Search academic texts

Registration Number

0421U101112, Candidate dissertation

Title

Plant-associated bacteria are biodestructors of pesticides in agrocenoses of fruit crops.

Author

Kopcha Nelya М.,

popup.head Borzykh Olexandr І.
popup.opponent Lavrov Vitaliy Vasyliovych
popup.opponent Lishchuk Alla М.

Status

Кандидат сільськогосподарських наук, 03.00.16, Екологія

Date

22-04-2021

Description

Об’єкт досліджень - угруповання мікробіоти агроценозу плодових культур. Мета - з'ясувати вплив сучасних пестицидів різного призначення на асоційовану з рослинами мікробіоту як структурно-функціональну складову агроценозу плодових культур та розкрити участь бактерій-асоціантів рослин у мікробіологічній деструкції пестицидів. Встановлено, що загальна чисельність угруповань епіфітної мікробіоти яблуні та груші знаходиться в межах 104-106 кл/г бруньок, квітів, листків. Найбільша чисельність епіфітів спостерігається у фенофазу набухання бруньок та цвітіння (106 кл/г бруньок та суцвіть), найменша чисельність – у період формування плодів (104 кл/г листків), у періоди росту та дозрівання плодів чисельність мікроорганізмів зростає (105 кл/г листків). За сукупністю властивостей ізоляти бактерій віднесено до родів Pseudomonas, Bacillus, Xanthomonas, Panthoea, ізоляти грибів – до родів Fusarium, Pennicilium, Mucor, Alternaria. Видовий склад епіфітної мікробіоти плодових культур у період формування і росту плодів представлено мікроорганізмами: Рs. fluorescens (45,5 %) > Р. agglomerans (27,5 %) > Bacillus sрр. (10,5 %) > Pseudomonas sрр. (7,5 %) > міцеліальні гриби та дріжджі (3,5 %) > Xanthomonas spр. (до 3,0 % ) ≥ інші (2,5 %). Частка бактерій, резистрентних до дії пестицидів, знаходиться в межах 48,4-90,5 %. Найвищу стійкість до пестицидів проявляє епіфітна мікробіота (55,6-90,5 %); середню – ризосферна (50,0-87,5 %), найменшу – ґрунтова (48,4-75,0 %). Досліджувані мікроорганізми більш стійкі до фунгіциду Хорус (д.р. ципродиніл) та інсектициду Карате (д.р. лямбда-цигалотрин), більш чутливі – до фунгіциду Скор (д.р. дифеноконазол) та гербіциду Раундап (д.р. сіль гліфосату). Частка мікроорганізмів, здатних розкладати пестициди та використовувати їх в якості джерела біогенних елементів, знаходиться у межах 12,5-53,9 % і є високою. Деструкторами пестицидів є 16,9-53,9 % епіфітних бактерій, 14,1-31,3 % – ризосферних та 12,5-20,3 % ґрунтових. Тобто, найбільша частка біодестрокторів – серед епіфітів. Проаналізовано характер впливу пестицидів на бактерії, з них: 22,0 % виявляють бактерицидну дію, 12,9 % – інгібуючу, 65,0 % – не впливають на ріст бактерій за рекомендованих норм. В порядку зменшення дії на бактерії родів Pseudomonas, Klebsiella та Erwinia пестициди розподіляються: фунгіциди > гербіциди та десиканти > акарициди та інсектициди. Встановлено, що фунгіциди Ридоміл Голд, Хорус, Курзат на 10,0-30,0 % знижують прояв фітопатогенних властивостей бактерій – збудників бактеріозів рослин (P. syringae pv. syringae, P.syringae pv. аtrophaciens, R.(P.) solanacearum, Er. amylovora) та патологічні процеси, які вони спричиняють. Вперше встановлено збереження високого рівня фітостимулюючого біопотенціалу позаклітинних метаболітів сапрофітних бактерій роду Klebsiellа за культивування в умовах пестицидного навантаження. Сапрофітні штами Kl. terrigena 8008, Kl. рlanticola 33531 є перспективними для використання в практиці екологічного землеробства і створення на їх основі біопрепаратів. Встановлено, що пестициди впливають на активність ферментативної системи бактерій, яка бере участь у процесах деструкції та самовідновлення агроценозів, що корелює з рекомендованою нормою витрат пестицидів. За 24-годинної експозиції фунгіциди Ридоміл Голд, Акробат знижують загальну каталазну активність сапрофітних бактерій родів Klebsiella та Pseudomonas на 23,8-34,0 % та активність ферментатів фтопатогенів на 100,0 %; Хорус знижує каталазну активність сапрофітів на 4,0-7,3 %, фітопатогенів – на 38,8-49,1 %.Розкрито екологічні особливості та механізми деструкції пестицидів за участі бактерій-асоціантів рослин. Доведено, що один із способів біодеградації пестицидів та зниження пестицидного навантаження здійснюється за опосередкованої участі позаклітинних метаболітів бактерій, що має відношення до процесів життєдіяльності мікроорганізмів. За участі екзаметаболітів сапрофітних бактерій родів Pseudomonas та Klebsiellа фунгіцидна активність препаратів Хорус, Акробат, Ридоміл після 48-годинної експозиції з бактеріями знижується на 9,33-46,11 %. Інший спосіб деградації пестицидів відбувається завдяки здатності бактерій-асоціантів рослин використовувати пестициди в якості джерела біогенних елементів, за рахунок чого відбувається їх ріст і розмноження. Встановлено високий рівень залежності між резистентністю бактерій- асоціантів рослин до дії пестицидів, активністю їх ферментативної системи, швидкістю біодеструкції та рекомендованих норм витрат пестицидів. Запропоновано удосконалену систему захисту яблуні, яку адаптовано до умов низинної агрокліматичної зони Закарпатської провінції Карпатської гірської зони України, що включає екологічно безпечне застосування пестицидів сучасного асортименту. Ключові слова: бактерії-асоціанти рослин, угруповання, мікробіота, біодеструкція, пестициди, агроценоз, яблуня, груша, захист рослин