Актуальність дослідження полягає у необхідності вивчення штамів бактерій Bacillus subtilis, які позитивно впливають на ріст і розвиток рослин та проявляють стимулювальний ефект за оптимальних бактеріальних навантаженнях. Дослідження має велике значення для сільського господарства, екології та сталого розвитку. Мета дослідження полягає у визначенні впливу нових штамів B. subtilis (Н3, Н10, Н13, Н36, Н38, Н40, Н43, Н45) на розвиток проростків пшениці озимої (Triticum aestivum L.) у разі застосування інокуляційних культур. В роботі використано лабораторні, вегетаційні та математично-статистичні методи: глибинне культивування штамів, рулонний метод пророщування насіння тест-рослин, обробка даних за програмами Statistica 8.0, MS Excel. Узагальнено результати модельного досліду стосовно впливу культуральних рідин штамів B. subtilis за різних технологічних форм і розведень на ріст і розвиток тест-рослин пшениці. Встановлено, що при розведеннях 1:10, 1:50, 1:100, 1:500 спостерігається стимулювальна дія біоагентів, а максимальний ефект досягається при розведенні 1:100. Показано, що найбільший позитивний вплив на проростання насіння пшениці мали інокулянти B. subtilis, які наносили на насіння у зрілих технологічних формах (спорова культура, 2,0 х 107 клітин на насінину). Енергія проростання насіння Triticum aestivum L. підвищується при взаємодії з інокулянтами B. subtilis до 96,5 %, а також збільшується сира маса проростків на 84,0-109,6 % залежно від варіанту досліду порівняно з контролем, що свідчить про рістстимулювальні властивості нових штамів. Доведено, що за використання зрілих культур B. subtilis Н38, Н40 і Н45 відбувається зростання маси коренів на 4,8-11,3 % порівняно з контролем без бактеризації. При обробці культуральними рідинами B. subtilis Н3, Н10, Н13, Н36, Н43 у формі вегетативних клітин маса коренів зменшується на 11,8-44,0 % порівняно з контролем. Використання досліджених штамів B. subtilis ефективно впливає на розвиток пшениці озимої і є перспективним інокулянтом з ефектом рістстимуляції. Практичне значення дослідження полягає у розумінні та визначенні потенційних користей від застосування штамів бактерій Bacillus subtilis для підвищення росту і розвитку рослин, зокрема озимої пшениці (Triticum aestivum L.)
бактеріальний інокулянт, рослини, насіння, пшениця озима, ріст, стимулювальні властивості
[1] Accinelli, C., Abbas, H.K., & Shier, W.T. (2018). A bioplastic-based seed coating improves seedling growth and reduces production of coated seed dust. Journal of Crop Improvement, 32(3), 318-330. doi: 10.1080/15427528.2018.1425792.
[2] Avdeeva, L.V., Kharkhota, M.A., & Kharkhota, H.V. (2016). Destruction of harvested plant residues by strains of Bacillus subtilis IMV B-7516 and B. licheniformis IMV B-7515. Microbiological Journal, 78(2), 52-60. doi: 10.15407/microbiolj78.02.052.
[3] Borko, Yu.P., Patyka, M.V., Boiko, M.V., Honchar, A.M., & Sinchenko, V.M. (2022). The features of taxonomic structure formation of soil microbial biome in Beta vulgaris rhizosphere. Microbiological Journal, 84(1), 3-16. doi: 10.15407/microbiolj84.01.003.
[4] Calvo, P., Nelson, L., & Kloepper, J.W. (2014). Agricultural uses of plant biostimulants. Plant Soil, 383, 3-41. doi: 10.1007/s11104-014-2131-8.
[5] Chuiko, N.V., Chobotarov, A.Yu., & Kurdish, I.K. (2021). Growth and phytase activities of Bacillus subtilis IMV B-7023 during cultivation with sodium phytate. Kurdish Microbiological Journal. 83(6), 13-19. doi: 10.15407/microbiolj83.06.013.
[6] Convention on Biological Diversity (1992). Retrieved from https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/995_030#Text.
[7] Cui, W., Han, L., Suo, F., Liu, Z., Zhou, L., & Zhou, Z. (2018). Exploitation of Bacillus subtilis as a robust workhorse for production of heterologous proteins and beyond. World Journal of Microbiology and Biotechnology, 34, article number 15. doi: 10.1007/s11274-018-2531-7.
