СРЕДСТВО ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ВСХОЖЕСТИ СЕМЯН ЗЛАКОВЫХ РАСТЕНИЙ В ПОЧВАХ, ЗАГРЯЗНЕННЫХ ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ Российский патент 2009 года по МПК C12N1/20 A01C1/02 C12R1/125 

Описание патента на изобретение RU2354690C2

Изобретение относится к микробиологии и растениеводству и представляет собой применение по новому назначению штамма бактерий Bacillus subtilis 11B в качестве средства для повышения всхожести семян злаковых растений в почвах, загрязненных тяжелыми металлами.

В настоящее время проблема загрязнения почв тяжелыми металлами, снижающая выживаемость, рост и развитие растений, приобретает большое значение как в условиях городов, так и сельской местности в связи с возросшей урбанизацией и техногенными выбросами в виде твердых, жидких и газообразных отходов производств и других видов деятельности человека.

Техногенное загрязнение окружающей среды носит комплексный характер. Происходит загрязнение почв как тяжелыми металлами, так и нефтепродуктами, отмечается засоление почв. Это оказывает стрессорное действие на растения.

В последние годы для защиты растений от воздействия стрессорных факторов стали активно использовать микробиологические методы, т.е. использовать для обработки семян растений биопрепараты, основу которых составляют микроорганизмы различных родов.

Так, например, показан протекторный эффект бактерий рода Klebsiella на выживаемость семян газонных трав, культивируемых в условиях засоления и загрязнения почвы кадмием [1]. Однако бактерии рода Klebsiella являются условно-патогенными и не известны последствия их интродукции в почвенный биоценоз. Кроме того, не известно их влияние на патогенные для растений микроорганизмы, что имеет большое значение для роста и развития сельскохозяйственных культур.

Известно применение штамма 10 Agrobacterium radiobacter №Д-325 для предпосевной обработки семян ячменя в условиях стресса под влиянием тяжелых металлов. Бактеризация этим штаммом семян ячменя приводит к некоторому повышению продуктивности растений, что может быть связано не только с антистрессовым эффектом Agrobacterium radiobacter, но и его способностью фиксировать азот [2].

В то же время известно широкое применение в сельском хозяйстве препаратов из сапрофитных бактерий рода Bacillus, подавляющих развитие патогенных микроорганизмов и не оказывающих отрицательного влияния на почвенный микробный биоценоз (бациспецин-БМ, фитоспорин-М) [3, 4].

Одним из штаммов бактерий рода Bacillus, обладающим высоким уровнем антагонистической активности к фитопатогенным бактериям и грибам, является штамм Bacillus subtilis 11B [5] и биопрепарат на его основе [6]. Однако не было известно влияние бактерий штамм Bacillus subtilis 11B на всхожесть семян злаковых растений в условиях почв, загрязненных тяжелыми металлами.

В то же время известно, что сами бактерии рода Bacillus могут проявлять высокую устойчивость к повышенному содержанию в почве цинка, меди, ртути, бора, фосфора, железа и др. [7]. Ионы металлов необходимы для нормального функционирования ряда ферментов бацилл.

Изобретение позволяет получить новый биологический эффект - повышение всхожести семян злаковых растений в почвах, загрязненных тяжелыми металлами.

Данный эффект достигается тем, что в качестве средства для повышения всхожести семян злаковых растений в почвах, загрязненных тяжелыми металлами, применяют суспензию штамма бактерий Bacillus subtilis 11B с концентрацией 1×106-1×108 клеток в 1 мл.

Для проверки эффективности повышения всхожести семян использовали пшеницу (сорта Симбирка и Жница) и ячмень (сорт Одесский 100). После обработки семян замачиванием в течение 30 мин перед посевом в суспензии бактерий (контрольные семена замачивались в воде) семена помещались в чашки Петри с почвой, содержащей растворы металлов различной концентрации (всего по 100 семян на 1 концентрацию). Результаты испытаний представлены в таблицах 1-3.

Как видно из полученных результатов, обработка семян злаковых культур суспензией штамма Bacillus subtilis 11B повышает их всхожесть.

По сравнению с ближайшим аналогом - бактериями штамма 10 Agrobacterium radiobacter №Д-325 [2] предлагаемое средство на основе бактерии Bacillus subtilis имеет более длительный срок хранения, так как, в отличие от аналога, клетки бацилл при неблагоприятных условиях переходят в споровую форму, и может применяться в виде сухого порошка спор [7].

