Бінарна композиція штамів bradyrhizobium japonicum з різною швидкістю росту для підвищення продуктивності сої

Номер патенту: 111340

Опубліковано: 10.11.2016

Автор: Крутило Дмитро Валерійович

Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

Бінарна композиція штамів Bradyrhizobium japonicum з різною швидкістю росту для підвищення продуктивності сої, яка відрізняється тим, що містить два штами бульбочкових бактерій сої: повільнорослий Bradyrhizobium japonicum B-7200 та інтенсивнорослий Bradyrhizobium japonicum B-7435 у співвідношенні 1:1.

Текст

Реферат: Бінарна композиція штамів Bradyrhizobium japonicum з різною швидкістю росту для підвищення продуктивності сої, яка містить два штами бульбочкових бактерій сої: повільнорослий Bradyrhizobium japonicum B-7200 та інтенсивнорослий Bradyrhizobium japonicum B-7435 у співвідношенні 1:1. UA 111340 U (12) UA 111340 U UA 111340 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до сільськогосподарської мікробіології, а саме до мікробних засобів підвищення урожайності бобових культур. Це бінарна композиція високоефективних штамів бульбочкових бактерій виду Bradyrhizobium japonicum з повільним і інтенсивним ростом та різною стратегією виживання у ґрунті, призначена для передпосівної обробки насіння сої. Соя (Glycine max (L.) Merr.) є однією з головних зернобобових культур світу. Останнім часом в Україні спостерігається підвищений інтерес до вирощування сої та стабільна тенденція до збільшення її посівів. Незважаючи на це, потенційні можливості сої щодо урожайності не використовуються повною мірою. Важливим завданням сьогодення є збільшення продуктивності цієї культури. Як і всі бобові, соя здатна фіксувати атмосферний азот разом із специфічними бульбочковими бактеріями. Одним із обов'язкових прийомів активізації симбіотичної азотфіксації та підвищення урожайності сої є використання препаратів, біоагентами яких є високоефективні штами бульбочкових бактерій виду Bradyrhizobium japonicum [1-3]. Відомі штами повільнорослих бульбочкових бактерій: Bradyrhizobium japonicum 24108 [4] і Bradyrhizobium japonicum KH10, які використовуються для підвищення урожайності сої [5]. Тривалий час у наукових дослідженнях та у сільськогосподарській практиці застосовувався активний штам Bradyrhizobium japonicum 6346. Найбільш близьким до запропонованої корисної моделі є штам Bradyrhizobium japonicum M8, який використовується як біоагент препаратів для сої [6]. Зазначені штами повільнорослих бульбочкових бактерій сої поступаються пропонованим штамам, які використовуються для створення бінарної композиції штамів, за конкурентоспроможністю та здатністю підвищувати урожайність сої. Також практично не досліджувалась їх приживаність у ґрунті та формування ними активних місцевих популяцій. Крім того, біоагенти відомих препаратів поступаються одному із пропонованих штамів-інокулянтів за інтенсивністю росту, сапрофітною компетентністю (сапрофітна компетентність здатність штамів виживати та зберігатися тривалий час у ґрунті), а також за здатністю формувати у ґрунті численні популяції активних бульбочкових бактерій сої. В основу корисної моделі поставлена задача підвищити продуктивність сої шляхом передпосівної обробки насіння композицією штамів, в якій, на відміну від аналогів, використовуються одночасно два штами бульбочкових бактерій виду Bradyrhizobium japonicum з різною швидкістю росту та приживаністю у ґрунті. Задача