WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 |
БИОЛОГ ИЯ БИОЛОГ ИЯ МИКРОБНЫЕ ПРЕПАРАТЫ В РАСТЕНИЕВОДСТВЕ К. Д. ДЯТЛОВА Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия Современное интенсивное растениеводство немыслимо без использования удобрений, регуляторов MICROBE PREPARATIONS роста и онтогенеза растений, контроля численности IN PLANT GROWING вредителей и полезных микро- и макроорганизмов.

Синтез необходимых для этого веществ в некоторых K. D. DYATLOVA случаях выгоднее (дешевле, эффективнее) производить не химическим, а биологическим путем, привлеThere are two types of microorganism preparaкая животных, растения (или культуру их клеток и ткаtions being used in plant growing industry. The ней) и микроорганизмы. Преимущества органических microbe mass (living microorganisms) is used веществ, метаболитов живых существ перед пестицидами и химическими удобрениями – это их комплексas a fertilizer to increase nitrogen fixation and ное позитивное действие и высокая эффективность, to fight against pests. The products of microbe что позволяет вносить биопрепараты в минимальных metabolism are used to regulate vital functions дозах. Являясь природными веществами, они не наof plants and to control pest population.

капливаются в окружающей среде и легко утилизируются в ней. Часть необходимых веществ можно не вноВ растениеводстве используют два типа сить в готовом виде, а производить прямо на месте потребления, используя живые существа. Естественно, препаратов микроорганизмов: микробную для этой цели более пригодны микроорганизмы. При массу и метаболиты микроорганизмов. Микпроизводстве веществ вдали от места потребления микробная масса (живые микроорганизмы) роорганизмы также имеют преимущества в сравнении применяется в качестве землеудобрительс растительными и животными клетками [1]: 1) больных препаратов для усиления азотфикса- шая “простота” организации генома; 2) достаточно ции и борьбы с вредителями сельского хо- легкая приспособляемость к среде обитания в естественных и искусственных условиях; 3) большие скорозяйства. Метаболиты микроорганизмов сти протекания ферментативных реакций и нарастание служат для регуляции жизнедеятельности клеточной массы в единицу времени.

растений и контроля численности вредиПервое преимущество обеспечивает лучшие возтелей.

можности для изменения и перестроек наследственного материала микроорганизмов: мутаций, включения чужеродной генетической информации, привнесения в клетку или, напротив, элиминация из нее плазмид. В микробиотехнологии используют практически только трансгенные или полученные путем искусственного мутагенеза и последующей селекции микроорганизмы, так называемые сверхсинтетики, которые продуцируют нужные человеку вещества в огромных количествах, значительно превышающих собственные потребности микроорганизма. Так, бактерия рода Pseudomonas проwww.issep.rssi.ru изводит витамина В12 в 50 тыс. раз больше, чем ей необходимо.

ДЯТЛОВА К.Д. МИКРОБНЫЕ ПРЕПАРАТЫ В РАСТЕНИЕВОДСТВЕ Дятлова К.Д., © БИОЛОГ ИЯ Второе преимущество облегчает культивирование жидкость не разделяют и употребляют оба компонента микроорганизмов, причем можно подобрать микроор- совместно (существа + вещества).

ганизмы для сред почти с любыми характеристиками.

При этом выращивание микроорганизмов в средах с Препараты микроорганизмов в растениеводстве предельными значениями температуры и рН позволяет снизить загрязнение производства вредными для него Микробная масса + + метаболиты Метаболиты микроорганизмами – контаминантами, которые не Микробная масса микроорганизмов микроорганизмов выносят данных условий.

1. Землеудобрительные 1. Препараты 1. Регуляторы Третье преимущество связано в основном с малы- препараты для борьбы жизнедеятельности 2. Препараты с вредителями растений ми размерами микроорганизмов, что облегчает и ускодля борьбы сельского хозяйства 2. Препараты для борьбы с макроорганизмами – 2. Регуляторы с вредителями ряет обмен веществ с окружающей средой и темпы росвредителями жизнедеятельности сельского хозяйства та биомассы. Так, удвоение числа клеток E. coli и Bac.

сельского хозяйства растений 3. Пленки для защиты 3. Антагонисты корней subtilis на благоприятных питательных средах наблюдафитопатогенов ется в среднем через 20 мин, почкование дрожжей Candida albicans – через 30 мин.

