Эффективность применения бактерий-антагонистов фитопатогенных грибов в модельной экосистеме

По мере развития систем контролируемого земледелия – от теплиц к полузамкнутым оранжерейным комплексам и далее к замкнутым вертикальным фермам и биорегенеративным системам жизнеобеспечения – возрастают требования к фитосанитарной безопасности и ограничиваются возможности применения химических фунгицидов. Перспективный подход к контролю возможных эпифитотий – использование бактерий-антагонистов рода Pseudomonas, способных подавлять фитопатогены и индуцировать системную устойчивость растения-хозяина. Применение агентов биоконтроля в замкнутых агроэкосистемах требует промежуточного этапа – испытания в модельных экосистемах, воспроизводящих ключевые параметры защищенного грунта: богатый органикой субстрат и присутствие аборигенной микрофлоры. Цель данной работы – оценка антифунгальной активности бактерий штамма Pseudomonas extremorientalis PhS1 в отношении возбудителя корневой гнили зерновых культур Bipolaris sorokiniana и его влияния на параметры развития растений пшеницы в условиях модельной экосистемы. Исследования проводили в лабораторных условиях по общепринятым методикам. Установлено, что бактерии P. extremorientalis PhS1 проявляли высокую антагонистическую активность по отношению к возбудителям семенных инфекций и корневых гнилей. Общая пораженность семян уменьшилась в 1,8–1,9 раза, распространенность корневых гнилей – в 1,6–2,8, индекс развития – в 1,9–7,1 раза. В экспериментах с модельными экосистемами при интродукции фитопатогена распространенность корневых гнилей у бактеризованных растений снизилась на 18%, индекс развития – на 22% по сравнению с небактеризованными. Активность гваякол-зависимой пероксидазы бактеризованных растений возросла на 12% без патогена и на 31% в присутствии B. sorokiniana. Полученные данные дополняют результаты лабораторных и полевых экспериментов и обосновывают перспективность применения P. extremorientalis как агента биоконтроля корневых гнилей пшеницы в условиях защищенного грунта и замкнутых агроэкосистем.

1. Vatistas C., Avgoustaki D.D., Bartzanas T. A systematic literature review on controlled-environment agriculture: How vertical farms and greenhouses can influence the sustainability and footprint of urban microclimate with local food production // Atmosphere. 2022. Vol. 13. N 8. P. 1258. DOI: 10.3390/atmos13081258.

2. Ampim P.A.Y., Obeng E., Olvera-Gonzalez E. Indoor vegetable production: An alternative approach to increasing cultivation // Plants. 2022. Vol. 11. N 21. P. 2843. DOI: 10.3390/plants11212843.

3. Calvo-Baltanás V., Vilcinskas A., Brück T., Kloas W., Wilke T., Rufino M., Henkel M., Zorn H., Monje O., Asseng S. The future potential of controlled environment agriculture // PNAS Nexus. 2025. Vol. 4. N. 4. P. 078. DOI: 10.1093/pnasnexus/pgaf078.

4. Zabel P., Zeidler C., Vrakking V., Dorn M., Schubert D. Biomass production of the EDEN ISS space greenhouse in Antarctica during the 2018 experiment phase // Frontiers in Plant Science. 2020. Vol. 11. P. 656. DOI: 10.3389/fpls.2020.00656.

5. Бархатов Ю.В., Ушакова С.А., Тихомиров А.А., Дегерменджи А.Г. Анализ динамики замкнутости массообменных процессов в экспериментальной модели биологической системы жизнеобеспечения // Журнал Сибирского федерального университета. Биология. 2023. Т. 16. № 4. С. 522–535.

6. Fu Y., Lu Y., Yang J., Liu H. Bacterial population dynamics and biosafety assessment in a closed Bioregenerative Life Support System during the “Lunar Palace 365” experiment // Science China Life Sciences. 2025. Vol. 68. P. 2137–2149. DOI: 10.1007/s11427-024-2857-1.

