sibvestСибирский вестник сельскохозяйственной наукиSiberian Herald of Agricultural Science0370-87992658-462XSiberian Federal Scientific Centre of Agro-BioTechnologies of the Russian Academy of Sciences10.26898/0370-8799-2018-6-1sibvest-519Research ArticleЗЕМЛЕДЕЛИЕ И ХИМИЗАЦИЯAGRICULTURE AND CHEMICALIZATIONШТАММЫ BACILLUS THURINGIENSIS С РОСТОСТИМУЛИРУЮЩЕЙ И ФУНГИЦИДНОЙ АКТИВНОСТЬЮSTRAINS OF BACILLUS THURINGIENSIS WITH GROWTH-STIMULATING AND FUNGICIDAL ACTIVITYГоробейИ. М.GorobeyI. M.

Доктор сельскохозяйственных наук, главный научный сотрудник

Новосибирская область, р.п. Краснообск

Doctor of Science in Agriculture, Head Researcher

Krasnoobsk, Novosibirsk region 

КалмыковаГ. В.KalmykovaG. V.

Кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник

630501, Новосибирская область, р.п. Краснообск, СФНЦА РАН, а/я 463

Candidate of Science in Biology, Lead Researcher

PO Box 463, SFSCA RAS, Krasnoobsk, Novosibirsk Region, 630501

gvkalmyk@mail.ruДавыдоваН. В.DavydovaN. V.

Кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник

Новосибирская область, р.п. Краснообск

Candidate of Science in Agriculture, Senior Researcher

Krasnoobsk, Novosibirsk region 

АндрееваИ. В.AndreevaI. V.

Кандидат сельскохозяйственных наук, заведующая лабораторией

Новосибирская область, р.п. Краснообск

Candidate of Science in Agriculture, Laboratory Head

Krasnoobsk, Novosibirsk region 

Сибирский федеральный научный центр агробиотехнологий Российской академии наукРоссияSiberian Federal Scientific Centre of Agro-BioTechnologies of the Russian Academy of SciencesRussian Federation201823012019486512Copyright © Горобей И.М., Калмыкова Г.В., Давыдова Н.В., Андреева И.В., 20192019Горобей И.М., Калмыкова Г.В., Давыдова Н.В., Андреева И.В.Gorobey I.M., Kalmykova G.V., Davydova N.V., Andreeva I.V.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://sibvest.elpub.ru/jour/article/view/519

Представлены результаты изучения ростостимулирующей и антифунгальной активности штаммов Bacillus thuringiensis ssp. fukuokaensis, ssp. morrisoni, ssp. toumanoffi, ssp. dakota и ssp. amagiensis. Выявлено положительное влияние всех изученных штаммов на морфометрические показатели проростков ярового рапса и яровой пшеницы. Обработка семян ярового рапса спорово-кристаллическими смесями B. thuringiensis способствовала достоверному увеличению длины корней в 1,9–3,4 раза, проростков в 1,3– 1,9 раза в зависимости от штамма. Стимуляция роста растений отмечена и при инокуляции семян яровой пшеницы суспензиями штаммов B. thuringiensis, однако достоверное положительное действие выявлено только в варианте с использованием штамма B. thuringiensis ssp. fukuokaensis. Выявлена тенденция снижения количества пораженных корневой гнилью проростков яровой пшеницы при обработке семян штаммами B. thuringiensis ssp. morrisoni, ssp. dakota, ssp. amagiensis. В экспериментах с использованием чистых культур установлено, что все тестируемые штаммы B. thuringiensis проявили высокую степень антагонистической активности к двум видам фитопатогенов. Ингибирующая активность штаммов B. thuringiensis на 10-е сутки эксперимента в отношении Fusarium oxysporum варьировала от 68 до 83%, Alternaria alternata – от 71 до 89%. Проведенный анализ показал, что все исследуемые штаммы B. thuringiensis стимулировали рост растений ярового рапса и яровой пшеницы и проявляли антифунгальную активность. Полученные данные представляют интерес для дальнейших исследований с целью создания полифункциональных биологических препаратов для защиты растений.

