Аннотация
Выделение автохтонных штаммов для создания на их основе микробных препаратов при выращивании сельскохозяйственных культур является экологически целесообразным приемом для получения высококачественной конкурентоспособной растениеводческой продукции, сохранения плодородия почвы и окружающей среды. Для эффективного применения биопрепаратов необходимы глубокие исследования взаимоотношений в системе почва – микроорганизмы – растение с учетом экологических законов ее функционирования. Лаборатория молекулярно-генетических и микробиологических методов Федерального исследовательского центра «Казанский научный центр Российской академии наук», имея современное высокоточное оборудование, ориентирована на решение проблем эффективности биопрепаратов при их использовании в открытом грунте, а также внедрении молекулярно-генетических методов для анализа консорциумов микроорганизмов, характеристике наиболее перспективных штаммов и разработке систем мониторинга фитопатогенов в решении проблем защиты растений. Детально изучается микрофлора культурных растений (более шести тысяч бактериальных изолятов) и создаются консорциумы, состоящие из полезных и совместимых между собой автохтонных микроорганизмов. В модельных системах выделяются новые штаммы – агенты биологической защиты растений. Штаммы бактерий, прошедшие все этапы отбора (определение различных типов ферментативных активностей, исключение повторов и патогенов, проверка антагонистических и колонизирующих свойств, способности к синтезу индол-3-уксусной кислоты (ИУК)), представлены четырьмя условными группами: (1) бактерии, способные колонизировать корневую систему растений; (2) бактерии – антагонисты фитопатогенных грибов; (3) бактерии – продуценты ИУК; (4) бактерии, стимулирующие рост растений за счет своих ферментативных активностей. Конкретный консорциум собирается из четырех штаммов (по одному из каждой группы) для проверки совместимости. Поэтапная экспресс-диагностика перспективных штаммов позволяет сократить сроки работ по выделению агентов биозащиты растений без потери качества выделяемых штаммов. ДНК-фингерпринтинг изолятов с помощью BOX-ПЦР значительно сокращает количество изолятов без потери штаммового разнообразия, удаляя клоны одного и того же штамма в пробе. При идентификации можно избавиться от потенциально патогенных штаммов, применение которых нежелательно. В процессе исследований выявлены биосинтетические гены и кластеры генов, задействованные в продукции широкого ряда вторичных метаболитов и ферментов, что подтверждает обоснованность выбора данных штаммов как потенциальных биоконтрольных агентов и их дальнейшее исследование для создания биопрепаратов. Созданы образцы биопрепаратов комплексного действия, эффективность которых экспериментально доказана в модельных системах.
Литература
Cookson W.R., Murphy D.V., Roper M.M. Characterizing the relationships between soil organic matter components and microbial function and composition along a tillage disturbance gradient // Soil Biology and Biochemistry. – 2008. – № 40. – Р. 763-777. DOI: https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2007.10.011.
Griffiths B.S., Philippot L. Insights into the resistance and resilience of the soil microbial community // FEMS Microbiology Reviews. – 2012. – № 37. – Р. 112-129. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1574-6976.2012.00343.x.
Умаров М.М., Кураков А.В., Степанов Л.А. Микробиологическая трансформация азота в почве. – М.: ГЕОС, 2007. – 138 с.
Дегтярева И.А., Яппаров Д.А., Хидиятуллина А.Я., Зарипова С.К. Оценка эффективности жидких форм биопрепаратов // Ученые записки Казанской государственной академии ветеринарной медицины им. Н.Э. Баумана. – 2013. – Т. 215. – С. 96-100.
Дегтярева И.А., Бабынин Э.В., Сироткин А.С., Яппаров И.А. Биоремедиация почв: методы и подходы. Учебно-методическое пособие. – Казань: Изд-во КНИТУ, 2018. – 100 с.
Bergmeyer H.U. Methods of enzymatic analysis. – Elsevier, 2012. – 1088 p.
Hooff G.P., Van Kapmen J., Mesteers R.J.V., Van Belkum A. et al. Characterization of β-lactamase enzyme activity in bacterial lysates using MALDI-mass spectrometry // Journal of proteome research. – 2012. – Vol. 11. – № 1. – P. 79-84. DOI: https://doi.org/10.1021/pr200858r.
Šebela M. The use of matrix-assisted laser desorption/ionization mass spectrometry in enzyme activity assays and its position in the context of other available methods // Mass Spectrometry Reviews. – 2023. – Vol. 42. – № 3. – P. 1008-1031. DOI: https://doi.org/10.1002/mas.21733.
Колешко О.И. Экология микроорганизмов почвы. Лабораторный практикум // Минск: Высшая школа, 1981. – 175 с.
Nimisha P., Moksha S., Gangawane A.K. Amylase activity of starch degrading bacteria isolated from soil // International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences. – 2019. – Vol. 8. – № 4. – P. 659-671. DOI: https://doi.org/10.20546/ijcmas.2019.804.071.
Kumar D., Kumar L., Nagar S., Raina C., Parshad R., Gupta V.K. Screening, isolation and production of lipase/esterase producing Bacillus sp. strain DVL2 and its potential evaluation in esterification and resolution reactions // Archives of Applied Science Research. – 2012. – Vol. 4. – № 4. – P. 1763-1770.
Zebua A.C., Guchi H., Sembiring M. Isolation of non-symbiotic Nitrogen-fixing bacteria on andisol land affected by Sinabung eruption // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. – IOP Publishing, 2020. – Vol. 454. – № 1. – P. 012167. DOI: https://doi.org/10.1088/1755-1315/454/1/012167.
Sharma A.K., Sharma V., Saxena J., Yadav B., Alam A., Prakash A. Isolation and screening of extracellular protease enzyme from bacterial and fungal isolates of soil // International Journal of Scientific Research in Environmental Sciences. – 2015. – Vol. 3. – № 9. – P. 334-340. DOI: https://doi.org/10.12983/ijsres-2015-p0334-0340.
Krithika S., Chellaram C. Isolation, screening, and characterization of chitinase producing bacteria from marine wastes // International Journal of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences. – 2016. – Vol. 8. – № 5. – P. 34-36.
Islam F., Roy N. Screening, purification and characterization of cellulase from cellulase producing bacteria in molasses // BMC research notes. – 2018. – Vol. 11. – № 1. – P. 1-6. DOI: https://doi.org/10.1186/s13104-018-3558-4.
Singh N.K., Joshi D.K., Gupta R.K. Isolation of phytase producing bacteria and optimization of phytase production parameters // Jundishapur Journal of Microbiology. – 2013. – Vol. 6. – № 5. https://doi.org/10.5812/jjm.6419.
Gordon S.A., Weber R.P. Colorimetric estimation of indole-3-acetic acid // Plant physiology. – 1951. – Vol. 26. – № 1. – Р. 192. DOI: https://doi.org/10.1104/PP.26.1.192.
Luckey T. Germfree life and gnotobiology. – Elsevier, 2012. – 536 p.
Diabankana R.G.C., Shulga E.U., Validov S.Z., Afordoanyi, D.M. Genetic characteristics and enzymatic activities of Bacillus velezensis KS04AU as a stable biocontrol agent against phytopathogens // International Journal of Plant Biology. – 2022. – Vol. 13. – № 3. – P. 201-222. https://doi.org/10.3390/ijpb13030018.
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.