Таблица 1 Всхожесть семян при наличии в почве ионов меди Серия опыта Всхожесть семян, (проростки, шт.) Концентрация металла, мкг в 1 г почвы 0 10 20 50 100 1. Пшеница, сорт Симбирка Обработанные 97 92 91 80 65 Контрольные 91 80 74 36 30 2. Пшеница, сорт Жница Обработанные 94 90 81 72 60 Контрольные 81 74 64 24 10 3. Ячмень, сорт Одесский 100 Обработанные 94 90 87 80 62 Контрольные 85 80 71 46 40 Средняя эффективность защиты, % 9,4±2,7 12,7±3,3 16,7±0,3 42,0±4,0 35,7±7,3

Таблица 2 Всхожесть семян при наличии в почве ионов железа Варианты Всхожесть семян (проростки, шт.) Концентрация металла, мкг на 1 г почвы 0 10 20 50 100 1. Пшеница, сорт Симбирка Обработанные 96 94 92 90 88 Контрольные 92 88 84 80 70 2. Пшеница, сорт Жница Обработанные 94 93 91 82 80 Контрольные 88 79 80 74 68 3. Ячмень, сорт Одесский 100 Обработанные 95 90 90 82 85 Контрольные 86 82 84 76 65 Средняя эффективность защиты, % 6,3±2,7 6,0±2,0 11,7±2,3 6,3±2,7 16,7±2,3

Таблица 3 Всхожесть семян при наличии в почве ионов свинца Серия опыта Всхожесть семян (проростки, шт.) Концентрация металла, мкг на 1 г почвы 0 10 20 50 100 1. Пшеница, сорт Симбирка Обработанные 97 82 81 60 55 Контрольные 91 70 54 46 32 2. Пшеница, сорт Жница Обработанные 94 80 81 62 60 Контрольные 82 74 54 44 30 3. Ячмень, сорт Одесский 100 Обработанные 94 80 67 60 65 Контрольные 86 70 51 46 31 Средняя всхожесть Обработанные 95,0 80,6 76,3 60,6 60,0 Контрольные 86,3 71,3 53,0 45,3 31,0 Средняя эффективность защиты, % 8,7±2,3 8,0±2,0 23,3±4,7 15,3±1,7 29,0±5,0

Аналог Agrobacterium radiobacter №Д-325 обеспечивает повышение урожайности ячменя на 7-17% [2]. Учитывая наличие прямой зависимости между всхожестью семян и урожайностью злаков [8, 9] предлагаемое средство способно обеспечить повышение урожайности в среднем на 24%, причем эффективность защиты возрастает по мере увеличения концентрации тяжелых металлов в почве.

Источники информации

1. Соколова А.Я. Изучение протекторного действия бактерий рода Klebsiella на газонные травы в условиях засоления почвы. - Автореферат дисс. канд. биол. наук. - М., 2006 г., 24 с.

2. Патент РФ №2214082. Способ предпосевной обработки семян ячменя / Ковалев Н.Г., Юдкин Л.Ю., Степанок В.В. / Заявл. 2001.04.06; опубл. 2003.10.20.

3. Вялых Л.К., Мелентьев А.И. Индукция устойчивости к ржавчине у ячменя и пшеницы, вызываемая препаратом Бациспецин БМ // Микробиол. охрана биосферы в регионах Урала и Северного Прикаспия / Тез. докл. Всес. симп. - Оренбург, 1991. - С.23-24.

4. Патент РФ №2099947. Биопрепарат Фитоспорин для защиты растений от болезней / Смирнов В.В., Сорокулова И.Б., Бережницкая Т.Г. и др. / Заявл. 1997.12.27; опубл. 25.12.97.

5. Патент РФ №2201678. Биопрепарат для защиты растений от грибных и бактериальных болезней / Байгузина Ф.А., Кузнецова Т.Н., Захарова Р.Ш. и др. / Завл. 2001.02.19; опубл. 2003.04.10.

6. Патент РФ №2182172. Штамм бактерий Bacillus subtilis, обладающий широким спектром антагонистической активности / Байгузина Ф.А., Кузнецова Т.Н., Байгузина С.Н. / Завл. 04.05.2001; опубл. 2002.05.10.

7. Смирнов В.В. Спорообразующие аэробные бактерии - продуценты биологически активных веществ // Киев: Наукова думка, 1982 г. - С.38, 112.

8. Ахтариева Т.С. Урожайность и качество зерна раннеспелых сортов яровой пшеницы в условиях Северной лесостепи Тюменской области // Автореферат дисс. канд. с.-х. наук. - Тюмень, 2006. - 17 с.

9. Крылов Е.А. Влияние ряда факторов проявление Ustilago nuda (Jens.) Rostr. в посевах ярового ячменя // Автореферат дисс. канд. биол. наук. - Большие Вяземы, 2007. - 25 с.

Похожие патенты RU2354690C2

название год авторы номер документа
БИОПРЕПАРАТ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ УРОЖАЙНОСТИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР И УЛУЧШЕНИЯ КАЧЕСТВА ПРОДУКЦИИ 2006
  • Афанасьев Евгений Николаевич
  • Тюменцева Ирина Степановна
  • Афанасьев Николай Евгеньевич
  • Афанасьева Екатерина Евгеньевна
RU2322061C2
Комплексный биопрепарат для оптимизации минерального питания растений, защиты от фитопатогенов, повышения продуктивности и способ получения этого биопрепарата 2022
  • Каменева Ирина Алексеевна
  • Мельничук Татьяна Николаевна
  • Якубовская Алла Ивановна
  • Чайковская Людмила Александровна
  • Паштецкий Владимир Степанович
  • Гритчин Максим Владимирович
  • Коноплева Галина Николаевна
RU2777194C1
БИОПРЕПАРАТ ДЛЯ СТИМУЛЯЦИИ РОСТА И ЗАЩИТЫ РАСТЕНИЙ ОТ БОЛЕЗНЕЙ, ПОВЫШЕНИЯ УРОЖАЙНОСТИ И ПОЧВЕННОГО ПЛОДОРОДИЯ 2011
  • Сираева Зульфира Юнысовна
  • Захарова Наталия Георгиевна
RU2478290C2
Способ предпосевной обработки семян сельскохозяйственных растений 2017
  • Струнин Борис Павлович
RU2662992C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИОМИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ И МЕЛИОРАНТОВ (ВАРИАНТЫ) 2012
  • Чеботарь Владимир Кузьмич
  • Ерофеев Сергей Викторович
RU2512277C1
ШТАММЫ БАКТЕРИЙ РОДОВ Bacillus, Pseudomonas, Rahnella, Serratia, ОБЛАДАЮЩИЕ ФИТОПРОТЕКТОРНОЙ И РОСТОСТИМУЛИРУЮЩЕЙ АКТИВНОСТЬЮ, И ПРЕПАРАТ НА ОСНОВЕ ЭТИХ ШТАММОВ 2015
  • Каракотов Салис Добаевич
  • Коломиец Эмилия Ивановна
  • Желтова Елена Владимировна
  • Петровский Александр Степанович
  • Алещенкова Зинаида Михайловна
  • Мандрик-Литвинкович Марина Николаевна
  • Денисов Алексей Дмитриевич
  • Божко Кира Николаевна
  • Башкатова Марина Борисовна
  • Ираидова Эльмира Рафисовна
RU2595405C1
Штамм ассоциативных бактерий Flavobacterium sp. 72, активный азотфиксатор и продуцент физиологически активных веществ, используемый для повышения урожайности риса 2019
  • Якубовская Алла Ивановна
  • Белимов Андрей Алексеевич
  • Мельничук Татьяна Николаевна
  • Каменева Ирина Алексеевна
  • Паштецкий Владимир Степанович
RU2728641C1
Препарат для увеличения урожайности яровой пшеницы 2021
  • Сидоренко Марина Леонидовна
  • Бережная Виктория Васильевна
  • Клыков Алексей Григорьевич
RU2760337C1
КОНСОРЦИУМ ПСИХРОТОЛЕРАНТНЫХ БАКТЕРИАЛЬНЫХ ШТАММОВ ДЛЯ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ И СТИМУЛЯЦИИ РОСТА СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ РАСТЕНИЙ 2022
  • Васильченко Алексей Сергеевич
  • Доманская Ольга Валерьевна
RU2795906C1
Препарат для увеличения урожайности ярового ячменя 2021
  • Сидоренко Марина Леонидовна
  • Бережная Виктория Васильевна
  • Клыков Алексей Григорьевич
RU2760336C1

Реферат патента 2009 года СРЕДСТВО ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ВСХОЖЕСТИ СЕМЯН ЗЛАКОВЫХ РАСТЕНИЙ В ПОЧВАХ, ЗАГРЯЗНЕННЫХ ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ

Изобретение относится к микробиологии и растениеводству и представляет собой применение по новому назначению штамма бактерий Bacillus subtilis 11B, обладающего широким спектром антагонистической активности к фитопатогенным бактериям и грибам, для повышения всхожести семян злаковых растений в почвах, загрязненных тяжелыми металлами. Способ осуществляется путем замачивания семян злаковых растений в суспензии штамма бактерий Bacillus subtilis 11B с концентрацией 1,0×106-1×108 клеток в 1 мл. Изобретение позволяет повысить всхожесть зерновых культур. 3 табл.

Формула изобретения RU 2 354 690 C2

Применение суспензии штамма бактерии Bacillus subtilis 11В с концентрацией 1·106-1·108 клеток в 1 мл в качестве средства для повышения всхожести семян злаковых растений в почвах, загрязненных тяжелыми металлами.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2009 года RU2354690C2

СПОСОБ ПРЕДПОСЕВНОЙ ОБРАБОТКИ СЕМЯН ЯЧМЕНЯ 2001
  • Ковалев Н.Г.
  • Юдкин Л.Ю.
  • Степанок В.В.
RU2214082C2
ШТАММ БАКТЕРИЙ BACILLUS SUBTILIS, ОБЛАДАЮЩИЙ ШИРОКИМ СПЕКТРОМ АНТАГОНИСТИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ 2001
  • Байгузина Ф.А.
  • Кузнецова Т.Н.
  • Байгузина С.Н.
RU2182172C1
СПОСОБ ОБРАБОТКИ ОРГАНИЧЕСКИХ ОСАДКОВ СТОЧНЫХ ВОД 2001
  • Стёпкин А.А.
  • Стёпкина Ю.А.
RU2210550C1
RU 99103221 A, 27.12.2000
JP 63066104, 24.03.1988.

RU 2 354 690 C2

Авторы

Кузнецова Татьяна Николаевна

Хайруллин Рамиль Магзинурович

Даты

2009-05-10Публикация

2007-03-21Подача