The article presents the results of the study of growth-stimulating and antifungal activity of strains Bacillus thuringiensis ssp. fukuokaensis ssp. morrisoni, ssp. toumanoffi, ssp. dakota and ssp. amagiensis. The positive effect of all studied strains on morphometric parameters of spring rape and spring wheat seedlings was revealed. Treatment of spring rape seeds with spore-crystal mixtures of B. thuringiensis contributed to a significant increase in the length of roots by 1.93.4 times and sprouts – by 1.3-1.9 times, depending on the strain. Stimulation of plant growth was also observed in the inoculation of spring wheat seeds with suspension strains of B. thuringiensis. However, a significant positive effect was revealed only in the variant with the use of the strain of B. thuringiensisssp. fukuokaensis. There was a downward trend in the number of spring wheat seedlings affected with root rot when the seeds were treated with the strains of B. thuringiensisssp. morrisoni, ssp. dakota, ssp. amagiensis. In the experiments with pure cultures it was found that all tested strains of B. thuringiensis showed a high degree of antagonistic activity to two types of phytopathogens. The inhibitory activity of the strains of B. thuringiensis on the 10th day of the experiment with regard to Fusarium oxysporum ranged from 68 to 83%, Alternaria alternata – from 71 to 89%. The analysis showed that all studied strains of B. thuringiensis stimulated the growth of plants of spring rape and spring wheat and showed antifungal activity. The obtained data are of interest for further research in order to create multifunctional biological preparations for plant protection.

полифункциональная активностьBacillus thuringiensisростостимулирующее действиеморфометрические показателифитопатогеныингибирующая активностьmultifunctional activityBacillus thuringiensisgrowth-stimulating effectmorphometric parametersphytopathogensinhibitory activityReferencesКалмыкова Г.В., Горобей И.М., Осипова Г.М. Перспективы использования Bacillus thuringiensis как биологического агента защиты растений // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. 2016. № 4. С. 12–19.Kalmykova G.V., Gorobei I.M., Osipova G.M. Perspektivy ispol’zovaniya Bacillus thuringiensis kak biologicheskogo agenta zashchity rastenii [Prospects for the use of Bacillus thuringiensis as a biological agent for plant protection]. Sibirskii vestnik sel’skokhozyaistvennoi nauki [Siberian Herald of Agricultural Science], 2016, no. 4, pp.12–19. (In Russian).Fiuza L.M., Polanczyk R.I., Criekmore N. (Editors). Bacillus thuringiensis and Lysinibacillus sphaericus. Characterization and use in the field of biocontrol // Springer International Publishing AG. 2017. DOI: 10.1007/978-3-319-56678-8.Fiuza L.M., Polanczyk R.I., Criekmore N. (Editors). Bacillus thuringiensis and Lysinibacillus sphaericus. Characterization and use in the field of biocontrol. Springer International Publishing AG. 2017. DOI:10.1007/978-3319-56678-8.Armada E., Probanza A., Roldan A., Azcon R. Native plant growth promoting bacteria Bacillus thuringiensis and mixed or individual mycorhizal species improved drought tolerance and oxidative metabolism in Lavandula dentate plants // Journal Plant Physiol. 2015. Vol. 192. P. 1–12. DOI: 10.1016/j.jplph.2015.11.007.Armada E., Probanza A., Roldan A., Azcon R. Native plant growth promoting bacteria Bacillus thuringiensis and mixed or individual mycorhizal species improved drought tolerance and oxidative metabolism in Lavandula dentate plants. Journal Plant Physiology, 2015, vol. 192, pp. 1–12. DOI: 10.1016/j.jplph.2015.11.007.Климентова Е.Г., Каменёк Л.К., Каменёк Д.В. и др. Перспективы использования дельта-эндотоксина Bacillus thuringiensis как биорегулятора роста растений с фитозащитными свойствами // АГРО XXI. 2010. № 4–6. С. 31–33.Klimentova E.G., Kamenek L.K., Kamenek D.V. i dr. Perspektivy ispol’zovaniya del’ta-endotoksina Bacillus thuringiensis kak bioregulyatora rosta rastenii s fitozashchitnymi svoistvami [Prospects for the use of delta-endotoxin Bacillus thuringiensis as a plant growth bioregulator with phytoprotective properties]. AGRO XXI [AGRO XXI], 2010, no.4–6, pp. 31–33. (In Russian).Каменёк Л.К., Терехина Л.Д., Андреева И.В., Терехин Д.А., Воронцов В.В., Каменёк В.М. Изучение ростостимулирующего действия дельта-эндотоксина на примере растений огурца // Вестник НГАУ. 2010. Т. 16. № 4. С.13–17.Kamenek L.K., Terekhina L.D., Andreeva I.V., Terekhin D.A., Vorontsov V.V., Kamenek V.M. Izuchenie rostostimuliruyushchego deistviya del’ta-endotoksina na primere rastenii ogurtsa [Study of the growth-promoting effect of deltaendotoxin on the example of cucumber plants]. Vestnik NGAU [Bulletin of NSAU], 2010, vol. 16, no. 4, pp.13–17. (In Russian).Коробов Я.А., Каменёк Л.К., Каменёк В.М., Усеева Л.Ф. Ростостимулирующее действие дельта-эндотоксина Bacillus thuringiensis на ювенильные растения пшеницы // Ульяновский медико-биологический журнал. 2017. № 2. С. 152–158.Korobov Ya.A., Kamenek L.K., Kamenek V.M., Useeva L.F. Rostostimuliruyushchee deistvie del’ta-endotoksina Bacillus thuringiensis na yuvenil’nye rasteniya pshenitsy [The growthpromoting effect of Bacillus thuringiensis delta-endotoxin on juvenile wheat plants]. Ul’yanovskii mediko-biologicheskii zhurnal [Ulyanovsk Biomedical Journal], 2017, no. 2, pp.152–158. (In Russian).Штерншис М.В., Беляев А.А., Цветкова В.П., Шпатова Т.В., Леляк А.А., Бахвалов С.А. Биопрепараты на основе бактерий рода Bacillus thuringiensis для управления здоровьем растений: монография. Новосибирск: Издательство СО РАН, 2016. 284 с.Shternshis M.V., Belyaev A.A., Tsvetkova V.P., Shpatova T.V., Lelyak A.A., Bakhvalov S.A. Biopreparaty na osnove bakterii roda Bacillus thuringiensis dlya upravleniya zdorov’em rastenii [Biological preparations based on bacteria of the genus Bacillus thuringiensis for plant health management]. Novosibirsk, Izd-vo SO RAN Publ., 2016, 284 p. (In Russian).Raddadi N., Belaouis A., Namagnini I., Hansen B.M., Hendriksen N.B., Boudabous A., Cherif A., Daffonchio D. Characterization of polyvalent and safe Bacillus thuringiensis strains with potential use for biocontrol // Journal Basic Microbiol. 2009. Vol. 49. P. 293–303. DOI: 10.1002/jobm.200800182.Raddadi N., Belaouis A., Namagnini I., Hansen B.M, Hendriksen N.B., Boudabous A., Cherif A., Daffonchio D. Characterization of polyvalent and safe Bacillus thuringiensis strains with potential use for biocontrol. Journal Basic Microbiology. 2009, vol. 49, pp. 293–303. DOI: 10.1002/jobm.200800182.Смирнов О.В., Гришечкина С.Д. Полифункциональная активность Bacillus thuringiensis Berliner // Сельскохозяйственная биология. 2011. № 3. С. 123–126.Smirnov O.V., Grishechkina S.D. Polifunkcional’naya aktivnost’ Bacillus thuringiensis Berliner [Multifunctional activity of Bacillus thuringiensis Berliner]. Sel’skokhozyaistvennaya biologiya [Agricultural biology], 2011, no. 3, pp. 123–126. (In Russian).Jouzani G., Valijanian E., Sharafi R. Bacillus thuringiensis: a successful insecticide with new environmental features and tidings // Applied Microbiology and Biotechnology. 