневая гниль зерновых
1.3. Микробные сообщества карстовых пещер Сибири как возможный источник штаммов для сельскохозяйственной биотехнологии
Глава 2. Объекты и методы исследования
2.1 Объекты исследования
2.2 Методы исследования
2.3. Личный вклад автора
Глава 3. Сравнительный анализ встречаемости антагонистов к фитопатогенным грибам в бактериальных сообществах почв, почвоподобных субстрах и пещерах
3.1. Встречаемость антагонистов в почвах и почвоподобном субстрате
3.2. Встречаемость антагонистов в пещерах
Глава 4. Биологические особенности пещерных изолятов, проявивших антибиотическую активность в отношении фитопатогенных грибов Глава 5. Возможность использования пещерных изолятов в защите растений в виде смешанных культур
Глава 6. Лабораторные и полевые испытания эффективности выделенных из пещер изолятов в защите зерновых от корневой гнили и листовой пятнистости
Глава 7. Перспективы поиска в пещерных сообществах продуцентов
антибиотиков, эффективных в отношении возбудителей заболеваний
человека и животных
Практические рекомендации
Выводы
Литература

ВВЕДЕНИЕ
Защита растений от болезней является исключительно актуальной проблемой повышения урожайности сельскохозяйственных культур. Среди методов и. средств защиты растений преобладающим остается химический. Несмотря на свою эффективность, химический метод имеет ряд недостатков - нарушение биологического равновесия в природе, накопление остаточных количеств химических средств защиты в сельскохозяйственной продукции и прогрессирующей к ним устойчивости патогенных организмов, высокая стоимость фунгицидов и катастрофическое загрязнение окружающей среды (Бондаренко, 1988; Пестициды в экосистемах..., 1994; Pimentel, 1997). В качестве экологически безопасных методов защиты растений хорошей альтернативой химическим препаратам являются биологические средства, разработанные на основе микроорганизмов — антагонистов возбудителей заболеваний растений (Бондаренко, 1988; Штерншис, 2004).
В настоящее время развитые государства вводят ограничения на применение химических препаратов, и переориентируют сельхозпроизводителей* на использование биологических средств защиты растений. Федеральная целевая программа «Основные направления агропродовольственной политики правительства Российской Федерации на 2001-2010 годы» также предусматривает формирование системы обеспечения максимальной экологической чистоты продуктов на всех уровнях продовольственной цепи. Необходимость внедрения в производство новых технологий и технологических процессов, обеспечивающих минимальное воздействие на окружающую природную среду, отражена и в Федеральной целевой программе «Экология и природные ресурсы России на 2002-2010 годы», принятой Постановлением Правительства РФ'№ 860 от 7 декабря 2001 г.
Однако широкое внедрение новых микробиологических препаратов в практику сельского хозяйства тормозится, в том числе тем, что микроорганизмы, входящие в состав коммерческих биопрепаратов, часто
оказываются неконкурентоспособными в естественных микробоценозах. В этой связи, несмотря на большое количество уже существующих биопрепаратов, поиск новых штаммов антагонистов, адаптированных к конкретным почвенно-климатическим условиям, продолжает оставаться актуальным (Cook, 1993; McSpadden, 2007).
Можно предположить, что использование биопрепаратов на основе психрофильных и психротолерантных изолятов бактерий более эффективно по сравнению с существующими биофунгицидами, созданными на основе мезофильных штаммов микроорганизмов. При применении микробных препаратов для защиты растений они, как правило, вносятся в почву одновременно с семенами растений. Известно, что высев наиболее важных мельскохозяйственных культур производят при температуре почвы +5..+10°С. Эта температура лежит существенно ниже температурного оптимума мезофильных микроорганизмов (+30..+40°С). Таким образом, именно температура является главным лимитирующим фактором при развитии почвенной и фитопатогенной микобиоты в начале вегетационного периода. В этой связи следует ожидать, что психрофилыгые и психротолерантные штаммы в начале вегетационного периода будут получать дополнительное конкурентное преимущество над фитопатогенами в начале вегетационного периода благодаря своему пониженному температурному оптимуму.
Кроме этого, использование биопрепаратов на основе психрофильных и психротолерантных микроорганизмов позволит существенно снизить риск для здоровья человека. Температурные пределы роста данных микроорганизмов не позволяют им развиваться при температуре человеческого тела, что исключает возможность возникновения заболеваний у человека и теплокровных животных даже при массированной инокуляции организма.
Показано, что сухогалерейные карбонатные карстовые пещеры Средней Сибири являются уникальным природным источником
■ 3’5>
патологического-' материала изоляты Proteus mirabilis и Pseudomonas aeruginosa как представители: грамотрицательных патогенных бактерии;
2.2 Методы исследования
Выделение бактерий проводили, на модифицированной среде Чапека; ПД-агаре и олиготрофной среде, содержащей 5% среды Чапека и 5% ПД-агара.
Первичный скрининг перспективных штаммов1 антагонистов;, проводили методом совместного. культивирования, методом перпендикулярных штрихов, а также методом лунок в чашках Петри на ПД-агаре (Методы..., 1983;Методы..., 1991; Руководство..., 1995; Теппер, 2004). Оценку степени подавления; тест-культур осуществляли, по размеру зоны отсутствия роста вокруг лунки, в которую вносили по 20 мкл культурального фильтрата- изучаемых изолятов; по: 4-балльной шкале; (0 баллов; — зоны, отсутствия;роста нет, Г балл - зона отсутствия роста 1-2 мм, 2 балла - зона отсутствия роста 3-4 мм, 3 балла - зона отсутствия роста 5 мм и выше).
Количественную оценку антибиотической’ активности проводили! по ингибированию прорастания- конидий.; тест-культур в культуральном, фильтрате-выделенных микроорганизмов-аптагонистов (Рга11, 2006).
Лабораторную., оценку, эффективности - штаммов в защите пшеницы от корневой' гнили проводили методами», искусственного заражения: предварительно бактеризованных семян, пшеницы» Новосибирская-15 с последующим: выращиванием в сосудах со стерильным песком в течение 14 суток.. Предварительно отобранные и продезинфицированные семена пшеницы Новосибирская-1'5 (по 50 шт. на каждый вариант опыта) подвергали: бактеризации в течение двух часов в споровой суспензии бактерий, после чего высаживали» в. вазоны со стерильным песком» и инокулировали конидиями грибов p. Bipolaris с помощью: микропипет-дозатора. Контролем служили- семена, инокулированные конидиями без