Биопрепараты фитозащитного, рострегулирующего и иммуномодулирующего действия для растениеводства

Анализ существующих систем защиты сельскохозяйственных культур от болезней и вредителей свидетельствует, что успехи в применении пестицидов, наблюдавшиеся в середине ХХ века, в нынешних условиях существенно уменьшились. Выяснилось, что патогены быстро приобретают резистентность к применяемым пестицидам, кроме того, последние оказывают отрицательное влияние на окружающую среду, снижают качество растениеводческой продукции.

Все эти факторы обусловили поиски средств защиты, среди которых всё большее внимание уделяется препаратам микробного происхождения, которые зарекомендовали себя как экологически безопасные, не вызывающие привыкания вредителей, а также индуцирующие устойчивость растений к биотическим и абиотическим стрессам.

Перспективными продуцентами комплекса биологически активных метаболитов являются почвенные стрептомицеты. Нами из черноземной и каштановой почв выделены и идентифицированы штаммы, проявляющие антагонизм к фитопатогенным бактериям, грибам и паразитическим нематодам растений; на основе метаболитов этих штаммов созданы новые биопрепараты «Аверком» (продуцент Streptomyces avermitilis УКМ Ас-2179), «Фитовит» (продуцент S. netropsis УКМ Ас-2186) и «Виолар» (продуцент S. violaceus УКМ Аc-2191) [1].

Как показали аналитические исследования, в препаратах обнаружены антибиотики антипаразитарного действия: в «Аверкоме» – макролидный антибиотик авермектин, в «Фитовите» – полиеновой, в «Виоларе» – антрациклиновой природы. Кроме антибиотических веществ в состав разработанных биопрепаратов входят также биологически активные метаболиты продуцентов, в частности фитогормоны (таблица 1).

Таблица 1.
Содержание фитогормонов в микробных препаратах

В комплексе фитогормонов «Аверкома» преобладали цитокинины (более 134 мкг/мл), их содержание было выше, чем в «Фитовите» и «Виоларе» в 44 и 70 раз соответственно. Количество ауксинов и гиббереллинов наиболее высоким также было в «Аверкоме». В незначительном количестве в составе метаболитов присутствовала абсцизовая кислота [2, 3]. Следует отметить, что в последнее время все больше исследователей поддерживают мнение о том, что фитогормоны выступают не только как регуляторы роста и развития растений, но также играют важную роль в формировании растительного иммунитета, в частности, влияют на синтез этилена, салициловой и жасмоновой кислот и др.

Изучение биологической активности препаратов проводили на различных растениях в вегетационных и полевых опытах в условиях искусственно созданного инвазионного фона, а также на естественном фоне.

Применение биопрепаратов существенно снижало численность паразитических нематод растений в корневой зоне. Так, в полевых опытах на природном фитогельминтном фоне на корнях растений томатов сорта «Санька» плотность популяций паразитических нематод достоверно уменьшалась при действии «Аверкома» – в 5,6 раз, «Виолара» – в 1,8 раз, «Фитовита» – в 4,7 раза (таблица 2).

Таблица 2.
Количество нематод на корнях растений томатов сорта «Санька»

Применение биопрепаратов способствовало повышению устойчивости растений к фитопатогенам. В опытах с томатами в фазе цветения-плодоношения отмечали поражение растений фитофторозом.

В корневой зоне растений, обработанных биопрепаратами, по сравнению с контрольными, повышалась общая биологическая активность почвы, характеризуемая увеличением уровня респирации на 12–54%. Исследование микробного сообщества корневой зоны растений показало, что в условиях применения биопрепаратов численность азотфиксирующих, фосформобилизирующих, аммонифицирующих и амилолитических микроорганизмов увеличивается в 1,2–2,2 раза по сравнению с контролем.

Степень развития заболевания у контрольных растений достигала 30%. При применении «Виолара» и «Фитовита» количество растений, пораженных фитофторозом, снизилось в 2,5 и 2,7 раза соответственно.