[8] DSTU 4138-2002. (2004). Seeds of agricultural crops. Quality determination methods. Retrieved from http://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page?id_doc=91465.
[9] Gadzalo, Yа.M., Patyka, M.V., Zaryshnyak, A.S., & Patyka, T.I. (2019). Agromicrobiology with the basics of biotechnology. Kyiv: Agricultural Science NAAN.
[10] Goldman, E., & Green, L. (2021). Practical handbook of microbiology. Boca Raton: CRC Press. doi: 10.1201/9781003099277.
[11] Guimarães, V.F., Klein, J., Silva, A.S.L., & Klein, D.K. (2021). Inoculant efficiency containing Bacillus megaterium (B119) and Bacillus subitilis (B2084) for maize culture, associated with phosphate fertilization. Research, Society and Development, 10(4), article number e431101220920. doi: 10.33448/rsd-v10i12.20920.
[12] Honchar, A., Tonkha, O., Patyka, N., Lykholat, Y., & Patyka, T. (2021). Morphological and physiological-biochemical variability of spore-forming bacteria isolated from the agrocoenosis of winter wheat. Regulatory Mechanisms in Biosystems, 12(4), 588-593. doi: 10.15421/022180.
[13]Kopylov, Ye.P., Pavlenko, A.A., Tsekhmister, H.V., & Kyslynska, A.S. (2020). Antagonistic activity of a new strain of Trichoderma viride and its effect on the group of micromycetes of the root zone of maize plants. Agricultural Microbiology, 31, 16-25. doi: 10.35868/1997-3004.31.16-25.
[14] Kotsʹ, S.Ya., Vorobey, N.A., & Kyrychenko, O.V. (2016). Microbiological preparations for agriculture. Kyiv: Logos.
[15] Kozar, S.F. (2021). The strategy of regulating the activity of diazotrophs during their introduction into the agrocenoses of agricultural crops. Agricultural Microbiology, 33, 33-43. doi: 10.35868/1997-3004.33.33-43.
[16] Kriuchkova, L.O., & Patyka, T.I. (2020). Efficacy of Bacillus spp. strains against barley diseases caused by Bipolaris sorokiniana on cultivars of different resistance. Biological Systems: Theory and Innovation, 11(4), 66-75. doi: 10.31548/biologiya2020.04.006.
[17] Krutylo, D.V., Nadkernychna, O.V., Sherstoboyeva, O.V., & Ushakova M.A. (2017). Correction of rhizobial groups of the soil with the introduction of Bradyrhizobium japonicum of different genetic groups. Agroecological Journal, 2, 73-81.
[18] Kurdish, I.K. (2018). Interaction of bacteria with solid materials and nanomaterials as the basis of new biotechnologies. Microbiological Journal, 80(3), 15-28. doi: 10.15407/microbiolj80.03.015.
[19] Lastochkina, O., Garshina, D., Ivanov, S., Yuldashev, R., Khafizova, R., Allagulova, C., Fedorova, K., Avalbaev, A., Maslennikova, D., & Bosacchi, M. (2020). Seed priming with endophytic Bacillus subtilis modulates physiological responses of two different Triticum aestivum L. cultivars under drought stress. Plants, 9(12), article number 1810. doi: 10.3390/plants9121810.
[20] Li, H., Yue, H., Li, L., Liu, Y., Zhang, H., Wang, J., & Jiang, X. (2021). Seed biostimulant Bacillus sp. MGW9 improves the salt tolerance of maize during seed germination. AMB Express, 11(1), article number 74. doi: 10.1186/s13568-021-01237-1.
[21] Liu, Y., Li, J., Du, G., Chen, J., & Liu, L. (2017). Metabolic engineering of Bacillus subtilis fueled by systems biology: Recent advances and future directions. Biotechnology Advances, 35, 20-30. doi: 10.1016/j.biotechadv.2016.11.003.
[22] Mawarda, P.C., Le Roux, X., van Elsas, J.D., & Salles, J.F. (2020). Deliberate introduction of invisible invaders: A critical appraisal of the impact of microbial inoculants on soil microbial communities. Soil Biology and Biochemistry, 148, article number 107874. doi: 10.1016/j.soilbio.2020.107874.
[23] O’Callaghan, M. (2016). Microbial inoculation of seed for improved crop performance: issues and opportunities. Applied Microbiology and Biotechnology, 100, 5729-5746. doi: 10.1007/s00253-016-7590-9.