7. Хижняк С.В., Петрушкина С.А., Чернов В.Е., Ушакова С.А., Тихомиров А.А. Автохтонное микробное сообщество как потенциальный источник штаммов-антагонистов для биологической борьбы с фузариозом пшеницы в биолого-технических системах жизнеобеспечения // Авиакосмическая и экологическая медицина. 2020. Т. 54. № 3. С. 84–91. DOI: 10.21687/0233-528X-2020-54-3-84-91.

8. Kalyabina V.P., Esimbekova E.N., Kopylova K.V., Kratasyuk V.A. Pesticides: formulants, distribution pathways and effects on human health – a review // Toxicology reports. 2021. Vol. 8. P. 1179–1192. DOI: 10.1016/j.toxrep.2021.06.004.

9. Wang Z., Yun S., An Y., Shu L., Li S., Sun K., Zhang W. Effect of fungicides on soil respiration, microbial community, and enzyme activity: A global meta-analysis (1975–2024) // Ecotoxicology and Environmental Safety. 2025. Vol. 289. P. 117433. DOI: 10.1016/j.ecoenv.2024.117433.

10. Павлюшин В.А., Новикова И.И., Бойкова И.В. Микробиологическая защита растений в технологиях фитосанитарной оптимизации агроэкосистем: теория и практика (обзор) // Сельскохозяйственная биология. 2020. Т. 55. № 3. С. 421–438. DOI: 10.15389/agrobiology.2020.3.421rus.

11. Коршунова Т.Ю., Бакаева М.Д., Кузина Е.В., Рафикова Г.Ф., Четвериков С.П., Четверикова Д.В., Логинов О.Н. Роль бактерий рода Pseudomonas в устойчивом развитии агросистем и защите окружающей среды (обзор) // Прикладная биохимия и микробиология. 2021. Т. 57. № 3. С. 211–227. DOI: 10.31857/S0555109921030089.

12. Elnahal A.S.M., El-Saadony M.T., Saad A.M., Desoky El-S.M., El-Tahan A.M., Rady M.M., AbuQamar S.F., El-Tarabily K.A. The use of microbial inoculants for biological control, plant growth promotion, and sustainable agriculture: A review // European Journal of Plant Pathology. 2022. Vol. 162. P. 759–792. DOI: 10.1007/s10658-021-02393-7.

13. Власенко Н.Г., Кулагин О.В., Кудашкин П.И., Иванова И.А. Эффективность применения биопрепаратов и фунгицидов при выращивании яровой пшеницы в лесостепи Приобья // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. 2023. Т. 53. № 10. С. 5–14. DOI: 10.26898/0370-8799-2023-10-1.

14. Alattas H., Glick B.R., Murphy D.V., Scott C. Harnessing Pseudomonas spp. for sustainable plant crop protection // Frontiers in Microbiology. 2024. Vol. 15. P. 1485197. DOI: 10.3389/fmicb.2024.1485197.

15. Трунов Р.И., Торопова Е.Ю. Влияние фунгицидных протравителей семян яровой пшеницы на рост колоний возбудителей корневых гнилей // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. 2025. Т. 55. № 4. С. 46–54. DOI: 10.26898/0370-8799-2025-4-5.

16. Минаева О.М., Акимова Е.Е., Зюбанова Т.И., Кравец А.В., Терещенко Н.Н. Совместное применение бактерий и химического фунгицида для предпосевной обработки пшеницы // Химия в интересах устойчивого развития. 2025. Т. 33. № 4. С. 466–473. DOI: 10.15372/KhUR2025672.

17. Минаева О.М., Акимова Е.Е., Зюбанова Т.И. Эффективность применения бактерий Pseudomonas extremorientalis в производственном эксперименте на посевах яровой мягкой пшеницы в Томской области // Достижения науки и техники АПК. 2025. Т. 39. № 11. С. 61–66. DOI: 10.53859/02352451_2025_39_11_61.