Результат интеллектуальной деятельности: Штамм микроорганизмов Achromobacter spanius 10-50-TS2 в качестве средства повышения устойчивости растений к хлоридному засолению

Изобретение относится к сельскохозяйственной биотехнологии, в частности к штамму микроорганизмов для получения средства для стимуляции физиологических свойств, повышения адаптивной способности и урожайности растений при сельскохозяйственном использовании и рекультивации засоленных почв.

Повышение адаптивных свойств сельскохозяйственных культур связано с изменением условий, приемов и технологий возделывания. Важным фактором повышения урожайности (продуктивности) растений может быть ускоренная энергия прорастания семян, увеличение их всхожести, ускоренное развитие корневой системы, обеспечивающей улучшение их питания и, как следствие, возрастание массы растения.

Для решения данной задачи постоянно ведется поиск эффективных и экологически безопасных биологически активных средств, стабильно влияющих на рост и развитие растений. Для интенсификации производства без использования химических средств современное растениеводство заинтересовано в поиске препаратов биологического и, в частности, микробиологического происхождения для создания на их основе фитостимулирующих препаратов, повышающих адаптивные способности растений к стрессовым факторам, в частности к засолению почв.

Известны химические способы повышения устойчивости растений к засолению, в частности следующие. Известен «Способ повышения устойчивости растений риса к засолению» (патент РФ №2196409 от 03.06.1999 г.). Способ включает предпосевную обработку семян раствором солепротектора на основе тройного сополимера акриловой кислоты, ее амида и триакрилоилгексагидро-1,3,5-триазина (СПАК). Известен «Способ получения солеустойчивых форм подсолнечника» (патент СССР №1576063 от 12.05.1988 г.). Способ предусматривает замачивания семян подсолнечника в воде и последующей обработкой семян раствором N-нитрозометилмочевины. Известно «Средство для повышения устойчивости растений риса к засолению, плодовых косточковых культур и сахарной свеклы к засухе и озимой пшеницы к засухе и поражению грибковыми заболеваниями» (патент РФ №2042326 от 04.09.1992 г.). Сущность изобретения состоит в том, что в период вегетации растения обрабатывают 2-фурил-1,3 диоксоланом (фураланом), что позволяет повысить устойчивость риса к засолению. Недостатком указанных аналогов является использование в качестве средств, влияющего на устойчивость растений к засолению различных химических соединений, которые могут быть экологически не безопасны для агробиоценозов.

Известны агрономические способы рекультивации земель и их рассоления. Известен «Способ рекультивации нарушенных земель в бросовых рисовых чеках» (патент РФ №2424644 от 07.04.21009 г.). Способ включает вспашку и посев семян растений. В последней декаде марта - в первой декаде апреля в рисовых чеках с уровнем грунтовых вод хлоридного и сульфатного засоления менее 0,8-1,0 м и минерализацией не выше 15 г/л тяжелыми дисковыми боронами уничтожают пожнивные остатки, сорную растительность и рыхлят верхний слой на глубину 0,16-0,18 м. В последней декаде мая дискаторами крошат комья почвы, пожнивные остатки, сорную растительность и выравнивают рельеф чека. Выполняют одновременный ярусный высев семян солодки голой, пырея ползучего и топинамбура в полосы шириной 15-18 см. Способ обеспечивает снижение уровня грунтовых вод и их минерализации и изменяет тип химизма. Известен «Способ мелиорации солонцовых земель» (патент РФ №2567156 от 14.04.2014 г.). Способ включает почвенное, агрохимическое и мелиоративное обследование территории, выбор глубины и способа вспашки, дополнительное увлажнение путем снегонакопления или орошения, внесение химических мелиорантов, органических удобрений, посев и возделывание солеустойчивых культур-освоителей. Недостатком данных способов является многоэтапность применяемых агрономических, агрохимических и мелиоративных приемов, обеспечивающих снижение засоленности почв. Данные методы предусматривают высев солеустойчивых растений культур-освоителей, но не повышение устойчивости растений к засолению.

Известен биологический способ повышения устойчивости растений к засолению «Способ повышения устойчивости растений рапса к хлоридному засолению» (патент РФ №2515726 от 24.12.2012 г.). Способ включает в себя предпосевную обработку семян растворами стероидных гормонов растений - брасиностероидами, путем их замачивания в растворе препарата с последующим промыванием в проточной воде и высушиванием. Недостатком данного метода является обработка семян, включающая несколько этапов, сложность получения чистых препаратов гормонов растений и их достаточно высокая стоимость.

Задачей изобретения является использование штамма микроорганизма в сельском хозяйстве в качестве средства повышения адаптивной способности и продуктивности растений к хлоридному засолению почв. Указанная задача решается тем, что в качестве средств повышения урожайности и адаптивной способности растений к засоленным почвам используется выделенный из образцов многолетнемерзлых пород галоценового периода штамм бактерий Achromobacter spanius 10-50-TS2.

Штамм Achromobacter spanius 10-50-TS2 депонирован во Всероссийской Коллекции Промышленных Микроорганизмов ФГУПГосНИИГенетика за №В-12405 (копия справки о депонировании прилагается), выделен из многолетнемерзлых пород (сине-серых пластичномерзлых глин), отобранных из бурового керна с глубины 30 м при бурении скважины в районе Тарко-Сале (Тюменская область), координаты скважины: N 65 01 316, Е 77 32 523.

Штамм Achromobacter spanius. 10-50-TS2 №В-12405 характеризуется следующими культурально-морфологическими и физиолого-биохимическими признаками.

Культурально-морфологические особенности штамма Achromobacter spanius 10-50-TS2 №В-12405. Колонии на ГРМ-агаре полупрозрачные, мелкие, круглые, с ровным краем грамотрицательные палочки, отсутствие спор.

Условия и состав сред для выращивания штамма Achromobacter spanius 10-50-TS2 №В-12405.

Культивирование указанного штамма осуществляют в термостате посевом клеток бактерий штрихом в стандартные пробирки на скошенный питательный агар (ГРМ-агар, г. Оболенск, ТУ 9398-020-78095326-2006 или ООО «НПЦ «Биокомпас-С», г. Углич, ТУ 9385-001-64786015-2012) в аэробных условиях, в термостате при t° от +25 до +36°С 24 часа. Все работы по культивированию осуществляют при соблюдении стерильности.

Физиолого-биохимические особенности штамма Achromobacter spanius 10-50-TS2 №В-12405: каталаза+, оксидаза+, рост на ЖСА-, лецитиназа-, кровяной агар+, гемолиз-, МПБ+, МПА+, рост на среде Сабуро-, анаэробный рост-, рост на цитратной среде-, глюкоза КГ+, арабиноза КГ+, ксилоза КГ+, манит-, крахмал-, казеин-, восстановление нитратов-, индол+.

Чувствительность к антибиотикам: штамм Achromobacter spanius 10-50-TS2 №В-12405. Заявляемый штамм чувствителен к пенициллину и налидиксовой кислоте, устойчив к линкомицину, эритромицину, стрептомицину.

Срок хранения высеянного в пробирки на питательную среду штамма Achromobacter spanius 10-50-TS2 №В-12405 в холодильнике (2°С-5°С) 2 месяца.

Штамм бактерий Achromobacter spanius 10-50-TS2 №В-12405 не является зоопатогенным или фитопатогенным.

Штамм бактерий Achromobacter spanius 10-50-TS2 №В-12405 был проверен в лабораторных условиях на способность повышать энергию прорастания, всхожесть семян овса (Ayena satiya) сорта Мегион и на морфометрические показатели проростков овса при проращивании в условиях хлоридного засоления субстрата после предпосевной обработки семян бактериальной суспензией штамма.

Достижение указанного технического результата изобретения проводилось следующим образом.

Культивирование штамма бактерий Achromobacter spanius 10-50-TS2 №В-12405 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=36°C. 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 Achromobacter spanius 10-50-TS2 в исходной маточной суспензии плотность культур доводили до рабочей концентрации в 1-3×10⁷ КОЕ в 1 мл в 5% водном растворе сахарозы.

Семена овса (Ayena satiya) сорта Мегион (n=100) помещали в 50 мл бактериальной суспензии на 2 часа. Обработанные семена раскладывали в стерильные чашки Петри (по 20 семян в каждую чашку) со стерильной фильтровальной бумагой на дне. Фильтровальную бумагу в чашках Петри перед раскладкой в них семян смачивали до полной влагоемкости 0,98% раствором хлорида натрия в воде. В контрольном варианте обработка семян суспензией бактерий не проводилась. Чашки Петри с семенами помещали в темный термостат при температуре +22°С. Для оценки влияния микроорганизмов на повышение адаптивных свойств проростков овса к хлоридному засолению использовался прямой универсальный метод учета изменения показателей прорастания семян (Дроздов и др., 1988). На 4 сутки определяли энергию прорастания, на 7 сутки - лабораторную всхожесть семян и морфофизиологические показатели растений. Повторность опытов двукратная. В каждом опытном и контрольном вариантах проращивали по 100 семян овса.

Статистическая обработка полученных данных проводилась с помощью программы «SPSS ver. 11.5. for Windows».

Результаты измерений приведены в таблице 1. Результаты опытов влияние штамма бактерий Achromobacter spanius 10-50-TS2 №В-12405 на способность повышать энергию прорастания и всхожесть семян, на морфометрические показатели проростков овса после предпосевной обработки семян в условиях хлоридного засоления показали следующее. Заявленный штамм повысил энергию прорастания семян на 40% (р<0,001), лабораторную всхожесть на 35,2% (р<0,001), привел к увеличению длины проростков на 59%, массы проростков в 2 раза. Отмечается увеличение количества корней на 13,3%, массы корней в 2 раза.

Заявленное изобретение позволяет использовать штамм Achromobacter spanius 10-50-TS2 №В-12405, выделенный из многолетнемерзлых пород и сохранивший в них свою жизнеспособность, для разработки биопрепаратов с целью повышения продуктивности растений (роста и развития растений, повышения энергии прорастания семян, их всхожести, стимуляции развития корневой системы), в том числе для зон с засолением почв.

Приведенные результаты исследования подтверждают достижение технического результата и соответствие заявленного штамма критериям новизна, изобретательский уровень, промышленная применимость.