корисної моделі вирішується шляхом отримання бінарної композиції бульбочкових бактерій, яка складається з двох генетично відмінних високоефективних штамів з різною швидкістю росту: повільнорослого Bradyrhizobium japonicum B-7200 та інтенсивнорослого Bradyrhizobium japonicum В-7435. Використання в біопрепараті двох штамів одночасно забезпечує формування активної симбіотичної системи сої та стабільно високі врожаї зерна цієї культури. Штами бульбочкових бактерій сої, з яких складається бінарна композиція, депоновані в Депозитарії мікроорганізмів Інституту мікробіології і вірусології НАН України ім. Д.К.Заболотного (м. Київ, вул. Заболотного, 154): Bradyrhizobium japonicum B-7200 - свідоцтво від 14.02.2007 р. та Bradyrhizobium japonicum В-7435 - свідоцтво від 27.05.2013 р. Ці штами також зберігаються в Колекції корисних ґрунтових мікроорганізмів Інституту сільськогосподарської мікробіології та агропромислового виробництва НААН. Принцип роботи бінарної композиції бульбочкових бактерій сої базується на синергічному ефекті двох активних штамів з різною швидкістю росту. Кожен із цих штамів характеризується комплексом цінних властивостей і у функціональному відношенні вони взаємодоповнюють та підсилюють дію один одного. Так, повільнорослий штам Bradyrhizobium japonicum B-7200 є активним симбіотичним азотфіксатором, спроможним колонізувати кореневу систему сої за наявності в ґрунті різних за щільністю популяцій бульбочкових бактерій сої. Він здатний інтенсифікувати процес хлоропластогенезу, підвищувати стійкість рослин до бактеріальних та грибних хвороб. Штам Bradyrhizobium japonicum B-7435 відповідає критеріям виробничих штамів: він є активним симбіотичним азотфіксатором та має інтенсивний ріст, що характеризує його як технологічний штам; він має підвищену здатність до виживання в ґрунті, тобто штам більше пристосований до різних ґрунтово-кліматичних умов України та жорсткої внутрішньовидової конкуренції між представниками місцевих популяцій специфічних ризобій. Застосування бінарної композиції штамів бульбочкових бактерій сої з різною швидкістю росту та стратегією виживання дозволить сформувати у ґрунті місцеву популяцію специфічних мікроорганізмів. Цю популяцію можна вважати страховою, оскільки вона забезпечуватиме 1 UA 111340 U 5 10 15 формування активного симбіозу у роки несприятливі для інтродукції та функціонування штамівінокулянтів. Бінарна композиція з двох активних конкурентоспроможних штамів із комплексом господарсько-цінних властивостей сприятиме формуванню ефективних симбіотичних систем та отриманню додаткової продукції високої якості. Ефективність заявленої бінарної композиції штамів Bradyrhizobium japonicum вивчали у вегетаційних та польових дослідах. Приклади конкретного застосування бінарної композиції штамів. Приклад 1. У вегетаційному досліді вивчали вплив бінарної композиції штамів Bradyrhizobium japonicum на симбіотичні показники, інтенсивність фотосинтезу (вміст фотосинтетичних пігментів у біомасі листя) та вміст сухої речовини в надземній масі рослин сої (табл. 1). Досліджували різні співвідношення штамів Bradyrhizobium japonicum B-7200 та Bradyrhizobium japonicum B-7435 (1:1, 1:2, 2:1, 1:3, 3:1, 1:4, 4:1). Культури бульбочкових бактерій вирощували окремо в колбах, ємністю 250 мл з 100 мл бобового середовища (з гороховим відваром) на круговій качалці з 180-200 об./хв., при +28-30 °C, протягом 72 годин. Титр культур 9 становив 2-410 