Влияние способа получения нового удобрения, содержащего Streptomyces coelicolor, выращенных на молочной сыворотке, на его эффективность

Актуальность. В последние годы активно расширяется рынок микробиологических удобрений. Для того, чтобы новые биоудобрения эффективно работали, важно не только подбирать качественный и количественный состав микроорганизмов, но и изучать влияние этих бактерий на их численность, распространение и долговременность пребывания в почве, а также воздействие на растения. Цель исследования: выявить влияние способа получения удобрения на основе молочной сыворотки, содержащей Streptomyces coelicolor, на количество и длительность содержания этих бактерий в почве, а также на ростовые характеристики горчицы белой (Sinapis alba L.), посеянной в почву через длительный временной интервал после полива удобрением.

Методы. Биоудобрение получали, выращивая бактерии Streptomyces coelicolor на разведенной и автоклавированной молочной сыворотке. Инокулят для удобрения получали двумя способами: однократным культивированием на жидкой среде Ваксмана и последовательным культивированием в молочной сыворотке в возрастающих объемах. Культивировали без перемешивания и с перемешиванием в термостатируемом шейкере. Эффективность удобрений изучали в лабораторных условиях на почвах в контейнерах. Количество Streptomyces coelicolor в почве определяли через 0,5, 1,5, 2 и 4 месяца после полива удобрениями. Влияние удобрения на семена горчицы белой, посеянной через два месяца после полива, определяли по характеристикам качества семян, количеству листьев и ростовым параметрам листовых пластинок.

Результаты. Удобрение, полученное путем последовательного культивирования инокулята и выращиванием стрептомицетов без перемешивания, содержало в десять раз больше стрептомицетов, чем удобрения, полученные другим способом, а также эффективнее увеличивало количество стрептомицетов в почве. После однократного применения удобрений стрептомицеты длительно сохранялись в почве. По влиянию на количество листьев и площадь листовой пластинки самыми эффективными оказались удобрения, культивируемые без перемешивания.

Заключение. Удобрение, полученное методом последовательного культивирования инокулята в возрастающих объемах и выращивания стрептомицетов без перемешивания, способствует большему увеличению стрептомицетов в почве и более эффективно при выращивании горчицы белой, по сравнению с удобрениями, полученными другими способами. Оно эффективно действует на рост культур, посеянных в почву через длительное время после полива. Удобрение можно применять в комнатном растениеводстве и тепличных хозяйствах.

1. Shahwar D., Mushtaq Z., Mushtaq H., Alqarawi A.A., Younghoon Park Y., Alshahran T.S., Faizan S. Role of microbial inoculants as bio fertilizers for improving crop productivity: a review. Heliyon. 2023;9(6):e16134. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2023.e16134

2. Yadav A., Yadav K. Challenges and Opportunities in Biofertilizer Commercialization. SVOA Microbiology. 2024;5(1):1-14. https://doi.org/10.58624/SVOAMB.2024.05.037

3. Santos F., Melkani S., Oliveira Paiva C., Bini D., Pavuluri K., Gatiboni L., Mahmud A., Torres M. Eric McLamore E., Bhadha J.H. Biofertilizer use in the United States: defnition, regulation, and prospects. Applied Microbiology and Biotechnology. 2024;108(1):511. https://doi.org/10.1007/s00253-024-13347-4

4. Wei X., Xie B., Wan C, Song R., Zhong W, Xin S, Song K. Enhancing soil health and plant growth through microbial fertilizers: mechanisms, benefits, and sustainable agricultural practices. Agronomy. 2024;(14):609. https://doi.org/10.3390/agronomy14030609

5. Потетня К.М. Влияние химических удобрений на окружающую среду. Научно-технический вестник: технические системы в АПК. 2022;3-4(15-16);42-47. https://elibrary.ru/crepec

6. Потетня К.М. Питательный стресс почвы как следствие использования непропорциональных норм химических удобрений. Научно-технический вестник: технические системы в АПК. 2023;1(17):35-43. https://elibrary.ru/ijxgrh

7. Ammar E.E., Rady H.A., Khattab A.M., Amer, M.H., Mohamed, S.A., Elodamy, N.I., Al Farga A., A Aioub A.A. A comprehensive overview of ecofriendly bio-fertilizers extracted from living organisms. Environmental Science and Pollution Research. 2023;30(53):113119-113137. https://doi.org/10.1007/s11356-023-30260-x