Урожай томатов сорта «Санька», собранный на вариантах, где применяли биопрепараты, превышал контроль на 21,0–31,6%. Наибольший урожай был собран при обработке «Виоларом» (500 ц/га) и «Фитовитом» (460 ц/га). Анализ качества плодов томатов показал, что биопрепараты повышали содержание сухого вещества (с 4,4% в контроле до 4,9–5,4% при обработке биопрепаратами), общее содержание сахаров (с 4,7% в контроле до 6,3–7,6% при обработке биопрепаратами), количество витамина С и β-каротина положительно влияли на вкусовые свойства (сахарно-кислотный коэффициент), а также способствовали снижению содержания нитратов в продукции.

Положительные результаты получены при применении препаратов на других сельскохозяйственных культурах. В опытах с огурцами сортов Нежинский и Гравина в условиях теплицы на фоне искусственного заражения почвы нематодой Meloidogyne incognita, высота растений огурцов в конце продуктивной вегетации при обработке биопрепаратами превышала контрольные растения на 10–24%. Поражение корневой системы нематодой на контрольном участке было оценено в 3,4 балла, в то же время при обработке растений «Аверкомом» нематодные поражения не были выявлены, а при использовании других биопрепаратов развитие мелоидогиноза не превышало 1 балла. Использование биопрепаратов обеспечило прибавку урожая на 23–26%.

Опыты с картофелем сорта «Беллароза» были проведены на естественном и искусственно созданном инвазионном фоне в условиях заражения посадочного материала стеблевой нематодой картофеля Dithylenchus destructor. Анализ полученного урожая показал, что при применении препарата «Аверком» статистически достоверно снижалось количество пораженных дитиленхозом клубней по сравнению с контролем. Биологическая эффективность «Аверкома» достигала более 70% на естественном нематодном фоне и более 50% при условии искусственного инфицирования нематодами. Применение биопрепаратов обеспечило прибавку урожая на 10–12% даже на фоне искусственного заражения нематодами.

В опытах с капустой пекинской сорта «Мишель», проведенных в теплице при искусственной инвазии растений нематодой Heterodera schachii Schmidt, биопрепараты проявляли защитное и стимулирующее действие на рост и развитие растений. Накопление биомассы растений возросло при действии «Фитовита» – на 55%, «Виолара» – на 32%, «Аверкома» – на 17% по сравнению с контрольными растениями без нематодной инвазии. Применение биопрепаратов способствовало улучшению качества урожая: увеличению содержания белка, фосфора, витамина С, уменьшению количества нитратов в зеленой массе растений.

Таким образом, новые биопрепараты, разработанные на основе Streptomyces avermitilis УКМ Ас-2179, S. netropsis УКМ Ас-2186, S. violaceus УКМ Аc-2191, благодаря спектру биологически активных веществ, содержащихся в метаболитах этих продуцентов, проявляют комплексную биологическую активность, обусловленную как прямым действием антибиотиков на возбудителей болезней различной этиологии, так и за счет рострегулирующей активности и повышения иммунитета растений к заболеваниям.

Список информационных источников

1. Белявская Л.А., Козырицкая В.Е., Коломиец Ю.В., Бабич А.Г., Иутинская Г.А. Фитозащитные и рострегулирующие свойства метаболитных препаратов на основе почвенных стрептомицетов // Доклады НАН Украины. – 2015. – №1. – С. 131-137.
2. Iutynska G. Elaboration of natural polyfunctional preparations with antiparasitic and biostimulating properties for plant growing // Mikrobiol. J. – 2012. – 74, № 4. – P. 3-12.
3. Biliavska L.O., Pidlypska V.A., Kozyritska V. Y., Iutynska G. A. Biosynthetic activity of soil streptomycetes – antagonists of plan-parasitic nematodes and phytopathogens. Proceeding of the 4th European Conference on Biology and Medical Sciences (January 13, 2015). «East West» Association for Advanced Studies and Higher Education GmbH. Vienna. 2015.P. 10-16