КУО/мл. Дослід проводили на дерново-підзолистому ґрунті, в якому відсутні місцеві бульбочкові бактерії сої. Використовували насіння сої сорту Устя. Таблиця 1 Варіанти досліду Без інокуляції (контроль) Інокуляція В. japonicum B-7200 Інокуляція В. japonicum B-7435 Інокуляція В. japonicum B-7200 + В. japonicum B-7435 1:1 Інокуляція В. japonicum B-7200 + В. japonicum B-7435 1:2 Інокуляція В. japonicum B-7200 + В. japonicum B-7435 2:1 Інокуляція В. japonicum B-7200 + В. japonicum B-7435 1:3 Інокуляція В. japonicum B-7200 + В. japonicum B-7435 3:1 Інокуляція В. japonicum B-7200 + В. japonicum B-7435 1:4 Інокуляція В. japonicum B-7200 + В. japonicum B-7435 4:1 НІР05 20 25 30 39,38 45,26 44,17 0,98 1,29 1,23 0 13,22 7,61 0 0,25 0,18 Активність симбіотичної азотфіксації, мкг N на рослину за годину 0 11,18 9,42 48,58 1,39 15,44 0,29 14,72 47,13 1,32 16,72 0,25 10,59 45,70 1,30 21,78 0,27 13,24 44,12 1,33 16,00 0,29 11,92 42,24 1,36 17,00 0,29 12,21 44,11 1,30 15,33 0,28 9,42 41,81 1,37 10,44 0,28 14,86 2,03 0,07 2,33 0,03 2,27 Суха Висота надземна Кількість Маса рослин, маса бульбочок, бульбочок, см рослин, од./рослину г/рослину г/рослину Наведені в таблиці 1 дані свідчать, що використання запропонованої бінарної композиції штамів бульбочкових бактерій сої з різною швидкістю росту є більш ефективним, ніж моноінокуляція. Порівняльний аналіз отриманих даних свідчить, що кращим за більшістю показників (масою бульбочок та їх нітрогеназною активністю, висотою росин та вмістом сухої речовини в надземній масі рослин) виявилось сумісне застосування штамів Bradyrhizobium japonicum B-7200 та Bradyrhizobium japonicum B-7435 у співвідношенні 1:1. Слід зазначити, що пропонована бінарна композиція штамів бульбочкових бактерій сої суттєво активізує процеси хлоропластогенезу (табл. 2). Вміст хлорофілу а та сума хлорофілів а та b у біомасі листя у варіантах із різними співвідношеннями штамів збільшувались на 3,516,6 % та 5,8-20,7 % відповідно, у порівнянні із моноінокуляцією. Максимальними ці показники були у варіанті із використанням двох штамів Bradyrhizobium japonicum В-7200 та Bradyrhizobium japonicum B-7435 у співвідношенні 1:1. 2 UA 111340 U Таблиця 2 Варіанти досліду Без інокуляції (контроль) Інокуляція В. japonicum В-7200 Інокуляція В. japonicum B-7435 Інокуляція В. japonicum B7200 + В. japonicum B-743 5 1:1 Інокуляція В. japonicum В-7200 + В. japonicum В-7435 1:2 Інокуляція В. japonicum В-7200 + В. japonicum B-7435 2:1 Інокуляція В. japonicum В-7200 + В. japonicum В-743 5 1:3 Інокуляція В. japonicum В-7200 + В. japonicum B-7435 3:1 Інокуляція В. japonicum В-7200 + В. japonicum B-7435 1:4 Інокуляція В. japonicum В-7200 + В. japonicum B-7435 4:1 НІР05 5 10 15 а 99,83 164,97 154,74 Кількість хлорофілу, мг/100 г b a+b 27,13 126,96 47,30 212,27 31,24 185,98 180,46 44,06 224,51 167,06 46,86 213,91 160,14 50,69 210,84 163,77 47,61 211,38 188,70 33,43 222,12 167,29 52,61 219,90 160,55 42,09 202,64 9,43 8,76 12,49 Таким чином, пропонується поєднувати два штами бульбочкових бактерій сої з повільним та інтенсивним ростом (бінарна композиція) у співвідношенні 1:1. Приклад 2. У вегетаційному досліді вивчали вплив пропонованої бінарної композиції штамів Bradyrhizobium japonicum В-7200 та Bradyrhizobium japonicum B-7435 на формування симбіотичної системи у сої сорту Омега вінницька. Дослід проводили на дерново-підзолистому ґрунті, в якому відсутні місцеві бульбочкові бактерії