ПРИМЕНЕНИЕ МИКРОБНОЙ МАССЫ Микроорганизмы культивируют в ферментаторах В РАСТЕНИЕВОДСТВЕ (биореакторах), где создают для них все необходимые условия (питательная среда, аэрация или анаэробные Землеудобрительные препараты условия, температура, рН, удаление продуктов метабоОдной из главнейших проблем современного интенлизма, отсутствие конкурентов, паразитов и хищнисивного земледелия является улучшение обеспечения ков). Микроорганизмы используют субстраты питарастений азотом. Минеральные азотные удобрения дотельной среды, синтезируют вещества (метаболиты), роги (около трети всех затрат энергии в растениеводстве растут и размножаются. В зависимости от целей кульпадает на их производство), к тому же их неграмотное тивирования конечным продуктом может быть биоиспользование может привести к нитратному загрязнемасса клеток или какой-либо внеклеточный метаболит нию продукции и среды. Не альтернативой, но хоро[1]. Тогда в первом случае отходом будет жидкая часть шим дополнением минеральным удобрениям является культуральной среды, а во втором – клетки. В зависибиологический азот, то есть усиление деятельности азотмости от целевого продукта используют наиболее прификсирующих микроорганизмов. Прокариоты ежегодемлемый способ его выделения:

но фиксируют 17,5 107 т молекулярного азота воздуха.

Микроорганизмы, фиксирующие азот, разделяются на Клетки (микробная масса) Растворимый метаболит симбиотические и несимбиотические (свободноживу1. Седиментация и декантация 1. Экстракция щие). Микроорганизмы в симбиозе с высшими расте2. Фильтрование 2. Сорбция ниями фиксируют за год 100–300 кг азота на гектар. К 3. Центрифугирование 3. Осаждение ним относятся прежде всего клубеньковые бактерии 4. Отстаивание 4. Хроматография рода Rhizobium – симбионты бобовых, актиномицеты 5. Флотация 5. Выделение с помощью мембран рода Frankia, образующие клубеньки на корнях ольхи, 6. Ректификация облепихи, лоха, цианобактерии Anaboena azollae, обитающие в полостях листьев водного папоротника Azolla Микробную массу после отделения от культуpinnata, и ассоциативные бактерии, живущие на корнях ральной жидкости обычно сушат (чаще лиофильно), травянистых растений. Все эти микроорганизмы иссмешивают с носителем: стерильной почвой, торфом, пользуют для создания препаратов, улучшающих азотлигнином, активированным углем, керамическими граное питание соответствующих растений. Первым танулами – и фасуют. На носителе микроорганизмы лучким препаратом был нитрагин, созданный в Германии ше сохраняются, однако можно обойтись и без него.



в 1896 году для бобовых. Своеобразным его потомком в Иногда микробную массу производят в виде суспензии России является ныне применяемый ризоторфин, предмикроорганизмов. Перед употреблением сухую микставляющий собой торфяную основу, смешанную с робную массу или суспензию разводят водой, микроRhizobium (5–8 109 клеток в 1 г торфа), выращенным организмы восстанавливают свои нативные свойства и на искусственных питательных средах. Во Франции анамогут проводить нужные человеку процессы.

логичный препарат называется N-germ, в Чехии – нитВ растениеводстве используют как микробную разон. Ризоторфин вносят под бобовые путем инокулямассу (живые существа), так и метаболиты микроорга- ции семян: смачивают их перед посадкой болтушкой низмов (вещества). В редких случаях культуральную препарата – в расчете 200 г на гектарную норму семян.

СОРОСОВСКИЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ ЖУРНАЛ, ТОМ 7, №5, БИОЛОГ ИЯ Для каждого бобового растения готовят свой препарат, (N60P60K30) и бактериальных удобрений общие денежибо Rhizobium обладает видовой специфичностью к ные затраты на внесение минеральных удобрений сохозяину. Для производства препаратов необходимо ис- ставили 61,7 усл.ед./га, затраты труда – 1,2 чел. ч/га, пользовать штаммы Rhizobium с высокой вирулентнос- энергии – 6,5 тыс. Мдж/га, а на применение бактеритью (способностью образовывать клубеньки) и активно- альных препаратов – соответственно 2,9–3,7 усл.ед./га, стью азотфиксации, превышающими показатели диких 0,2 чел. ч/га, 150–160 Мдж/га. Это легко объяснимо – почвенных Rhizobium. В результате нитрагинизации органические удобрения (навоз) вносят в дозах 30– растут урожай и содержание белка в зеленой массе и 80 т/га, минеральные удобрения – 30–120 кг/га, жезерне. Бобовые увеличивают содержание азота в почве лательно дробно, бактериальные препараты – 200– (люцерна, например, оставляет в почве около трети на- 500 г/га. Эффективность препаратов ассоциативных копленного азота), благодаря чему бобовые растения азотфиксирующих бактерий повышается при их приназывают зелеными удобрениями – сидеральными куль- менении на фоне невысоких доз минерального азота.

