Результат интеллектуальной деятельности: ИНОКУЛЯНТ ДЛЯ СЕМЯН СОИ

Изобретение относится к области биотехнологии сельскохозяйственных культур, а именно к биопрепаратам для повышения урожайности бобовых, в частности, сои.

Вследствие увеличения населения во всем мире и продолжающегося уничтожения или разрушения иным образом доступных сельскохозяйственных угодий потребность в более эффективных и устойчивых системах для народнохозяйственного агрономического комплекса приобретает первостепенное значение для человечества. Для решения данной проблемы широко распространено применение удобрений для повышения производства растений и сельскохозяйственных культур и компенсирования плохого качества почвы. Чаще всего используемые коммерчески доступные удобрения представляют собой неорганические химические удобрения. Такие химические удобрения могут быть дорогостоящими в производстве, а также быть вредными при использовании и часто связаны с последствиями, наносящими вред окружающей среде, такими как загрязнение нитратами сточных и грунтовых вод.

Композиции удобрений, содержащие микроорганизмы (так называемые "биоудобрения") все чаще рассматривают в качестве альтернативы традиционным химическим удобрениям. Способность конкретных видов бактерий стимулировать рост растений уже давно признана. Например, азотфиксирующие бактерии, такие как виды Rhizobium обеспечивают растения необходимыми азотистыми соединениями, виды Azotobacter и Azospirillum демонстрировали стимулирование роста растений и повышение урожайности сельскохозяйственных культур, обеспечивая накопление питательных веществ в растениях. Однако, бактерии данных родов зачастую не в состоянии эффективно конкурировать с естественной почвой и микрофлорой растений,, поэтому остается потребность в улучшенных удобрениях на основе микроорганизмов (RU 2628411, 2017).

К микроорганизмам, которые обладают полезным действием на растения относятся бактерии родов Rhizobium (включая Bradyrhizobium), Pseudo-monas, Serratia, Bacillus (включая Paenibacillus), Pasteuria, Azotobacter, Ente-robacter, Azospirillum, Methylobacterium, Cyanobacteria (сине-зеленые водоросли) и микоризные грибы. Такие микроорганизмы могут доставляться к растению посредством использования композиций инокулянтов.

Композиции инокулянтов могут наноситься прямо на семена растений или вноситься в борозду непосредственно перед посадкой семян. Недостатками инокулянтов является возможность потери жизнеспособности бактерий, обусловленная тем, что при использовании у микроорганизмов инокулянта нет времени для адаптации к новой окружающей среде. В результате, микроорганизмы инокулянта могут иметь низкий показатель выживаемости. В настоящее время для повышения жизнеспособности микроорганизмов в иноку-лянте при нанесении инокулянта на семена или во время их посадки в иноку-лянт добавляются вспомогательные компоненты, улучшающие сорбцию микроорганизмов на поверхность семян и продлевающие срок их выживаемости (экстендеры). (RU 2428467, 2011)

Для повышения эффективности микроорганизмов в инокулят добавляют пенопласт альгината желатин-кальций (US 4155737), полисахариды (US 5292507), альгинатный гель (FR 2469861) и т.д. При этом микроорганизмы оказываются заключены в своеобразную капсулу (W 085 / 02972; Fravel, D. R., et al., Phytopatholoqy, 75: 774-777 (1985)). Было показано, что несшитые полисахаридные растворы стабилизируют жизнеспособность неактивных микробных клеток, однако приготовление таких капсул требует дополнительных шагов, и связаны с трудностями при обработке.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является использование в инокулянта для бобовых культур в качестве экстендера метилцеллюлозы (US 5292507; US 2958667).

Недостатком получаемого инокулянта является недостаточная эффективность при сохранении активности микроорганизмов, таких как наиболее часто используемая В. Japonicum при его нанесении на семена сои.

В ходе проведенных авторами исследований было установлено, что поверхность семян сои является явно неблагоприятной средой для В. Japonicum. При этом авторами было найдено, что введение в инокулянт поливи-нилпироллидона повышает выживаемость микроорганизмов, однако его эффективность недостаточна для использования в производственных условиях. (Пример 1).

Задачей, решаемой авторами в рамках настоящего изобретения, являлось создание более эффективного состава инокулянта, позволяющего сохранять активность микроорганизмов В. Japonicum на семенах сои.

Технический результат достигается созданием инокулянта на основе бактерий В. japonicum, содержащего 25-125 г/л поливинилпироллидона (ПВП) и 25-100 г/л активированного угля (АУ). Лучшие результаты достигались при использовании 100 г/л поливинилпироллидона и 50 г/л активированного угля. При этом вышеупомянутые добавки сочетают функции экстендера и прилипателя.

Препараты готовились путем инокуляции изучаемыми штаммами полусинтетической среды с последующим ее недельным культивированием на шейкере при 180 об/мин и месячным выдерживанием в холодильнике, после чего во взвесь добавляли необходимые добавки. Состав полусинтетической питательной среды (г/л): К₂НРO₄ -0,5; MgSO₄*7H₂O- 0,2; NaCl -0,1; дрожжевой экстракт -1,0; манит -10,0; вода-остальное.

Сущность и промышленная применимость изобретения иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Навески, содержащие 100 семян сои сорта «Вилана» обрабаты-вали инокулянтом, содержащим 2250 КОЕ×10³ бактерий В. japonicum (шт. 634) /семя без добавок и содержащие 1 г/л поливинилпиролидона (ПВП). Периодически измеряли титр бактерий и фиксировали его. -В ходе анализа результатов учитывали, что для образования эффективного симбиоза необходимо 40000 жизнеспособных ризобий на одном семени.

Из данных табл.1 следует, что добавление поливинилпирролидона значительно повышает выживаемость клубеньковых бактерий сои на инокулиро-ванных семенах. Так, например, в контрольном варианте число жизнеспособных бактерий на семенах через 72 часа после обработки становится ниже необходимого для эффективного симбиоза уровня (40000 колониеобразующих единиц (КОЕ) на 1 семени сои). В варианте с поливинилпирролидоном КС за сутки падает до стабильного уровня в 500000 бактерий на 1 семени и держится на нем без заметного падения в течении 10 суток.

Пример 2. Для оценки эффективности возможных добавок в инокулят проводили опыты в условиях примера 1 с различными рецептурами. Полученные результаты приведены в таблице 2.

Из анализа таблицы следует, что лучшие результаты были получены при использовании в качестве добавки к поливинилпирролидону активированного угля. Стоит так же отметить, что альгинат натрия и, в особенности, метилцеллюлоза - загущают раствор значительно сильнее чем поливи-нилпирролидон в тех же концентрациях, что делает эти полимеры не только неэффективными в качестве протектора ризобий, но и значительно менее технологичными.

Пример 3. Изучение влияния соотношения ингредиентов инокулята проводилось при разных соотношениях поливинилпирролидона и активированного угля. Полученные результаты приведены в таблицах 3 и 4.

Лучшие результаты достигались при содержании ПВП в инокулянте 100 г/л

Анализ полученных данных показал, что оптимальным протектором для семян сои является 75 г/л активированного угля и 100 г/л поливинилпирролидона. Добавление к раствору поливинилпирролидона твердофазного наполнителя (активированный уголь) позволяет получить композицию, заметно более эффективную в качестве замедляющей гибель ризобий на семенах добавки.

Предлагаемый инокулят фиксирует значительное число бактерий на семенное поверхности, т.е. выступает в качестве прилипателя, а также способствует выживанию закрепленных бактерий на семени. Инокулят экономичен, т.е. затраты на его применение не превышает прибавки урожайности за счет его применения.