сої. Як позитивний контроль використовували досліджувані штами окремо (моноінокуляція). Як видно з даних таблиці 3, спільне використання повільнорослого штаму Bradyrhizobium japonicum В-7200 та інтенсивнорослого штаму Bradyrhizobium japonicum B-7435 (бінарна композиція) позитивно впливало на симбіотичні показники сої сорту Омега вінницька. Порівняно із моноінокуляцією, пропонована бінарна композиція штамів сприяла збільшенню висоти рослин на 10,8-11,2 % та сухої надземної маси рослин на 8,7-10,9 %. Істотно збільшувалась кількість бульбочок на коренях рослин - на 16,3-17,2 %, а їх маса зростала на 10,5 %. Сумісне використання штамів з різною швидкістю росту активізувало процеси фіксації молекулярного азоту. У варіанті з використанням бінарної композиції штамів нітрогеназна активність бульбочок була в 1,85-1,93 разу вищою, ніж у варіанті з обробкою кожним штамом окремо. Таблиця 3 Варіанти досліду Контроль (без бактеризації) В. japonicum В-7200 В. japonicum B-7435 В. japonicum В-7200 + В. japonicum B-7435 (що заявляється) Висота рослин, см Суха надземна маса рослин, г/рослину Кількість бульбочок, од./рослину Маса бульбочок, г/рослину Активність симбіотичної азотфіксації, мкг N на рослину за годину 33,98±0,77 1,40±0,05 0 0 0 43,21±0,30 43,07±0,34 2,06±0,05 2,02±0,06 21,50±0,80 21,33±1,08 0,38±0,00 0,38±0,01 13,83±0,90 13,24±0,99 47,89±0,54 2,24±0,05 25,00±0,88 0,42±0,01 25,60±0,60 20 Приклад 3. Ефективність запропонованої бінарної композиції штамів бульбочкових бактерій сої перевіряли в польових дослідах у ґрунтово-кліматичних умовах Полісся України (дослідні поля Інституту сільськогосподарської мікробіології та агропромислового виробництва НААН, м. 3 UA 111340 U 5 10 15 Чернігів). Тип ґрунту - чорнозем вилугуваний. У ґрунті наявна нечисленна місцева популяція ризобій сої. Польові досліди проводили протягом 2011-2012 pp., використовували сою сорту Устя. Встановлено, що при застосуванні бінарної композиції штамів B. japonicum В-7200+B. japonicum B-7435 достовірно збільшувалась кількість бульбочок та їх маса у порівнянні з використанням лише одного повільно - чи інтенсивнорослого штаму ризобій, а також штамупрототипу Bradyrhizobium japonicum M8. Також за умов спільної інокуляції бульбочковими бактеріями спостерігали активну фіксацію молекулярного азоту. Нітрогеназна активність кореневих бульбочок була достовірно більшою порівняно із моноінокуляцією в 1,2-2,3 разу. Як видно з таблиці 4, за умов спільної обробки насіння сої штамами бульбочкових бактерій з повільним та інтенсивним ростом формувалась найефективніша симбіотична система порівняно із моноінокуляцією. На фоні місцевої популяції ризобій сої бінарна композиція штамів В. japonicum В-7200+B. japonicum B-7435 сприяла збільшенню урожайності сої в середньому за два роки на 33,9 % порівняно до контролю (без інокуляції), та на 19,1 % порівняно до штамупрототипу. Таблиця 4 Варіанти досліду 2011 2,46 3,34 3,10 3,18 Без інокуляції (контроль) Інокуляція В. japonicum В-7200 Інокуляція В. japonicum M8 (прототип) Інокуляція В. japonicum B-7435 Інокуляція B. japonicum В-7200+ В. japonicum B-7435 (що заявляється) НІР05 20 25 30 Урожайність, т/га 2012 Середнє 2,55 2,51 2,96 3,15 2,88 2,99 2,88 3,03 3,61 3,10 0,19 3,36 Приріст урожаю, % 100,0 125,5 119,1 120,7 133,9 0,13 Приклад 4. Ефективність бінарної композиції штамів B. japonicum B-7200+B. japonicum B7435 перевіряли у польових дослідах в ґрунтово-кліматичних умовах Полісся України (дослідні поля Інституту сільськогосподарської мікробіології та агропромислового виробництва НААН, м. Чернігів). Порівнювали запропоновану бінарну композицію з іншою композицією B. japonicum 6346+B. japonicum B-7435. Тип ґрунту- чорнозем вилугуваний. У ґрунті наявна місцева популяція ризобій сої. Польові досліди проводили протягом 2013-2014 pp., використовували сою сорту Устя. Як видно з даних табл. 5, за умов спільної інокуляції сої штамами з різною швидкістю росту (бінарна композиція) кількість бульбочок була достовірно більшою у 1,2-2,1 разу порівняно із моноінокуляцією. Максимальні показники маси бульбочок та їх нітрогеназної активності також були відмічені у варіанті із застосуванням бінарної композиції штамів В. japonicum B-7200 + В. japonicum B-7435. При застосуванні інтенсивнорослого штаму В. japonicum B-7435 спільно з іншим повільнорослим штамом В. japonicum 6346 симбіотичні показники були значно нижчими (у фазі цвітіння достовірно нижчими), порівняно із запропонованою композицією штамів. Таблиця 5 Варіанти досліду Без інокуляції (контроль) Інокуляція В. japonicum B-7200 Інокуляція В. japonicum M8 (прототип) Інокуляція В. japonicum B-7435 Інокуляція В. japonicum B-7200 + В. japonicum B-7435 (що заявляється) Інокуляція В. japonicum 6345 + В. japonicum B-7435 HIP05 Кількість бульбочок, Маса бульбочок, г/рослину од./рослину Фази росту СтеблуНалив СтеблуНалив Цвітіння Цвітіння вання бобів вання бобів 0,58 1,33 3,08 0,06 0,10 0,18 5,25 11,17 20,67 0,15 0,32 1,04 7,33 13,33 20,75 0,16 0,31 0,98 6,08 10,08 17,00 0,15 0,29 1,02 10,92 19,75 24,58 0,23 0,41 1,21 8,42 10,92 21,00 0,19 0,36 1,23 1,75 3,23 3,72 0,05 0,03 0,13 4 UA 111340 U 5 10 15 20 Конкурентоспроможність штамів з повільним та інтенсивним ростом в бінарній композиції вивчалась на фоні місцевої популяції, сформованої на основі штаму Bradyrhizobium japonicum M8 (прототип). Встановлено, що сумісна інокуляція сої штамами з різною швидкістю росту (бінарна композиція) сприяла суттєвому зменшенню відсотка місцевого штаму в бульбочках: від 100,0 % в контролі до 14,6 % у варіанті з бактеризацією. При цьому за використання запропонованої бінарної композиції штамів формувалася найбільш збалансована симбіотична система сої. Відсоток штамів Bradyrhizobium japonicum B-7200, Bradyrhizobium japonicum B-7435 та Bradyrhizohium japonicum M8 у бульбочках становив 62,5 %, 22,9 % та 14,6 % відповідно. Крім того, після вирощування сої, інокульованої бінарною композицією штамів, у ґрунті формувалась щільна місцева популяція бульбочкових бактерій, чисельність якої становила 12000 клітин/1 г ґрунту, тоді як чисельність фонової популяції ризобій сої (контрольний варіант) була лише 400 клітин/1 г ґрунту. Інокуляція насіння сої штамами бульбочкових бактерій сої сприяла стабільному збільшенню урожайності культури порівняно із контролем на 13,4-17,7 % (середнє за два роки) (табл. 6). Застосування повільнорослого штаму Bradyrhizobium japonicum B-7200 в комбінації з інтенсивнорослим Bradyrhizobium japonicum B-7435 забезпечило приріст урожайності зерна сої на 29,0 % порівняно до контролю та на 13,7 % порівняно до штаму-прототипу Bradyrhizobium japonicum M8. Вміст білка в зерні збільшувався з 36,6 % в контролі до 39,2 % (середнє за два роки) за використання запропонованої бінарної композиції штамів В. japonicum B-7200 + В. japonicum B-7435. Таблиця 6 Варіанти досліду 2013 2,23 2,61 2,53 