8. Khan A., Singh A.V., Gautam S.S., Agarwal A., Punetha A., Upadhayay V.K., Kukreti B., Bundela V., Jurgan A.K., Goel R. Microbial bioformulation: a microbial assisted biostimulating fertilization technique for sustainable agriculture. Frontiers in Plant Science. 2023;(14):1270039. https://doi.org/10.3389/fpls.2023.1270039

9. Kaari M., Manikkam R., Annamalai K.K., Joseph J. Actinobacteria as a source of biofertilizer/biocontrol agents for bio-organic agriculture. Journal of Applied Microbiology. 2023;(134). https://doi.org/10.1093/jambio/lxac047

10. Nazari M.T., Schommer V.A., Braun J.C.A., dos Santos L.F., Lopes S.T., Simon V., Machado B.S., Ferrari V., Colla L.M., Piccin J.S. Using Streptomyces spp. as plant growth promoters and biocontrol agents. Rhizosphere. 2023;(27):100741. https://doi.org/10.1016/j.rhisph.2023.100741.

11. Olanrewaju O.S., Babalola O.O. Streptomyces: implications and interactions in plant growth promotion. Applied Microbiology and Biotechnology. 2019;(103):1179–1188. https://doi.org/10.1007/s00253-018-09577-y

12. Oumaima B., Faouzi E. Streptomyces at the heart of several sectors to support practical and sustainable applications: a review. Progress In Microbes & Molecular Biology. 2023;6(1). https://doi.org/10.36877/pmmb.a0000345

13. Youseif S.H., El-Megeed F.H.A., Salous M.S., Mohamed A.H. Streptomyces biostimulants: an effective sustainable approach to reduce inorganic N input and maintain high yield of wheat crop in different soil types. Journal of Applied Microbiology. 2023;134(8):156. https://doi.org/10.1093/jambio/lxad156

14. Orouji E., Baba M.F.G., Sadeghi, A., Gharanjik S., Koobaz P. Specific Streptomyces strain enhances the growth, defensive mechanism, and fruit quality of cucumber by minimizing its fertilizer consumption. BMC Plant Biol. 2023;(23):246. https://doi.org/10.1186/s12870-023-04259-y

15. Широких И.Г., Назарова Я.И., Бакулина А.В., Абубакирова Р.И. Новые штаммы стрептомицетов как перспективные биофунгициды. Теоретическая и прикладная экология. 2021;(1):172-180. https://doi.org/10.25750/1995-4301-2021-1-172-1801 https://elibrary.ru/suhxuy

16. Aallam Y., Dhiba D, El Rasafi T., Abbas Y., Haddioui A., Tarkka M., Hamdali H. Assessment of two endemic rock phosphate solubilizing Streptomyces spp. on sugar beet (Beta vulgaris L.) growth under field conditions. Scientia Horticulturae. 2023;(316):112033. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2023.112033

17. Al-Tammar F.K., Khalifa A.Y. An update about plant growth promoting Streptomyces species. J. Appl. Biol. Biotechnol. 2023:1-10. https://doi.org/10.7324/JABB.2023.130126

18. Prastiti R.D., Indrawan A.D., Mujoko P.S.T., Widjajani B.W. Survivability and Benefit Evaluation of Streptomyces sp. and Trichoderma sp. as Active Ingredients of Biopesticides and Soil Fertility Enhancer in Shallot Fields at Wates Village Tulungagung. IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci. 2023;(1131):012011. https://doi.org/10.1088/1755-1315/1131/1/012011

19. Маградзе Е.И., Кузнецова В.А. Влияние биоудобрения, полученного на основе молочной сыворотки, и содержащего Streptomyces coelicolor, на развитие рассады петунии. Проблемы агрохимии и экологии. 2023;(4):17-21. https://doi.org/10.26178/AE.2023.77.19.004 https://elibrary.ru/ihzhaf

20. Гланц С. Медико-биологическая статистика. Пер. с англ. М., Практика, 1998. 459 с.

21. Лакин Г.Ф. Биометрия. М., Высшая школа, 1990. 352 с.

22. Виноградова К.А., Филиппова С.Н., Полин А.Н. Морфогенез, программируемая клеточная смерть и антибиотикообразование у стрептомицетов в условиях погруженного роста. Антибиотики и антибиотикотерапия. 2017;62(7-8):56-68. https://elibrary.ru/ynzesn