2017. Vol. 101. P. 2691–2711. DOI: 10/1007/s00253017-8175-y.Jouzani G., Valijanian E., Sharafi R. Bacillus thuringiensis: a successful insecticide with new environmental features and tidings. Applied Microbiology and Biotechnology. 2017, vol. 101, pp. 2691–2711. DOI: 10/1007/s00253017-8175-y.Jung W.J., Mabood F., Souleimanov A., Smith D.L. Induction of defense-related enzymes in soybean leaves by class IId bacteriocins (thuricin 17 and bacteriocin F4) purified from Bacillus strains // Microbiological Research. 2011. Vol. 167. P. 14–19.Jung W.J., Mabood F., Souleimanov A., Smith D.L. Induction of defense-related enzymes in soybean leaves by class IId bacteriocins (thuricin 17 and bacteriocin F4) purified from Bacillus strains. Microbiological Research. 2011. vol. 167, pp. 14–19.Zhou Y., Choi Y., Sun M. Novel roles of Bacillus thuringiensis to control plant diseases // Applied Microbiology and Biotechnology. 2008. Vol. 80. P. 563–572.Zhou Y., Choi Y., Sun M. Novel roles of Bacillus thuringiensis to control plant diseases. Applied Microbiology and Biotechnology, 2008, vol. 80, pp. 563–572.Shrestha A., Sultana R., Chae J.C. Kim K, Lee K.J. Bacillus thuringiensis C25 which is rich in cell wall degrading enzymes efficienyly controls lettuce drop caused by Sclerotinia minor // European Journal of Plant Pathology. 2015. Vol. 142. P. 577–589. DOI: 10.1007/s10658-015-0636-5.Shrestha A., Sultana R., Chae J.C. Kim K, Lee K.J. Bacillus thuringiensis C25 which is rich in cell wall degrading enzymes efficiently controls lettuce drop caused by Sclerotinia minor. European Journal of Plant Pathology. 2015, vol. 142, pp. 577–589. DOI: 10.1007/s10658-015-0636-5.Morales de la Vega L.M., Barboza-Corona J.E., Aguilar-Uscanga M.G., Ramнrez-Lepe. Purification and characterization of an exochitinase from Bacillus thuringiensis subsp. aizawai and its action against phytopathogenic fungi // Canadian Journal of Microbiology. 2006. Vol. 52. P. 651–657.Morales de la Vega L.M., Barboza-Corona J.E., Aguilar-Uscanga M.G., Ramirez-Lepe. Purification and characterization of an exochitinase from Bacillus thuringiensis subsp. aizawai and its action against phytopathogenic fungi. Canadian Journal of Microbiology. 2006, vol. 52. pp. 651–657.Калмыкова Г.В., Бурцева Л.И., Ермакова О.Г., Якунина О.Ю., Мотовилов А.Я. Антибактериальная активность штаммов Bacillus thuringiensis в отношении патогенных и условно-патогенных микроорганизмов // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. 2013. № 2. С. 97–104.Kalmykova G.V., Burtseva L.I., Ermakova O.G., Yakunina O.Yu., Motovilov A.Ya. Antibakterial’naya aktivnost’ shtammov Bacillus thuringiensis v otnoshenii patogennykh i uslovno-patogennykh mikroorganizmov [Antibacterial activity of Bacillus thuringiensis strains against pathogenic and conditionally pathogenic microorganisms]. Sibirskii vestnik sel’skokhozyaistvennoi nauki [Siberian Herald of Agricultural Science], 2013, no. 2, pp. 97– 104. (In Russian).Elsharkawy M.M., Nakatani M., Nishimura M., Arakawa T., Shimizu M. Control of tomato bacterial and root-knot diseases by Bacillus thuringiensis CR-371 and Streptomyces avermectinius NBRC14893 // Soil Plant Sci. 2015. Vol. 65. P. 575–580. DOI: 10.1080/09064710.2015.1031819.Elsharkawy M.M., Nakatani M., Nishimura M., Arakawa T, Shimizu M. Control of tomato bacterial and root-knot diseases by Bacillus thuringiensis CR-371 and Streptomyces avermectinius NBRC14893. Soil Plant Sci. 2015, vol. 65, pp. 575–580. DOI:10.1080/09064710.2015.1031819. (In Russian).Lecadet M.M., Frachon E., Dumanoir V.C., Ripouteau H., Hamon S., Laurent P., Thiery I. Updating the H-antigen classification of Bacillus thuringiensis. Applied Microbiology and Biotechnology. 1999. Vol. 86. P. 660–673.Lecadet M.M., Frachon E., Dumanoir V.C., Ripouteau H., Hamon S., Laurent P., Thiery I. Updating the H-antigen classification of Bacillus thuringiensis. Applied Microbiology and Biotechnology, 1999, vol. 86, pp. 660-673.Мокеева А.В., Калмыкова Г.В., Бурцева Л.И., Орешкова С.Ф., Андреева И.С., Репин В.Е. Сравнительный анализ штаммов энтомопатогенной бактерии Bacillus thuringiensis молекулярно-генетическими методами // Биотехнология. 2006. № 3. С. 47–55.Mokeeva A.V., Kalmykova G.V., Burtseva L.I., Oreshkova S.F., Andreeva I.S., Repin V.E. Sravnitel’nyi analiz shtammov entomopatogennoi bakterii Bacillus thuringiensis molekulyarno-geneticheskimi metodami [Comparative analysis of the entomopathogenic Bacillus thuringiensiss trains using the methods of molecular genetics], Biotehnologiya [Biotechnology], 2006, no. 3, pp. 47-55. (In Russian).Николаев А.Н., Николаева С.И. Сравнительная антифунгальная активность изолятов Bacillus subtilis и Bacillus thuringiensis in vitro // Studia Univ. Moldaviae. 2015. Т. 81. № 1. С. 12–16.Nikolaev A.N., Nikolaeva S.I. Sravnitel’naya antifungal’naya aktivnost’ izolyatov Bacillus subtilis i Bacillus thuringiensis in vitro [Comparative antifungal activity of isolates of Bacillus subtilis and Bacillus thuringiensis in vitro]. Studia Univ. Moldaviae [Studia Univ. Moldaviae], 2015, vol. 81, no. 1, pp. 12–16. (In Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.