2,55 Без інокуляції (контроль) Інокуляція В. japonicum B-7200 Інокуляція В. japonicum M8 (прототип) Інокуляція В. japonicum B-7435 Інокуляція В. japonicum B-7200 + В. japonicum B-7435 (що заявляється) Інокуляція В. japonicum 6346 + В. japonicum B7435 НІР05 25 30 Урожайність, т/га 2014 Середнє 2,39 2,31 2,83 2,72 2,70 2,62 2,88 2,72 Приріст урожаю, % 100,0 117,7 113,4 117,7 2,90 3,05 2,98 129,0 2,64 2,75 2,70 116,9 0,18 0,20 Використання сумісно інтенсивнорослого штаму В. japonicum B-7435 з іншим повільнорослим штамом В. japonicum 6346 виявилось менш ефективним (на рівні моноінокуляції), ніж застосування пропонованої бінарної композиції. Отримані дані підтверджують, що створена на основі штамів з різною швидкістю росту бінарна композиція (В. japonicum B-7200+B. japonicum B-7435) є оптимальною. Таким чином, використання бінарної композиції високоефективних штамів Bradyrhizobium japonicum, які відрізняються за швидкістю росту та стратегією виживання у ґрунті, дозволяє провести корекцію місцевих ризобіальних угруповань ґрунту, активізувати симбіотичну систему сої та, внаслідок синергічної дії штамів, істотно підвищити урожайність цієї культури (на 29,033,9 % у порівнянні з контролем) і отримати екологічно-чисту продукцію. 35 40 45 Джерела інформації: 1. Біологічний азот / [Патика В.П., Коць С.Я., Волкогон В.В. та ін.]; за ред. В.П. Патики - К.: Світ, 2003. - 424 с. 2. Доросинский Л.М. Бактериальные удобрения дополнительное средство повышения урожая. М.: Россельхозиздат, 1965. - 315 с. 3. Бабич А.О. Сучасне виробництво і використання сої. - Київ: Урожай, 1993. - 432 с. 4. Пат. 3324 С1 Україна, С 05 F 11/08, С12 N 1/20. Штам бактерій Bradyrhizobium japonicum для одержання добрив під сою / Скочинська Н.М., Антипчук А.Ф., Рангелова В.М., Канцелярук P.M., Танцюренко О.В., Заявл. 31.07.90; Опубл. 27.12.94., Бюл. № 1-6.-З с. 5. Пат. 69993 А Україна, МКИ С 05 F 11/08, С 12 N 1/20. Штам бактерій Bradyrhizobium japonicum для одержання бактеріального добрива під сою / Крутило Д.В., Ковалевська Т.М., Заявл. 22.12.03; Опубл. 15.09.04, Бюл. № 9. - 3 с. 5 UA 111340 U 6. Пат. 39545 А Україна, МКИ С 05 F 11/08, С 12 N1/20. Штам бульбочкових бактерій Bradyrhizobium japonicum M-8 Kircyner, який використовують для приготування бактеріального препарату, що підвищує урожайність сої / Толкачов М.З., Патика В.П., Каменева І.О. Грітчіна Л.Ю., Заявл. 06.10.2000; Опубл. 16.06.01, Бюл. № 5. - 5 с. 5 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 Бінарна композиція штамів Bradyrhizobium japonicum з різною швидкістю росту для підвищення продуктивності сої, яка відрізняється тим, що містить два штами бульбочкових бактерій сої: повільнорослий Bradyrhizobium japonicum B-7200 та інтенсивнорослий Bradyrhizobium japonicum B-7435 у співвідношенні 1:1. Комп’ютерна верстка О. Гергіль Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6

Дивитися

Додаткова інформація

МПК / Мітки

МПК: C12N 1/20, C05F 11/08

Мітки: підвищення, композиція, швидкістю, japonicum, штамів, росту, bradyrhizobium, сої, бінарна, продуктивності, різною

Код посилання

<a href="http://uapatents.com/8-111340-binarna-kompoziciya-shtamiv-bradyrhizobium-japonicum-z-riznoyu-shvidkistyu-rostu-dlya-pidvishhennya-produktivnosti-so.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Бінарна композиція штамів bradyrhizobium japonicum з різною швидкістю росту для підвищення продуктивності сої</a>

Подібні патенти