Modeling the effectiveness of bacillus subtilis strains depending on natural and climatic factors in the soft wheat cultivation

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The studies were carried out in 2017-2022 in order to identify natural and climatic factors that can influence the effectiveness of B. subtilis strains in relation to morphometric indicators and soft wheat productivity, the diseases development. The responsiveness of Leningradka 6, k-64900 spring wheat to the microbiological preparation Vitaplan, SP (titer of viable cells ×1011 CFU/g) and cultural liquid (CL) of the B. subtilis VKM B-2604D and B. subtilis VKM B-2605D (at a ratio of 1:1 with the titer of viable cells ×1010 CFU/ml). In the field conditions of the North- West of the Russian Federation, wheat seeds were treated before sowing and plants were sprayed three times during the growing season. The effectiveness of bacterial strains in relation to productivity and especially dangerous wheat diseases depended more on the indicators of moisture availability of the growing season. This was confirmed by the results of multidimensional scaling, correlation, factor analysis of indicators. In the variant «Vitaplan, SP» in F1, high positive factor loads were revealed for the precipitation amount in June, July, August, HTC in July, relative humidity in June (0.73…0.93), plant phase, plant height, area of ag and pre-flag leaves, vegetative part weight (0.71…0.80), and when using CL «B. subtilis VKM V-2604D + B. subtilis VKM B-2605D» - for the precipitation amount in June, August, HTC in July and August (0.71…0.88), productive bushiness, root weight, spike length, spikelets number per spike, grains number, spike grain weight, biological, potential yield (0.71…0.85). The B. subtilis strains application allowed to increase biological and potential yields by 32.5± 7.2 % and 24.3±7.0 %, and to reduce the intensity of diseases development (root rot - by 11.7 ± 1.6 %; powdery mildew, brown and yellow rust - by 7.6 ± 0.7 %), however, the effectiveness of bacterial strains significantly depended on the climatic factors of wheat growing season.

About the authors

L. E Kolesnikov

Saint-Petersburg State Agrarian University

Email: kleon9@yandex.ru
196601, Sankt-Peterburg-Pushkin, Peterburgskoe sh., 2

I. I Novikova

All-Russian institute of plant protection

Email: irina_novikova@inbox.ru
196608, Saint Petersburg-Pushkin, shosse Podbelskogo, 3