турами. Особенно велик эффект ризоторфина при пер- Еще более перспективным представляется совместное вой посадке бобовых растений данного вида на данной использование двух видов микробных землеудобрительтерритории – урожай в этом случае возрастает на 50% – ных препаратов: ассоциативных азотфиксирующих и на кислых почвах. Однако применение ризоторфина бактерий и микоризных грибов. В этом тройном взаиограничивается только бобовыми, так как эти бактерии мовыгодном симбиозе бактерия снабжает всех партнене образуют клубеньков на корнях растений других се- ров азотом, гриб-санитар убивает болезнетворные микмейств. Под облепиху вносят препарат Frankia, пред- роорганизмы на корнях и помогает растению всасывать полагается, что именно “фабрики” азотных удобрений воду и минеральные вещества, а растение кормит микв клубеньках облепихи обеспечивают этому растению роорганизмы органическим веществом. Примером поустойчивые высокие урожаи. добного сожительства может служить искусственно создаваемый симбиоз: сорго, флавобактерии и гриб Glomus В настоящее время все больший интерес вызывают fasciolatum, при этом урожай биомассы сорго увеличиассоциативные азотфиксирующие бактерии, не обравается более чем наполовину.

зующие клубеньков и питающиеся корневыми выделеВ Юго-Восточной Азии для азотного удобрения ниями травянистых растений. Производительность их рисовых полей активно используют симбиоз цианоазотфиксации невелика (30–40 кг азота на 1 га в год), бактерии Anaboena azollae и водного папоротника Azolчто искупается широким кругом растений-хозяев.

la. Для этого Azolla выращивают в специальных прудах, Сейчас найдены ассоциативные симбионты более чем откуда ее вывозят по назначению. Azolla накапливает у 110 видов растений, в том числе пищевых и кормовых за вегетационный период около 120 кг азота на 1 га.

злаков и овощей. Препарат ассоциативных азотфиксиНесимбиотическую азотфиксацию проводят более рующих бактерий флавобактерин повышает урожай 30 видов свободно живущих в почве цианобактерий, зерновых на 0,3–0,5 т на 1 га, кормовых трав – на 1,4– актиномицетов и типичных бактерий. В целом в уме1,8 т на 1 га, сахарной свеклы – на 6–7 т на 1 га, овощренной зоне они могут накапливать за год 25–94 кг азоных культур – на 1,7–6 т на 1 га при расходе 300 г прета на гектар, в Нечерноземье – 13 кг. Путем внесения парата на гектарную норму семян. При этом улучшаетсоответствующих бактерий несимбиотическую азотся качество продукции за счет повышения содержания фиксацию можно усилить. Основным преимуществом сырого белка на 1,5–2%, аскорбиновой кислоты – на этих препаратов является возможность их использова15–20%. Ризоэнтерин повышает урожай риса, озимой ния под любую культуру, так как они не связаны с распшеницы и озимой ржи на 200–500 кг на 1 га и содертением-партнером. Чаще всего используют азотобакжание белка в зерне. Оба препарата улучшают минетерин – препарат бактерии Azotobacter chroococcum, его ральный и водный обмен растений за счет усиления поприменяют в России с 30-х годов XX века, в настоящее глотительной способности корней, стимулируют рост время в основном в закрытом грунте. Он не только растений, повышают их устойчивость к заболеваниям, улучшает азотное питание растений, но и стимулирует так как являются антагонистами микроорганизмовсинтез витаминов группы В, ауксинов и аминокислот, фитопатогенов. Ризоэнтерин, флавобактерин и подобувеличивает рост корней, улучшает коэффициент исные им препараты: агрофил, ризоагрин, Alcoligenes paпользования элементов питания и угнетает фитопатоradoxus 207, Bacillus sp. II – не полностью удовлетворягенные микроорганизмы.





