Штам бактерій pseudomonas putida для одержання біоорганічного добрива

Реферат: Винахід належить до галузі сільськогосподарської мікробіології, а саме до штама бактерій Pseudomonas putida IMB В-7316, який підвищує розчинність фосфоритів та призчачений для виробництва біоорганічного добрива. UA 98052 C2 (12) UA 98052 C2 UA 98052 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до галузі сільськогосподарської мікробіології, а саме до мікробіологічних засобів підвищення розчинності фосфоритів, і призначений для виробництва біоорганічного добрива. Відомо про значну кількість фосфатмобілізувальних бактерій. Прикладом активних фосфатмобілізувальних бактерій є Paenibacillus polymyxa KB та Achromobacter album 1122 [1, 2], ізольовані з ризосферного ґрунту культурних рослин. Продукти метаболізму даних бактерій здатні розчиняти важкорозчинні мінеральні і органічні фосфати ґрунту, внаслідок чого рослини в процесі свого розвитку одержують додаткове живлення фосфором із ґрунтових резервів. У доступних джерелах інформації відсутні дані щодо впливу фосфатмобілізувальних мікроорганізмів на розчинення фосфатів при вермикомпостуванні органіки, збагаченої фосфоритами. В основу винаходу поставлено задачу отримати активний фосфатмобілізувальний бактеріальний штам, що здатний виявляти високу активність щодо розчинення фосфоритів в умовах вермикомпостування. Поставлена задача вирішується отриманням шляхом аналітичної селекції штаму Pseudomonas putida 17 для виробництва компосту з високим вмістом водорозчинних форм фосфатів. Внесення до органіки, збагаченої фосфоритами, вказаного штаму, забезпечує активний розвиток бактерій у субстраті, зростання вмісту водорозчинних фосфатів. Штам фосфатмобілізувальних бактерій Pseudomonas putida 17 виділений із біогумусу. Штам ідентифіковано за визначником Берджі [3]. Штам бактерій Pseudomonas putida 17 депоновано у Депозитарії Інституту мікробіології і вірусології їм. Д.К. Заболотного Національної академії наук України (вул. Академіка Заболотного, 154, м. Київ) 25 травня 2010 року з присвоєнням реєстраційного номеру Pseudomonas putida ІMB В-7316. Він також зберігається в Національній колекції корисних ґрунтових мікроорганізмів Інституту сільськогосподарської мікробіології Української академії аграрних наук за номером № 228. Морфолого-культуральні властивості штаму Pseudomonas putida 17 - неспорова бактерія. В лабораторних умовах штам зберігається на поживному середовищі такого складу, г/л: відвар з картоплі - 200; малат - 2,5; сахароза - 2,5; КОН - 2,0; агар-агар - 10; вода -1000 мл; pH-6,5-7,0. Режим автоклавування: 1 атм, 20 хв. Оптимальна температура для культивування 26-28 °C. Культура швидкоросла. На середовищі МПА утворюються, через 1 добу інкубації, круглі слизисті брудно-білого кольору колонії (0,2-1 см в діаметрі). Грамнегативна паличка (довжина 1,5-2,0 мкм, ширина 0,7-1,0 мкм). Клітини рухаються за допомогою 2-х джгутиків. Фізіолого-біохімічні властивості штаму. Аероб. Бактерія має дихальний метаболізм, не здатна до денітрифікації, лецитинізації, утворює каталазу, на середовищі Кінга В, продукує жовто-зелений флуоресцентний пігмент. Культура не потребує органічних факторів росту (метіоніну, цистеїну), не утворює лівану з сахарози, не синтезує ліпазу, має позитивну аргінінгідролазну та оксидазну реакцію, не гідролізує желатин і крохмаль. Pseudomonas putida 17 для росту як джерело вуглеводів використовує вуглеводи та амінокислоти, не використовує D-ксилозу, сахарозу та інозит. Бактерія синтезує кислоти із глюкози, галактози та арабінози. Штам патогенних властивостей не має. Пересівається один раз у 4 місяці і зберігається на картопляному агаровому середовищі при температурі 4-5 °C. Штам Pseudomonas putida 17 забезпечує збільшення вивільнення водорозчинних форм фосфатів із фосфоритів при їх компостуванні з органікою до 39,5 %, у тому числі мінеральних до 25,3 %. Ефективність штаму Pseudomonas putida 17 перевіряли у лабораторних і модельних дослідах із вермикомпостування органіки, збагаченої фосфоритами. Приклади конкретного застосування штаму. Приклад 1 У модельному досліді з вермикомпостування органіки, збагаченої фосфоритами, вивчали вплив штаму Pseudomonas putida 17 на вивільнення загальних водорозчинних форм фосфатів. Для компостування використовували наступні компоненти: гній великої рогатої худоби (ВРХ), фосфоритне борошно, вермикультуру і суспензію фосфатмобілізувальних мікроорганізмів, виділених із біогумусу. За таких умов вміст загальних водорозчинних фосфатів на початку компостування склав 2749,7 мг/кг субстрату. Як свідчать отримані результати (табл. 1), найбільше зростання водорозчинних форм фосфатів на кінцевому етапі компостування забезпечується внаслідок інтродукції Pseudomonas putida 17. Так, вміст водорозчинних фосфатів зростає від 3435,0 мг/кг у контрольному компості 1 UA 98052 C2 (без додавання бактерій) до 4792,9 мг/кг в експериментальному (за участі Pseudomonas putida 17), що складає 39,5 %, а мінеральних його форм до 25,3 %. Застосування штаму Pseudomonas putida 17 у технології компостування гною, збагаченого фосфоритами, забезпечує зростання вмісту водорозчинних фосфатів на 74 % від їх початкового вмісту в компості. 