[24] Oleńska, E., Małek, W., Wójcik, M., Swiecicka, I., Thijs, S., & Vangronsveld, J. (2020). Beneficial features of plant growth-promoting rhizobacteria for improving plant growth and health in challenging conditions: A methodical review. Science of the Total Environment, 743, article number 140682. doi: 10.1016/j.scitotenv.2020.140682.
[25] Pandey, R.P., Srivastava, A.K., Gupta, V.K., O’Donovan, A., & Ramteke, P.W. (2018). Enhanced yield of diverse varieties of chickpea (Cicer arietinum L.) by different isolates of Mesorhizobium ciceri. Environmental Sustainability, 1(4), 425-435. doi: 10.1007/s42398-018-00039-9.
[26] Patyka, V.P., Hulyayeva, H.B., Bohdan, M.M., Tokovenko, I.P., Pasichnyk, L.A., Patyka, M.V., Maksin, V.I., & Kaplunenko, V.G. (2019). Phytohormonal status and photosynthetic activity of common wheat plants under the influence of biologically active substances. Physiology of Plants and Genetics, 51(2), 133-146. doi: 10.15407/frg2019.02.133.
[27] Poveda, J., & González-Andrés, F. (2021). Bacillus as a source of phytohormones for use in agriculture. Applied Microbiology and Biotechnology, 105, 8629-8645. doi: 10.1007/s00253-021-11492-8.
[28] Santos, A.F., Corrêa, B.O., Klein, J., Bono, J.A. M., Pereira, L.C., Guimarães, V.F., & Ferreira, M.B. (2021). Biometria e estado nutricional da cultura da aveia branca (Avena sativa L.) sob inoculação com Bacillus subtilis and B. megaterium. Research, Society and Development, 10(5), article number e53410515270. doi: 10.33448/rsd-v10i5.15270
[29] Saxena, A.K., Kumar, M., Chakdar, H., Anuroopa, N., & Bagyaraj, D.J. (2020). Bacillus species in soil as a natural resource for plant health and nutrition. Journal of Applied Microbiology, 128(6), 1583-1594. doi: 10.1111/jam.14506.
[30] Shrestha, A, Kim, B.S., & Park, D.H. (2014). Biological control of bacterial spot disease and plant growth-promoting effects of lactic acid bacteria on pepper. Biocontrol Science and Technology, 24(7), 763-779. doi: 10.1080/09583157.2014.894495.
[31] Teixeira, G.M., Mosela, M., Abreu Nicoletto, M.L., Ribeiro, R.A., Hungria, M., Youssef, K., Yukio Higashi, A., Mian, S., Sampaio Ferreira, A., Azeredo Gonçalves, L.S., Padua Pereira, U., & Oliveira, AG. (2021). Genomic insights into the antifungal activity and plant growth-promoting ability in Bacillus velezensis CMRP 4490. Frontiers in Microbiology, 11, article number 618415. doi: 10.3389/fmicb.2020.618415.
[32] Tepper, Ye.Z., Shil'nikova, V.K., & Pereverzeva, G.I. (1979). Workshop on microbiology. moscow: Kolos.
[33] Tsotetsi, T., Nephali, L., Malebe, M., & Tugizimana, F. (2022). Bacillus for plant growth promotion and stress resilience: What have we learned? Plants, 11(19), article number 2482. doi: 10.3390/plants11192482.
[34] Verma, J.P., Jaiswal, D.K., Krishna, R., Prakash, S., Yadav, J., & Singh, V. (2018). Characterization and screening of thermophilic Bacillus strains for developing plant growth promoting consortium from hot spring of Leh and Ladakh region of India. Frontiers in Microbiology, 9, article number 1293. doi: 10.3389/fmicb.2018.01293.
[35] Vorobei, Y., & Lohosha, О. (2021). Dynamics of formation and functioning of legume-rhizobial symbiosis Mesorhizobium ciceri-Cicer arietinum (variety Pam’iat’). Australasian Journal of Agricultural Engineering, 97, 129-136. doi: 10.21475/ajcs.21.15.01.2952.
[36] Yadav, A.K., & Chandra, K. (2014). Mass production and quality control of microbial inoculants. Proceedings of the Indian National Science Academy, 80(2), 483-489. doi: 10.16943/ptinsa/2014/v80i2/5.