ют потребность растений в азоте, но заменяют 40–60 кг минерального азота, что позволяет сократить дозы вне- Свободно живущие азотфиксирующие цианобактесения удобрений в почву и снизить степень нитратного рии используют для альголизации рисовых полей в Инзагрязнения среды и затраты. Так, в опытах Н.И. Ко- дии, Китае и других странах. Азотфиксирующие бактенопли [2] по сравнению эффективности минеральных рии рода Azospirillum находятся как бы в промежуточном ДЯТЛОВА К.Д. МИКРОБНЫЕ ПРЕПАРАТЫ В РАСТЕНИЕВОДСТВЕ БИОЛОГ ИЯ положении между типичными симбионтами и свобод- ют чаще всего энтомопатогенную тюрингскую бациллу но живущими. Предполагается, что использование этих Bacillus thuringiensis. Данный вид образует два токсина – микроорганизмов для улучшения азотного питания и, из которых -экзотоксин обладает широким спекрастений перспективно, особенно в зоне тропиков и тром действия на насекомых, но губителен и для млесубтропиков. копитающих [1]. Поэтому в производстве используют штаммы, не продуцирующие -экзотоксин, но образуМикробные землеудобрительные препараты предющие -эндотоксин. Он представляет собой белковое ставлены не только азотфиксирующими микрооргакристаллическое вещество – параспоральное тело.

низмами. Фосфобактерин, препарат силикатных бактеПри попадании в кишечник насекомого токсин модирий и препарат АМБ, в настоящее время практически фицируется и взаимодействует со стенкой кишки, изне используют в связи с их низкой эффективностью.

меняя ее так, что содержимое кишечника попадает в Наиболее перспективным предполагается применение гемолимфу, вызывая общий паралич. -Эндотоксин микоризных грибов, особенно для древесных пород на действует на листогрызущих насекомых, преимущестюжных почвах. Грибы-микоризообразователи улучшавенно на личинок чешуекрылых, совершенно безопасен ют водообеспечение и минеральное питание растений, для млекопитающих, человека и перепончатокрылых.

продуцируют биологически активные вещества (витаКстати, пересадка генов, кодирующих -эндотоксин, мины, фитогормоны, антибиотики), противостоят фирастениям – давно решенная задача, и трансгенные топатогенным микроорганизмам и в целом значительBt-растения устойчивы к листогрызущим вредителям.

но улучшают рост и приживаемость растений. Однако Описаны более 20 серотипов Bacillus thuringiensis и 15 вагрибы-микоризообразователи трудно культивировать риантов -эндотоксина, часть из которых имеет проискусственно, поэтому для микоризации чаще примемышленное значение. Коммерческие препараты предняют лесную почву, содержащую споры и мицелий таставляют собой сумму спор и белковых кристаллов в ких грибов.

клетках микроорганизма-продуцента. Бактерии довольно легко культивируются на искусственных питательПрепараты для борьбы ных средах. В России в настоящее время используют с вредителями сельского хозяйства препараты на основе Bacillus thuringiensis: лепидоцид-50, Для контроля численности насекомых, нематод и грыдипел, битоксибациллин (для защиты деревьев, кустарзунов в растениеводстве в основном применяют химиников, овощей и лекарственных трав против бабочек), ческие препараты – пестициды. Однако возможно исноводор, поражающий колорадского жука (картофель, пользование естественных врагов вредителей: паразитов томаты, баклажаны) [3]. В США длительное время изи хищников, в том числе микроорганизмов, – в качестготавливают препарат на основе другой энтомопатове дополнения или даже альтернативы пестицидам. В генной бациллы – Bacillus popilliae, которая вызывает настоящее время принято использовать микробные премолочную болезнь японского жука. Есть попытки припараты для контроля численности насекомых – вредименить Bacillus sphericus для контроля численности котелей сельского хозяйства и леса в трех случаях:

маров, в том числе малярийных.

1) когда насекомое устойчиво ко всем применяеИз грибных препаратов для борьбы с насекомыми – мым пестицидам (по данным ФАО, таких насекомых вредителями сельского хозяйства в России используют около 300); 2) когда применение пестицидов отражаетбоверин и вертициллин. Боверин представляет собой ся на качестве продуктов, например при производстве бластоспоры энтомопатогенного гриба Beauveria bassiпродуктов для детского питания; 3) когда инсектицид ana, который легко разводится на искусственных питане может проникнуть к местам обитания насекомого.

Pages:     || 2 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.