5 Таблиця 1 Вміст водорозчинних фосфатів у вермикомпості на кінцевому етапі компостування Варіанти Загальний водорозчинний фосфор, мг/кг 3427,7±133,5 Мінеральний водорозчинний Р2О5, мг /кг 2922,1±18,6 Гній ВРХ Контроль (компостування гною з 3435,0±44,0 3288,4±22,9 фосфоритним борошном) Компостування гною з фосфоритним борошном за участю: Pseudomonas sp. 10 3420,3±95,4 3471,6±12,9 Pseudomonas sp. 12 3479,0±25,4 2918,8±27,8 Pseudomonas sp. 15 3464,4±32,0 2932,0±20,1 Pseudomonas putida 17 4792,9±140,0 4120,1±76,5 Pseudomonas sp. 22 4631,4±60,1 4017,8±21,5 Pseudomonas sp. 42 3772,6±122,2 2904,0±10,0 Pseudomonas sp. 54 3780,0±48,1 3045,9±30,3 Pseudomonas sp. 59 3934,1±102,8 2730,6±38,2 10 15 20 Приклад 2 В умовах лабораторного досліду перевіряли вплив активних фосфатмобілізувальних бактерій на ступінь розчинення фосфатів під час вермикомпостування. До схеми досліду включали відомі активні фосфатмобілізувальні бактерії, виділені з ризосферного ґрунту різних сільськогосподарських культур та селекціоновані з біогумусу фосфатмобілізувальні бактерії. У дослідах встановлено, що селекціоновані штами були активнішими за бактерії, виділені з ризосферного ґрунту. На кінцевому етапі компостування спостерігається достовірне збільшення загального водорозчинного Р2О5 за внесення штаму Pseudomonas putida 17, що складає 26,6 % у порівнянні з контролем, 26,8 % з Achromobacter album 1122 та 27,7 % - Paenibacillus polymyxa KB (табл. 2). У компості, отриманому за участі Pseudomonas putida 17, встановлено збільшення вмісту мінеральних і органічних водорозчинних фосфатів, що можна пояснити більшою адаптованістю цього штаму до використаного в дослідах субстрату. Штами бактерій, які ізольовані з ризосферного ґрунту культурних рослин, активно розвиваються саме в цих екологічних нішах. Розвиток їх у гної може обмежуватися рядом чинників. Тому Pseudomonas putida 17 забезпечує більше вивільнення водорозчинних фосфатів упродовж компостування. Таблиця 2 Вміст водорозчинних фосфатів у вермикомпості в залежності від інтродукованого мікроорганізму Варіанти досліду Загальний водорозчинний P2O5, мг/кг 11868,4±455,0 Мінеральний водорозчинний Р2О5, мг/кг 1694,5±103,6 Гній ВРХ Контроль (компостування гною з 15094,9±182,0 2077,3±75,7 фосфоритним борошном) Компостування гною з фосфоритним борошном за участю: Paenibacillus polymyx KB 14970,9±167,7 2016,3±54,3 Achromobacter album 1122 15075,8±50,5 2199,4±103,2 Pseudomonas sp. 10 16068,2±83,2 2135,1±57,7 Pseudomonas putida 17 19112,0±668,1 2420,5±101,6 Pseudomonas sp. 22 16008,0±495,5 2115,3±78,8 2 Органічний водорозчинний Р2О5, мг/кг 11698,9±444,8 13017,6±248,2 12954,6±115,0 12876,4±153,7 13872,9±485,9 16691,4±630,0 13952,9±162,0 UA 98052 C2 5 10 15 Таким чином, штам Pseudomonas putida 17 є активним фосфатмобілізувальним мікроорганізмом, що сприяє розчиненню фосфатів при вермикомпостуванні органіки, збагаченої фосфоритами. Джерела інформації: 6 1. Пат. 2035507 Российская Федерация, МПК C05F 11/08, C12N 1/20, C12R 1/07. Штамм бактерий Bacillus polymyxa для производства стимулятора роста сахарной свеклы / Канивец В.И., Токмакова Л.Н., Мелымука Ю.Н.; заявитель и патентообладатель Украинский научноисследовательский институт сельскохозяйственной микробиологии. - № 5021055/13; заявл. 03.01.92; опубл. 20.05.95, Бюл. № 14. - 6 с. 6 2. Пат. 2035442 Российская Федерация, МПК C05F 11/08, C12N 1/20, C12R 1/07, C12R 1/025. Штамм бактерий Achromobacter album для изготовления препарата, повышающего сахаристость и урожай сахарной свеклы / Токмакова Л.Н., Канивец В.И., Мелымука Ю.Н.; заявитель и патентообладатель Украинский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной микробиологии. - № 5021084/13; заявл. 03.01.92; опубл. 20.05.95, Бюл. № 14. - 6 с. 3. Bergey's Manual of Systematic Bacteriology, second edition. - Vol.2(The Proteobacteria), part С (The Alpha-, Beta-, Delta-, and Epsilonproteobacteria), - Springer New York, 2005 - p 438. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 20 Штам бактерій Pseudomonas putida для одержання біоорганічного добрива, депонований у Депозитарії Інституту мікробіології і вірусології ім. Д.К. Заболотного Національної академії наук України з присвоєнням реєстраційного номеру Pseudomonas putida IMB В-7316. Комп’ютерна верстка М. Ломалова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3