V. A Pavlyushin

All-Russian institute of plant protection

196608, Saint Petersburg-Pushkin, shosse Podbelskogo, 3

E. V Zuev

FRC N.I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic Resources

Email: ezuev@vir.nw.ru
190000, Sankt-Peterburg, ul. Bol’shaya Morskaya, 42-44

Yu. R Kolesnikova

FRC N.I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic Resources

190000, Sankt-Peterburg, ul. Bol’shaya Morskaya, 42-44

References

  1. Павлюшин В. А., Лысов А. К. Фитосанитарная безопасность агроэкосистем и дистанционный фитосанитарный мониторинг в защите растений // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2019. Т. 16. № 3. С. 69-78.
  2. Актуальные проблемы повышения эффективности науки в обеспечении выполнения ключевых задач продовольственной безопасности в зерновом секторе страны / М. В. Архипов, Т. А. Данилова, Л. П. Гусакова и др. // Труды Кубанского государственного аграрного университета. 2018. № 71. С. 5-9.
  3. Левитин М. М. Распространение болезней растений в условиях глобального изменения климата // Сельскохозяйственные науки и Агропромышленный комплекс на рубеже веков. 2016. № 13. С. 97-101.
  4. Михилев А. В. Потепление климата - конкурентное преимущество сельского хозяйства Российской Федерации // Вестник курской государственной сельскохозяйственной академии. 2018. № 7. С. 70-73.
  5. Влияние климатических условий владимирского ополья на формирование урожайности новых перспективных сортов яровой мягкой пшеницы / Г. В. Игнатьева, О. А. Фенова, С. А. Булатова и др. // Селекция и семеноводство. 2022. № 4 (102). С. 52-58.
  6. Ванькова А. А., Емцев В. Т., Ницэ Л. К. Становление и развитие сельскохозяйственной микробиологии //Агрохимический вестник. 2009. № 1. С. 20-23.
  7. Микробиологическая защита растений в технологиях фитосанитарной оптимизации агроэкосистем: теория и практика (обзор)/ В. А. Павлюшин, И. И. Новикова, И. В. Бойкова // Сельскохозяйственная биология. 2020. Т. 55. № 3. С. 421-438.
  8. Биологическое обоснование использования индукторов устойчивости на основе хитозана для повышения эффективности биофунгицидов / И. И. Новикова, Э. В. Попова, И. Л. Краснобаева и др. // Сельскохозяйственная биология. 2021. Т. 56. № 3. С. 511-522.
  9. Bacillus subtilis IAB/BS03 as a potential biological control agent / E. Hinarejos, M. Castellano, I. Rodrigo, et al. // Eur. J. Plant Pathol. 2016. Vol. 146. P. 597-608. doi: 10.1007/s10658-016-0945-3.
  10. Biological Tool for Crop Improvement through Bio-Molecular Changes in Adverse Environments / R. Radhakrishnan, A. Hashem, Abd E. F. Allah Bacillus: A // Front Physiol. 2017. Vol. 8. URL: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fphys.2017.00667/full (дата обращения: 21.07.2023). doi: 10.3389/fphys.2017.00667.
  11. Comparative proteomic analysis in pea treated with microbial consortia of beneficial microbes reveals changes in the protein network to enhance resistance against Sclerotinia sclerotiorum / A. Jain, A. Singh, S. Singh, et al. //j. Plant Physiol. 2015. Vol. 182. P. 79-94. doi: 10.1016/j.jplph.2015.05.004.
  12. Аллагулова Ч. Р., Ласточкина О. В. Снижение уровня окислительного стресса в растениях пшеницы под влиянием эндофитных бактерий в условиях засухи // Экобиотех. 2020. Т. 3. № 2. С. 129-134.
  13. Mechanism of plant growth promotion elicited by Bacillus sp. LKE15 in oriental melon / S. M. Kang, R. Radhakrishnan, K. E. Lee, et al. // Acta Agric. Scand. Sect. B Soil Plant Sci. 2015. Vol. 65. P. 637-647. doi: 10.1080/09064710.2015.1040830.
  14. Plant growth-promoting rhizobacteria inoculation to enhance vegetative growth, nitrogen fixation and nitrogen remobilisation of maize under greenhouse conditions / K. B. Kuan, R. Othman, K. A. Rahim, et al. // PLoS ONE. 2016. Vol. 11. Article e0152478. URL: https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0152478 (дата обращения: 21.07.2023). doi.org/10.1371/journal.pone.0152478.
  15. Ласточкина О. В. Адаптация и устойчивость растений пшеницы к засухе, опосредованная природными регуляторами роста Bacillus spp.: механизмы реализации и практическая значимость (обзор) // Сельскохозяйственная биология. 2021. Т. 56. № 5. С. 843-867.
  16. Эффективность инокуляции семян яровой пшеницы эндофитными бактериями Bacillus subtilis 26Д / Л. И. Пусенкова, С. Р. Гарипова, О. В. Ласточкина и др. // Проблемы агрохимии и экологии. 2020. № 3. С. 56-64.
  17. Эффективность обработки семян и растений яровой пшеницы и гороха посевного микробиологическими препаратами в модельных и полевых опытах / Л. И. Пусенкова, С. Р. Гарипова, Е. В. Кузина и др. // Достижения науки и техники АПК. 2021. Т. 35. № 12. С. 33-37.
  18. Завалин А. А. Биопрепараты, удобрения и урожай. М.: ВНИИА Им. Д. Н. Прянишникова, 2005. 302 с.
  19. Кожемяков А. П., Белоброва С. Н., Орлова А. Г. Создание и анализ базы данных по эффективности микробных препаратов комплексного действия // Сельскохозяйственная биология. 2011. № 3. С. 112-115.
  20. Прогнозирование продолжительности вегетационного периода у сортов яровых зерновых культур в условиях изменения климата. / Л. Ю. Новикова, В. Н. Дюбин, И. В. Сеферова и др. // Сельскохозяйственная биология. 2012. № 5. С. 78-87.
  21. Зуев Е. В., Брыкова А. Н., Кудрявцева Е. Ю. Яровая мягкая пшеница. Результаты многолетнего полевого изучения образцов яровой мягкой пшеницы в условиях Ленинградской области. Каталог ВИР. Город Санкт-Петербург. Издательство: ВИР, 2020. Вып. 917. 71 с. doi 10.30901.978-5-907145-25-2.
  22. The Use of Chitosan Salicylate to Increase the Biological Efficiency of Vitaplan against Cochliobolus sativus. / I. I. Novikova, E. V. Popova, I. L. Krasnobaeva, et al. // Аpplied Biochemistry and Microbiology. 2022. Vol. 58. No. 3. P. 336-342. doi: 10.1134/S0003683822030073.
  23. Совместное использование штаммов микроорганизмов и хитозановых комплексов для повышения урожайности пшеницы (Triticum aestivum L.) / Л. Е. Колесников, Э. В. Попова, И. И. Новикова и др. // Сельскохозяйственная биология. 2019. Т. 54. № 5. С. 1024-1040.
  24. Identification of the effectiveness of associative rhizobacteria in spring wheat cultivation / L. E. Kolesnikov, A. A. Belimov, E. Y. Kudryavtseva, et al. // Agronomy Research. 2021. Vol. 19. No. 3. P. 1530-1544. doi: 10.15159/ar.21.145.
  25. Abbott W.Method of computing the effectiveness of an insecticide // Econ. Entomol. 1968. Vol. 8. P. 265-267.
  26. Возможные механизмы устойчивости ячменя к мучнистой росе / Б. А. Баташева, Р. А. Абдуллаев, О. Н. Ковалева и др. // Вестник российской сельскохозяйственной науки. 2020. № 4. С. 54-57.
  27. Устойчивость яровой пшеницы к корневой гнили / М. Койшыбаев, К. Куланбай // Защита и карантин растений. 2010. № 7. С. 14-17.
  28. Кипрушкина Е. И. Воздействие низкой температуры на динамику численности и проявление биоконтролирующего эффекта бактериями родов Pseudomonas и Bacillus // Вестник международной академии холода. 2007. № 3. С. 34-38.
  29. Чекмарев В. В. Новый подход к составлению формул прогноза болезней сельскохозяйственных культур (на примере ржавчинных заболеваний зерновых культур). Тамбов: Принтсервис, 2016. 186 с.
  30. Влияние погодных условий в межфазные периоды вегетации на развитие листовых болезней яровой пшеницы/ А. Ю. Кекало, Е. В. Нестерова, М. В. Немченко //Аграрный вестник Урала. 2017. № 09 (163). C. 8-15.

Copyright (c) 2023 Russian Academy of Sciences

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies