PL248033B1 - Method of producing a microbiological fertilizer product and a microbiological fertilizer product for maintaining and/or improving the microbiological quality of soil while simultaneously allowing for controlling phytopathogens: Botrytis sp., Colletotrichum sp., Phytophthora sp., Verticillium sp. in soft fruit cultivation - Google Patents
Method of producing a microbiological fertilizer product and a microbiological fertilizer product for maintaining and/or improving the microbiological quality of soil while simultaneously allowing for controlling phytopathogens: Botrytis sp., Colletotrichum sp., Phytophthora sp., Verticillium sp. in soft fruit cultivationInfo
- Publication number
- PL248033B1 PL248033B1 PL445053A PL44505323A PL248033B1 PL 248033 B1 PL248033 B1 PL 248033B1 PL 445053 A PL445053 A PL 445053A PL 44505323 A PL44505323 A PL 44505323A PL 248033 B1 PL248033 B1 PL 248033B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- microbiological
- dry
- carrier
- bacillus
- water
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N1/00—Microorganisms; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
- C12N1/20—Bacteria; Culture media therefor
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01P—BIOCIDAL, PEST REPELLANT, PEST ATTRACTANT OR PLANT GROWTH REGULATORY ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR PREPARATIONS
- A01P3/00—Fungicides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
- C05F—ORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
- C05F11/00—Other organic fertilisers
- C05F11/08—Organic fertilisers containing added bacterial cultures, mycelia or the like
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12R—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES C12C - C12Q, RELATING TO MICROORGANISMS
- C12R2001/00—Microorganisms ; Processes using microorganisms
- C12R2001/01—Bacteria or Actinomycetales ; using bacteria or Actinomycetales
- C12R2001/07—Bacillus
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Zoology (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Plant Pathology (AREA)
- Mycology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
- Virology (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Pest Control & Pesticides (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Fertilizers (AREA)
- Soil Conditioners And Soil-Stabilizing Materials (AREA)
Abstract
Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania nawozowego produktu mikrobiologicznego do utrzymania i/lub poprawy jakości mikrobiologicznej gleby, pozwalającego jednocześnie na kontrolę fitopatogenów Botrytis sp., Colletotrichum sp., Phytophthora sp., Verticillium sp. w uprawie owoców miękkich, wykazującego cechy biostymulacyjnego działania na rośliny, z zastosowaniem szczepów bakterii z rodzaju Bacillus, w którym stosuje się: dwa wyselekcjonowane z ryzosfery zdrowych roślin, nie wykazujące wzajemnego antagonistycznego działania izolaty bakteryjne: Bacillus sp. Sp115AD — sekwencja nr 1 oraz Bacillus sp. Sp116AC* — sekwencja nr 2 na liście sekwencji, hodowane na podłożu namnażającym z serwatką i mikroelementami, przygotowanym na wodzie, zawieszone w podłożu hodowlanym albo suszone na nośniku albo liofilizowane na nośniku, nośnik właściwy w postaci podłoża hodowlanego dla postaci płynnej albo dolomitu mikronizowanego dla postaci suchej nierozpuszczalnej w wodzie albo maltodekstryny dla postaci suchej rozpuszczalnej w wodzie oraz dodatek płynnych kwasów humusowych i odcieku po produkcji drożdży dla postaci płynnej albo suchych kwasów humusowych dla postaci suchej jako uzupełniających komponentów nośnika właściwego. Przedmiotem wynalazku jest ponadto nawozowy produkt mikrobiologiczny do utrzymania i/lub poprawy jakości mikrobiologicznej gleby pozwalający jednocześnie na kontrolę fitopatogenów Botrytis sp., Colletotrichum sp., Phytophthora sp., Verticillium sp. w uprawie owoców, wykazujący cechy biostymulacyjnego działania na rośliny.The subject of the invention is a method for obtaining a microbiological fertilizer product for maintaining and/or improving the microbiological quality of the soil, simultaneously allowing for the control of phytopathogens Botrytis sp., Colletotrichum sp., Phytophthora sp., Verticillium sp. in the cultivation of soft fruit, showing biostimulating properties on plants, using bacterial strains of the genus Bacillus, in which: two bacterial isolates selected from the rhizosphere of healthy plants, not showing mutual antagonistic effects: Bacillus sp. Sp115AD — sequence no. 1 and Bacillus sp. Sp116AC* — sequence no. 2 on the sequence list, cultivated on a multiplication medium with whey and microelements, prepared on water, suspended in a culture medium or dried on a carrier or lyophilized on a carrier, the carrier being a proper culture medium for the liquid form or micronized dolomite for the liquid form water-insoluble dry matter or water-soluble maltodextrin for the dry form, and the addition of liquid humic acids and yeast production effluent for the liquid form or dry humic acids for the dry form as supplementary components of the actual carrier. The invention also provides a microbiological fertilizer product for maintaining and/or improving the microbiological quality of soil, while also allowing for the control of phytopathogens Botrytis sp., Colletotrichum sp., Phytophthora sp., and Verticillium sp. in fruit cultivation, exhibiting biostimulative effects on plants.
Description
Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania nawozowego produktu mikrobiologicznego i nawozowy produkt mikrobiologiczny do utrzymania i/lub poprawy jakości mikrobiologicznej gleby w uprawie owoców miękkich, zawierający szczepy bakteryjne Bacillus spp. o właściwościach antagonistycznych w stosunku do grzybów fitopatogenicznych z rodzaju: Botrytis, Verticillium, Colletotrichum oraz lęgniowców z rodzaju Phytophthora, a także zawierający składniki nośnika, w tym kwasy humusowe i/lub odciek po hodowli drożdży i/lub dolomit mikronizowany i/lub maltodekstrynę, w zależności od formy aplikacji bioproduktu, który wykazuje również cechy biostymulacji roślin.The subject of the invention is a method for obtaining a microbiological fertilizer product and a microbiological fertilizer product for maintaining and/or improving the microbiological quality of soil in soft fruit cultivation, containing Bacillus spp. bacterial strains with antagonistic properties towards phytopathogenic fungi of the genera: Botrytis, Verticillium, Colletotrichum and oomycetes of the genus Phytophthora, and also containing carrier components, including humic acids and/or yeast culture effluent and/or micronized dolomite and/or maltodextrin, depending on the form of application of the bioproduct, which also exhibits plant biostimulation properties.
Ze względu na to, że Polska należy do kluczowych na świecie producentów owoców miękkich, a w Unii Europejskiej jest liderem w produkcji truskawek ekologicznych (FAOSTAT, GUS), to wciąż istnieje potrzeba dostarczania odpowiednich narzędzi m.in. w postaci bioproduktów przeznaczonych do uprawy tych owoców. Uprawy owoców miękkich wymagają żyznych gleb, które charakteryzuje wysoka bioróżnorodność, a jednocześnie gleb zdrowych, w której odsetek patogenów jest niewielki (Daugovish, O., Knapp, S., Gordon, T., Fennimore, S., Muramoto, J. and Bolda, M. (2021). Soil pest management in current California strawberry production: a review. Acta Hortic. 1309, 701-710, https://doi.org/10.17660/ActaHortic.2021.1309.101). Należy również podkreślić, że zrównoważony sposób produkcji roślinnej zyskuje na popularności, a co więcej taki sposób produkcji roślinnej nakłada liczne ograniczenia na rolników, takie jak ograniczenie i/lub wręcz rezygnacja ze stosowania nawozów oraz chemicznych środków ochrony roślin na rzecz naturalnych rozwiązań, preparatów biologicznych i środków dopuszczonych do stosowania w rolnictwie ekologicznym (European Commission. Communication from the commission to the European Parliament, the council, the European economic and social committee and the committee of the regions. A Farm to Fork Strategy for a Fair, Healthy and Environmentally-friendly Food System, 2020, ISBN 9789896540821, European Commission, Brussels, Belgium). Biopreparaty i bionawozy pełnią istotną rolę nie tylko w poprawie stanu gleb czy udostępnianiu roślinom składników pokarmowych, ale także odgrywają ważną funkcję w kontroli fitopatogenów zarówno w rolnictwie ekologicznym, jak i konwencjonalnym (Mącik M., Gryta A., Frąc M. (2020). Biofertilizers in agriculture: An overview on concepts, strategies and effects on soil microorganisms. Advanc. Agron. 162, 31-87, https://doi.org/10.1016/bs.agron.2020.02.001). Typowe chemiczne rozwiązania stosowane w rolnictwie mogą powodować wyjaławianie gleb, zmniejszenie ilość materii organicznej oraz zmniejszenie bioróżnorodności mikroorganizmów glebowych (Ju, X.-T., Xing, G.-X, Chen, X.-P., Zhang, S.-L., Zhang, L.-J., Liu, X.-J., Cui, Z.-L., Yin, B., Christie, P., and Zhu, Z.-L. (2009). Reducing environmental risk by improving N management in intensive Chinese agricultural systems. Proceedings of the National Academy of Sciences 106, 3041-3046; Zhang, Q.-C., Shamsi, I. H., Xu, D.-T., Wang, G.-H., Lin, X.-Y., Jilani, G., Hussain, N, and Chaudhry, A. N. (2012). Chemical fertilizer and organic manure inputs in soil exhibit a vice versa pattern of microbial community structure. Applied Soil Ecology 57, 1-8). Ograniczenie tego procesu to jeden z głównych celów Strategii na rzecz Bioróżnorodności 2030, a także podstawowe założenie rolnictwa regeneracyjnego (EASAC, 2022. Regenerative agriculture in Europe: A critical analysis of contributions to European Union Farm to Fork and Biodiversity Strategies. European Academies Science Advisory Council, policy report 44, April 2022, pp. 1-70, ISBN: 978-3-8047-4372-4, www.easac.eu). Preparaty mikrobiologiczne coraz częściej wykorzystywane w rolnictwie mogą również stymulować systemiczną odporność roślin, poprawiać jakość mikrobiologiczną gleb oraz zwiększać dostępność mikro- i makroelementów dla roślin (PylakM., Oszust K., Frąc M. (2019). Reviewreport on the role of bioproducts, biopreparations, biostimulants and microbial inoculants in organic production of fruit. Rev Environ Sci Biotechnol (2019) 18:597-616, https://doi.org/10.1007/s11157-019-09500-5). Uprawy truskawki są narażone na choroby wywoływane przez fitopatogeny m.in. z rodzajów: Botrytis, Verticillium, Colletotrichum czy Phytophthora, które mogą powodować porażenia całych plantacji i usychanie roślin, tym samym obniżając ilość zebranych owoców i wywołując straty ekonomiczne (Malarczyk D., Panek J., Frąc M. (2019). Alternative Molecular-Based Diagnostic Methods of Plant Pathogenic Fungi Affecting Berry Crops - A Review. Molecules 2019, 24, 1200; doi: 10.3390/molecules24071200). Strategia Unii Europejskiej na rzecz różnorodności biologicznej do roku 2030 koncentruje się na zwiększeniu powierzchni upraw ekologicznych i ograniczeniu stosowania nawozów mineralnych i pestycydów (European Commission. Communication from the commission to the European Parliament, the council, the European economic and social committee and the committee of the regions. A Farm to Fork Strategy for a Fair, Healthy and Environmentally-friendly Food System, 2020, ISBN 9789896540821, EuropeanDue to the fact that Poland is a key global producer of soft fruits and a leader in the European Union in the production of organic strawberries (FAOSTAT, GUS), there is still a need to provide appropriate tools, including bioproducts intended for the cultivation of these fruits. Soft fruit cultivation requires fertile soils characterized by high biodiversity, and at the same time healthy soils with a low percentage of pathogens (Daugovish, O., Knapp, S., Gordon, T., Fennimore, S., Muramoto, J. and Bolda, M. (2021). Soil pest management in current California strawberry production: a review. Acta Hortic. 1309, 701-710, https://doi.org/10.17660/ActaHortic.2021.1309.101). It should also be emphasized that sustainable plant production is gaining popularity, and what is more, this method of plant production imposes numerous restrictions on farmers, such as limiting and/or even abandoning the use of fertilizers and chemical plant protection products in favor of natural solutions, biological preparations and products approved for use in organic farming (European Commission. Communication from the commission to the European Parliament, the council, the European economic and social committee and the committee of the regions. A Farm to Fork Strategy for a Fair, Healthy and Environmentally-friendly Food System, 2020, ISBN 9789896540821, European Commission, Brussels, Belgium). Biopreparations and biofertilizers play an important role not only in improving soil condition or providing plants with nutrients, but also in the control of phytopathogens in both organic and conventional agriculture (Mącik M., Gryta A., Frąc M. (2020). Biofertilizers in agriculture: An overview on concepts, strategies and effects on soil microorganisms. Advanc. Agron. 162, 31-87, https://doi.org/10.1016/bs.agron.2020.02.001). Typical chemical solutions used in agriculture can cause soil depletion, a decrease in organic matter and a decrease in the biodiversity of soil microorganisms (Ju, X.-T., Xing, G.-X., Chen, X.-P., Zhang, S.-L., Zhang, L.-J., Liu, X.-J., Cui, Z.-L., Yin, B., Christie, P., and Zhu, Z.-L. (2009). Reducing environmental risk by improving N management in intensive Chinese agricultural systems. Proceedings of the National Academy of Sciences 106, 3041-3046; Zhang, Q.-C., Shamsi, I. H., Xu, D.-T., Wang, G.-H., Lin, X.-Y., Jilani, G., Hussain, N, and Chaudhry, A. N. (2012). Chemical fertilizer and organic Manure inputs in soil exhibit a pattern of microbial community structure. Applied Soil Ecology 57, 1-8). Limiting this process is one of the main goals of the 2030 Biodiversity Strategy, as well as a basic assumption of regenerative agriculture (EASAC, 2022. Regenerative agriculture in Europe: A critical analysis of contributions to European Union Farm to Fork and Biodiversity Strategies. European Academies Science Advisory Council, policy report 44, April 2022, pp. 1-70, ISBN: 978-3-8047-4372-4, www.easac.eu). Microbiological preparations increasingly used in agriculture can also stimulate systemic plant resistance, improve the microbiological quality of soils and increase the availability of micro- and macroelements for plants (PylakM., Oszust K., Frąc M. (2019). Reviewreport on the role of bioproducts, biopreparations, biostimulants and microbial inoculants in organic production of fruit. Rev Environ Sci Biotechnol (2019) 18:597-616, https://doi.org/10.1007/s11157-019-09500-5). Strawberry crops are exposed to diseases caused by phytopathogens, including: from the genera: Botrytis, Verticillium, Colletotrichum or Phytophthora, which can cause infection of entire plantations and plant withering, thus reducing the amount of harvested fruit and causing economic losses (Malarczyk D., Panek J., Frąc M. (2019). Alternative Molecular-Based Diagnostic Methods of Plant Pathogenic Fungi Affecting Berry Crops - A Review. Molecules 2019, 24, 1200; doi: 10.3390/molecules24071200). The European Union's Biodiversity Strategy until 2030 focuses on increasing the area of organic farming and reducing the use of mineral fertilizers and pesticides (European Commission. Communication from the commission to the European Parliament, the council, the European economic and social committee and the committee of the regions. A Farm to Fork Strategy for a Fair, Healthy and Environmentally-friendly Food System, 2020, ISBN 9789896540821, European
Commission, Brussels, Belgium), co sprawia, że nowe rozwiązania, w tym nawozowe produkty mikrobiologiczne dedykowane konkretnym uprawom są oczekiwane nie tylko przez rolników, ale również przez firmy nawozowe i producentów różnego typu bioproduktów dla rolnictwa i ogrodnictwa.Commission, Brussels, Belgium), which means that new solutions, including microbiological fertilizer products dedicated to specific crops, are expected not only by farmers, but also by fertilizer companies and producers of various types of bioproducts for agriculture and horticulture.
W obecnym stanie wiedzy opisano, że wśród bakterii z rodzaju Bacillus występują szczepy, które charakteryzują się zdolnościami antagonistycznymi przeciwko różnym fitopatogenom grzybowym, a także uczestniczą w udostępnianiu składników pokarmowych roślinom czy poprawie bioróżnorodności mikrobiologicznej gleb, jednakże nie jest to cecha oczywista i wyłonienie odpowiednich szczepów wymaga szeregu badań. Poniżej przedstawiono kilka przykładów wykorzystania szczepów Bacillus spp. do zastosowań rolniczych i ogrodniczych.Current knowledge suggests that strains of Bacillus species exhibit antagonistic properties against various fungal phytopathogens and also contribute to the provision of nutrients to plants and the improvement of soil microbial biodiversity. However, this is not a self-evident feature, and selecting appropriate strains requires extensive research. Below are several examples of the use of Bacillus spp. strains in agricultural and horticultural applications.
Rodzaj Bacillus jest intensywnie badaną grupą bakterii o dużym potencjale wykorzystania w rolnictwie, głównie ze względu na to, że mikroorganizmy należące do tego rodzaju występują niemal we wszystkich typach gleb, charakteryzują się dużą tolerancją na wysokie temperatury, szybko się namnażają w płynnych podłożach hodowlanych i należą do bakterii przetrwalnikujących. W 2006 r. Agencja Ochrony Środowiska Stanów Zjednoczonych zarejestrowała ponad 10 różnych szczepów z rodzaju Bacillus jako biopestycydy i biofungicydy (The United States Environmental Protection Agency, EPA, 2006).The genus Bacillus is an intensively studied group of bacteria with significant potential for agricultural use, primarily because microorganisms belonging to this genus occur in almost all soil types, are highly tolerant to high temperatures, multiply rapidly in liquid culture media, and are spore-forming bacteria. In 2006, the United States Environmental Protection Agency registered over 10 different strains of Bacillus as biopesticides and biofungicides (The United States Environmental Protection Agency, EPA, 2006).
Przykładem wykorzystania szczepów z rodzaju Bacillus jest sucha formulacja preparatu zawierającego przetrwalniki suszone rozpyłowo szczepu Bacillus amyloliquefaciens (NRRL B-50349), który efektywnie ograniczał wzrost fitopatogenów grzybowych takich jak: Aspergillus niger; Bremia lactucae, Erisphe necator, Rhizoctonia Solani, Sclerotinia sclerotiorum, Septoria apicola, Spatherotheca fuligniea, Spatherotheca macularis (Snyder A., Vance J., Gnanmanickam S., Bacillus amyloliquefaciens strain, 2016, US Patent: US 9234251 B2).An example of the use of strains of the genus Bacillus is a dry formulation of a preparation containing spray-dried spores of the Bacillus amyloliquefaciens strain (NRRL B-50349), which effectively limited the growth of fungal phytopathogens such as: Aspergillus niger; Bremia lactucae, Erisphe necator, Rhizoctonia Solani, Sclerotinia sclerotiorum, Septoria apicola, Spatherotheca fuligniea, Spatherotheca macularis (Snyder A., Vance J., Gnanmanickam S., Bacillus amyloliquefaciens strain, 2016, US Patent: US 9234251 B2).
Izolaty Bacillus subtilis 4/7 (pCM B/00105) i/lub Bacillus licheniformis 4/18 (PCM B/00106) charakteryzowały się aktywnością celulolityczną. Preparat na bazie tych bakterii immobilizowanych na nośniku w postaci w postaci minerału glinokrzemianowego wykorzystywany jest do mineralizacji materii organicznej (Ciecierski W., Kardasz H., Szychowska K., Wilk R., Preparat mikrobiologiczny do mineralizacji materii organicznej zawierajqcej celulozę, zwłaszcza odpadów pożniwnych oraz zastosowanie preparatu mikrobiologicznego w uprawie roślin, Pat.230762).Isolates of Bacillus subtilis 4/7 (pCM B/00105) and/or Bacillus licheniformis 4/18 (PCM B/00106) were characterized by cellulolytic activity. A preparation based on these bacteria immobilized on an aluminosilicate mineral carrier is used for the mineralization of organic matter (Ciecierski W., Kardasz H., Szychowska K., Wilk R., Microbiological preparation for the mineralization of organic matter containing cellulose, especially crop waste, and the use of the microbiological preparation in plant cultivation, Pat.230762).
W celu zwalczania grzybowych chorób roślin został również w ykorzystany szczep Bacillus methylotrophicus XT1 oraz XT2, który wykazywał się aktywnością antagonistyczną w stosunku do Verticillium dahliae oraz Botrytis cinerea i Phytophthora cactorum. (Bejar Luque M.V., Llamas Company, Inmaculada, Ruiz Garda C., Quesada Arroquia E., Use of Bacillus methylotrophicus as a stimulant of plant growth and biological control means, and isolates of said species, 2016, CA Patent: CA 2991678 A1). Natomiast Abilio A. i in. (Abilio A., Knap I., De Freitas Zambelli L.S., Kompozycja nicieniobójcza zawierająca Bacillus subtilis i Bacillus licheniformis, EP2603086) opracowali kompozycję nicieniobójczą zawierającą Bacillus subtilis i Bacillus licheniformis.To combat fungal plant diseases, Bacillus methylotrophicus strains XT1 and XT2 were also used, which showed antagonistic activity against Verticillium dahliae, Botrytis cinerea, and Phytophthora cactorum. (Bejar Luque M.V., Llamas Company, Inmaculada, Ruiz Garda C., Quesada Arroquia E., Use of Bacillus methylotrophicus as a stimulant of plant growth and biological control means, and isolates of said species, 2016, CA Patent: CA 2991678 A1). Abilio A. et al. (Abilio A., Knap I., De Freitas Zambelli L.S., Nematicidal composition containing Bacillus subtilis and Bacillus licheniformis, EP2603086) developed a nematicidal composition containing Bacillus subtilis and Bacillus licheniformis.
Z publikacji: Paweł Trzciński, Mateusz Frąc, Anna Lisek, Michał Przybył, Magdalena Frąc , Lidia Sas-Paszt, Growth promotion of raspberry and strawberry plants by bacterial inoculants, Acta Sci. Pol. Hortorum Cultus, 20(6) 2021, 71-82, https://doi.org/10.24326/asphc.2021.6.8: oraz publikacji Drobek M, Cybulska J, Gałązka A, Feledyn-Szewczyk B, Marzec-Grządziel A, Sas-Paszt L, Gryta A, Trzciński P, Zdunek A and Frąc M (2021) The Use of Interactions Between Microorganisms in Strawberry Cultivation (Fragaria x ananassa Duch.). Front. Plant Sci. 12:780099. doi: 10.3389/fpls.2021.780099, jak również publikacji: Anna Gałązka, Anna Marzec-Grządziel, Jarosław Grządziel, Karolina Gawryjołek, Karolina Furtak, Jarosław Ciepiel, Magdalena Frąc, Zastosowanie mikroorganizmów do ochrony roślin przed patogenami grzybowymi w ekologicznej uprawie truskawki, 60. Sesja Naukowa Instytutu Ochrony Roślin Państwowego Instytutu Badawczego, Poznań, 11-13 lutego 2020 r., str. 175-176, znane jest zastosowanie, pośród innych, izolatów bakteryjnych miedzy innymi Bacillus sp. Sp115AD, Sp116AC* do kontroli wzrostu patogenów grzybowych roślin malin i truskawek takich jak: Verticillium dahliae, Botrytis cinerea, Phytophthora cactorum i Colletotrichum acutatum.From the publication: Paweł Trzciński, Mateusz Frąc, Anna Lisek, Michał Przybył, Magdalena Frąc , Lidia Sas-Paszt, Growth promotion of raspberry and strawberry plants by bacterial inoculants, Acta Sci. Pol. Hortorum Cultus, 20(6) 2021, 71-82, https://doi.org/10.24326/asphc.2021.6.8: and the publication Drobek M, Cybulska J, Gałązka A, Feledyn-Szewczyk B, Marzec-Grządziel A, Sas-Paszt L, Gryta A, Trzciński P, Zdunek A and Frąc M (2021) The Use of Interactions Between Microorganisms in Strawberry Cultivation (Fragaria x ananassa Duch.). Front. Plant Sci. 12:780099. doi: 10.3389/fpls.2021.780099, as well as publications: Anna Gałązka, Anna Marzec-Grządziel, Jarosław Grządziel, Karolina Gawryjołek, Karolina Furtak, Jarosław Ciepiel, Magdalena Frąc, The use of microorganisms to protect plants against fungal pathogens in organic strawberry cultivation, 60th Scientific Session of the Institute of Plant Protection of the National Research Institute, Poznań, February 11-13, 2020, pp. 175-176, the use of, among others, bacterial isolates including Bacillus sp. Sp115AD, Sp116AC* to control the growth of fungal pathogens of raspberry and strawberry plants such as: Verticillium dahliae, Botrytis cinerea, Phytophthora cactorum and Colletotrichum acutatum is known.
Publikacja: da Silva MSRA, Dos Santos BMS, da Silva CSRA, da Silva CSRA, Antunes LFS, Dos Santos RM, Santos CHB, Rigobelo EC. Humic Substances in Combination With Plant Growth-Promoting Bacteria as an Alternative for Sustainable Agriculture. Front Microbiol. 2021;12:719653. doi: 10.3389/fmicb.2021.719653 oraz publikacja: Agnieszka Rutkowska, STUDIA I RAPORTY IUNG-PIB, Zeszyt 48(2): 65-80, 2016, Biostymulatory w nowoczesnej uprawie roślin, doi: 10.26114/sir.iung.2016.48.05 opisują wykorzystywanie inokulantów mikrobiologicznych - bakterii, grzybów, związków humusowych, wyciągów z wodorostów morskich, hydrolizatów białkowych i aminokwasów, w uprawach roślin, potwierdzona jest ich skuteczność.Publication: da Silva MSRA, Dos Santos BMS, da Silva CSRA, da Silva CSRA, Antunes LFS, Dos Santos RM, Santos CHB, Rigobelo EC. Humic Substances in Combination With Plant Growth-Promoting Bacteria as an Alternative for Sustainable Agriculture. Front Microbiol. 2021;12:719653. doi: 10.3389/fmicb.2021.719653 and the publication: Agnieszka Rutkowska, STUDIES AND REPORTS IUNG-PIB, Issue 48(2): 65-80, 2016, Biostimulators in modern plant cultivation, doi: 10.26114/sir.iung.2016.48.05 describe the use of microbiological inoculants - bacteria, fungi, humic compounds, seaweed extracts, protein hydrolysates and amino acids, in plant cultivation, their effectiveness has been confirmed.
Najczęściej patenty dotyczą biopreparatów wykorzystywanych do zwalczania patogenów roślin warzywnych i uprawnych, a brak jest rozwiązań, obejmujących nawozowe preparaty mikrobiologiczne działające na jakość mikrobiologiczną gleby przy jednoczesnym antagonistycznym oddziaływaniu na kluczowe patogeny grzybowe i grzybopodobne lęgniowce, przeznaczonych również do stosowania w ekologicznej uprawie owoców miękkich, lub są to rozwiązania obejmujące kontrolę pojedynczych patogenów np. z rodzaju Botrytis, nie stanowiąc kompleksowego rozwiązania dla czterech kluczowych fitopatogenów (Botrytis spp., Colletotrichum spp., Phytophthora spp., Verticillium spp.), utrzymania i/lub poprawy bioróżnorodności mikrobiologicznej gleby i wspomagania biostymulacji wzrostu roślin.Most often, patents concern biopreparations used to control pathogens of vegetable and crop plants, and there are no solutions covering microbiological fertilizer preparations affecting the microbiological quality of the soil while simultaneously having an antagonistic effect on key fungal pathogens and fungus-like oomycetes, also intended for use in organic cultivation of soft fruits, or these are solutions covering the control of single pathogens, e.g. of the Botrytis genus, not providing a comprehensive solution for the four key phytopathogens (Botrytis spp., Colletotrichum spp., Phytophthora spp., Verticillium spp.), maintaining and/or improving soil microbiological biodiversity and supporting biostimulation of plant growth.
Brak jest też doniesień literaturowych i patentów odnośnie łącznego zastosowania mikroorganizmów na nośnikach złożonych z kwasów humusowych i/lub odcieku po hodowli drożdży i/lub dolomitu mikronizowanego i/lub maltodekstryny, w zależności od formy aplikacji bioproduktu nawozowego w biopreparatach i bioproduktach.There are also no literature reports and patents regarding the combined use of microorganisms on carriers composed of humic acids and/or yeast culture effluent and/or micronized dolomite and/or maltodextrin, depending on the form of application of the fertilizing bioproduct in biopreparations and bioproducts.
Celem wynalazku jest zatem opracowanie nawozowego produktu mikrobiologicznego do utrzymania i/lub poprawy jakości mikrobiologicznej gleby w uprawie owoców miękkich, wykazującego cechy istotne w kontroli grzybów fitopatogenicznych z rodzaju: Botrytis, Verticillium, Colletotrichum oraz lęgniowców z rodzaju Phytophthora, oraz ważne w biostymulacji roślin.The aim of the invention is therefore to develop a microbiological fertilizer product for maintaining and/or improving the microbiological quality of soil in soft fruit cultivation, exhibiting features important in the control of phytopathogenic fungi of the genera: Botrytis, Verticillium, Colletotrichum and oomycetes of the genus Phytophthora, and important in plant biostimulation.
Prowadząc badania nad nawozowymi produktami mikrobiologicznymi zawierającymi szczepy z rodzaju Bacillus, nieoczekiwanie okazało się, że dwa z nich nie tylko wykazują właściwości antagonistyczne w stosunku do fitopatogenów Botrytis spp., Verticillium spp., Colletotrichum spp. i Phytophthora spp., ale immobilizowane na odpowiednich nośnikach wykazują wzmożone właściwości antagonistyczne w stosunku do tych patogenów roślin, wpływają na zachowanie i/lub poprawę bioróżnorodności mikrobiologicznej gleby, w tym jej zdrowia, jak również wykazują cechy wspomagające biostymulacyjne działanie na wzrost i rozwój roślin.While conducting research on microbiological fertilizer products containing strains of the Bacillus genus, it was unexpectedly found that two of them not only exhibit antagonistic properties towards the phytopathogens Botrytis spp., Verticillium spp., Colletotrichum spp. and Phytophthora spp., but when immobilized on appropriate carriers, they exhibit increased antagonistic properties towards these plant pathogens, influence the preservation and/or improvement of soil microbiological biodiversity, including its health, as well as exhibit features supporting biostimulatory effects on plant growth and development.
Dlatego też powyższy cel został osiągnięty poprzez opracowanie sposobu otrzymywania nawozowego produktu mikrobiologicznego zapewniającego i/lub poprawiającego bioróżnorodność mikrobiologiczną gleby przy jednoczesnym kontrolowaniu kluczowych, dla upraw owoców miękkich, patogenów z rodzajów Botrytis, Verticillium, Colletotrichum i Phytophthora, jak również poprzez opracowanie kompozycji nawozowego produktu mikrobiologicznego. Przeprowadzone badania doprowadziły do uzyskania unikalnego, zoptymalizowanego składu podłoża płynnego do hodowli bakterii, nośników właściwych i innych ich składników, na których immobilizowane są mikroorganizmy, które doprowadziły do uzyskania unikalnej kompozycji poszczególnych składników nawozowego produktu mikrobiologicznego, które warunkują właściwości i oryginalność opracowanego rozwiązania, stanowiąc jednocześnie zastrzeżenie patentowe.Therefore, the above goal was achieved by developing a method for obtaining a microbiological fertilizer product that ensures and/or improves soil microbiological biodiversity while simultaneously controlling key pathogens for soft fruit cultivation, including the Botrytis, Verticillium, Colletotrichum, and Phytophthora genera. The research also led to the development of a microbiological fertilizer product composition. The research led to a unique, optimized composition of the liquid medium for bacterial cultivation, the carriers themselves, and other components on which the microorganisms are immobilized. This led to the creation of a unique composition of the individual components of the microbiological fertilizer product, which determine the properties and originality of the developed solution and also constitute a patent claim.
Istotą sposobu otrzymywania nawozowego produktu mikrobiologicznego do utrzymania i/lub poprawy bioróżnorodności gleby i/lub kontrolowania patogenów: Botrytis sp., Colletotrichum sp., Phytophthora sp., Verticillium sp. w uprawie owoców miękkich, wykazującego cechy biostymulacyjnego działania na rośliny, z zastosowaniem szczepów bakterii z rodzaju Bacillus, jest to, że stosuje się:The essence of the method for obtaining a fertilizing microbiological product for maintaining and/or improving soil biodiversity and/or controlling pathogens: Botrytis sp., Colletotrichum sp., Phytophthora sp., Verticillium sp. in the cultivation of soft fruit, showing biostimulating properties on plants, using bacterial strains of the genus Bacillus, is that:
- dwa wyselekcjonowane z ryzosfery zdrowych roślin, nie wykazujące wzajemnego antagonistycznego działania izolaty bakteryjne: Bacillus sp. Sp115AD - sekwencja nr 1 oraz Bacillus sp. Sp116AC* - sekwencja nr 2 na liście sekwencji, hodowane na podłożu namnażającym z serwatką i mikroelementami, przygotowanym na wodzie i zawierającym w 1 litrze: 20 g serwatki w proszku, korzystnie kwaśnej neutralizowanej, 6,6 g Na2HPO4, 3 g KH2PO4, 1 g NH4CI, 0,5 g NaCl, 0,022 g CaCl2, 0,18 g MgSO4, 12,9 mg FeCl2, w granicach ±10% każdego ze składników podłoża, zawieszone w podłożu hodowlanym albo suszone na nośniku albo liofilizowane na nośniku;- two bacterial isolates selected from the rhizosphere of healthy plants, not showing mutual antagonistic activity: Bacillus sp. Sp115AD - sequence no. 1 and Bacillus sp. Sp116AC* - sequence no. 2 on the sequence list, grown on a multiplication medium with whey and microelements, prepared in water and containing in 1 liter: 20 g of whey powder, preferably acid neutralized, 6.6 g of Na2HPO4, 3 g of KH2PO4, 1 g of NH4Cl, 0.5 g of NaCl, 0.022 g of CaCl2, 0.18 g of MgSO4, 12.9 mg of FeCl2, within the limits of ±10% of each of the medium components, suspended in a culture medium or dried on a carrier or lyophilized on a carrier;
- nośnik właściwy w postaci podłoża hodowlanego dla postaci płynnej albo dolomitu mikronizowanego dla postaci suchej nierozpuszczalnej w wodzie albo maltodekstryny dla postaci suchej rozpuszczalnej w wodzie;- a suitable carrier in the form of a culture medium for the liquid form or micronized dolomite for the dry, water-insoluble form or maltodextrin for the dry, water-soluble form;
- dodatek płynnych kwasów humusowych i odcieku po produkcji drożdży dla postaci płynnej albo suchych kwasów humusowych dla postaci suchej jako uzupełniających komponentów nośnika właściwego.- addition of liquid humic acids and yeast production effluent for the liquid form or dry humic acids for the dry form as supplementary components of the actual carrier.
Korzystnie sposób obejmuje prowadzenie hodowli szczepów bakterii z rodzaju Bacillus, w którym szczepy bakterii namnaża się wstępnie w hodowli stacjonarnej, na podłożu agarowym Plate Count Agar, w temperaturze 25-30°C przez 24-48 godzin, a następnie tak przygotowanym inokulum szczepi się płynne podłoże namnażające, w ilości 5% - 15% objętości podłoża hodowlanego i prowadzi się hodowlę namnażającą w warunkach hodowli wytrząsanej w temperaturze 30°C przy 120 rpm. Korzystnie stosuje się inokulum o transmitancji 90%, a hodowlę namnażającą prowadzi się przez 48 godzin.Preferably, the method comprises culturing bacterial strains of the genus Bacillus, wherein the bacterial strains are initially multiplied in stationary culture on Plate Count Agar at a temperature of 25-30°C for 24-48 hours, and then the liquid multiplication medium is inoculated with the inoculum prepared in an amount of 5% - 15% of the volume of the culture medium and the multiplication culture is carried out under shaking culture conditions at a temperature of 30°C and 120 rpm. Preferably, an inoculum with a transmittance of 90% is used and the multiplication culture is carried out for 48 hours.
Korzystnie podłoże namnażające z serwatką zawiera mikroelementy: Mn, Zn, Cu, Co i Mo.Preferably, the whey-based growth medium contains the following microelements: Mn, Zn, Cu, Co and Mo.
Korzystnie, po otrzymaniu miana hodowli namnażającej nie mniejszego niż 109jtk/ml przeprowadza się etap indukcji przetrwalnikowania. Proces ten prowadzi się korzystnie poprzez obniżenie pH pożywki hodowlanej kwasem mlekowym do pH 5,0-5,5 i po 48 godzinach hodowli i wytworzeniu przetrwalników przez komórki bakteryjne hodowlę pasteryzuje się poprzez inkubację w temperaturze 80°C przez 20 minut. Otrzymaną zawiesinę przetrwalników stosuje się jako główny komponent nawozowego produktu mikrobiologicznego.Preferably, after obtaining a multiplication culture titer of no less than 109 cfu/ml, a sporulation induction step is performed. This process is preferably carried out by lowering the pH of the culture medium with lactic acid to pH 5.0-5.5, and after 48 hours of cultivation and spore production by the bacterial cells, the culture is pasteurized by incubation at 80°C for 20 minutes. The obtained spore suspension is used as the main component of the microbiological fertilizer product.
Po zakończeniu hodowli, jako komponent nośnika dodaje się kwasy humusowe, które w zależności od formulacji produktu mają postać płynną albo suchą.After culturing, humic acids are added as a carrier component, which, depending on the product formulation, are in liquid or dry form.
Jako nośnik bakterii dla postaci płynnej stosuje się namnażające podłoże hodowlane otrzymane poprzez połączenie 390-410 ml zawiesiny przetrwalników każdego szczepu bakteryjnego: Bacillus sp. Sp115AD i Bacillus sp. Sp116AC* o nr 1 i 2 na liście sekwencji i 45-55 ml płynnych kwasów humusowych oraz 145-155 ml odcieku po hodowli drożdży. Otrzymaną postać płynną poddaje się korzystnie stabilizacji zabezpieczającej przed rozwojem przetrwalników poprzez obniżenie odczynu preparatu do pH = 4,0-4,5. Preferowane jest w tym celu zastosowanie kwasu mlekowego.The bacterial carrier for the liquid form is a multiplying culture medium obtained by combining 390-410 ml of a spore suspension of each bacterial strain: Bacillus sp. Sp115AD and Bacillus sp. Sp116AC*, no. 1 and 2 on the sequence list, with 45-55 ml of liquid humic acids and 145-155 ml of yeast culture effluent. The resulting liquid form is preferably stabilized to prevent spore growth by lowering the pH of the preparation to 4.0-4.5. Lactic acid is preferred for this purpose.
W wariancie dla uzyskania postaci suchej nierozpuszczalnej w wodzie zawiesinę przetrwalników poddaje się suszeniu rozpyłowemu na serwatce w proszku albo liofilizacji z dodatkiem serwatki w proszku, jako krioprotektanta, w ilości 5% świeżej masy zwirowanych drobnoustrojów, uzyskując liofilizaty bakteryjne o koncentracji nie mniejszej niż 1011 jtk/g, a wysuszone albo liofilizowane bakterie dodaje się w równych ilościach do uzyskania produktu o koncentracji każdego ze szczepów w zakresie 108 - 1011 jtk/g.In a variant to obtain a dry form insoluble in water, the spore suspension is spray-dried on whey powder or freeze-dried with the addition of whey powder as a cryoprotectant in the amount of 5% of the fresh mass of centrifuged microorganisms, obtaining bacterial lyophilisates with a concentration of not less than 1011 cfu/g, and dried or freeze-dried bacteria are added in equal amounts to obtain a product with the concentration of each strain in the range of 108 - 101 1 cfu/g.
Korzystnie do postaci suchej nierozpuszczalnej w wodzie jako komponent nośnika stosuje się suche kwasy humusowe w ilości 0,55-0,65 g/kg produktu, a jako nośnik wszystkich komponentów stosuje się dolomit mikronizowany, stanowiący dopełnienie do 1 kg produktu. W wariancie dla uzyskania postaci suchej rozpuszczalnej w wodzie, jako krioprotektant bakterii w procesie suszenia rozpyłowego albo liofilizacji oraz nośnik wszystkich komponentów nawozowego produktu mikrobiologicznego, stosuje się maltodekstrynę, a wysuszone/liofiliz owane bakterie o koncentracji nie mniejszej niż 1011 jtk/g dodaje się w równych ilościach do uzyskania produktu o koncentracji każdego ze szczepów w zakresie 108 - 1011 jtk/g.Preferably, for the dry, water-insoluble form, dry humic acids are used as a carrier component in an amount of 0.55-0.65 g/kg of product, and micronized dolomite is used as a carrier for all components, making up to 1 kg of product. Alternatively, to obtain the dry, water-soluble form, maltodextrin is used as a cryoprotectant for bacteria during spray drying or freeze-drying and as a carrier for all components of the microbiological fertilizer product, and dried/freeze-dried bacteria with a concentration of no less than 1011 cfu/g are added in equal amounts to obtain a product with a concentration of each strain in the range of 108 - 1011 cfu/g.
Korzystnie do postaci suchej rozpuszczalnej w wodzie jako komponent nośnika stosuje się suche kwasy humusowe w ilości 0,55-0,65 g/kg nawozowego produktu mikrobiologicznego, a maltodekstryna jako krioprotektant bakterii i nośnik właściwy stanowi dopełnienie do 1 kg.Preferably, for the dry, water-soluble form, dry humic acids are used as a carrier component in the amount of 0.55-0.65 g/kg of the microbiological fertilizing product, and maltodextrin as a bacterial cryoprotectant and the actual carrier constitutes the supplement to 1 kg.
Istota nawozowego produktu mikrobiologicznego do utrzymania i/lub poprawy jakości mikrobiologicznej gleby pozwalający jednocześnie na kontrolę fitopatogenów (Botrytis sp., Colletotrichum sp., Phytophthora sp., Verticillium sp.) w uprawie owoców miękkich, wykazujący cechy biostymulacyjnego działania na rośliny, zawierający szczepy bakterii z rodzaju Bacillus, polega na tym, że zawiera dwa wyselekcjonowane z ryzosfery zdrowych roślin, nie wykazujące wzajemnego antagonistycznego działania izolaty bakteryjne: Bacillus sp. Sp115AD - sekwencja nr 1 oraz Bacillus sp. Sp116AC* - sekwencja nr 2 na liście sekwencji, nośnik właściwy w postaci podłoża hodowlanego dla postaci płynnej produktu albo dolomitu mikronizowanego dla postaci suchej nierozpuszczalnej w wodzie albo maltodekstryny dla postaci suchej rozpuszczalnej w wodzie oraz zawiera dodatek płynnych kwasów humusowych i odcieku po hodowli drożdży jako uzupełniających komponentów nośnika właściwego dla postaci płynnej albo dodatek suchych kwasów humusowych dla postaci suchej rozpuszczalnej i nierozpuszczalnej w wodzie. Izolaty bakteryjne wyhodowane są na podłożu namnażającym z serwatką i mikroelementami, przygotowanym na wodzie i zawieszone na nośniku albo suszone na nośniku albo liofilizowane na nośniku.The essence of the microbiological fertilizer product for maintaining and/or improving the microbiological quality of the soil, allowing at the same time to control phytopathogens (Botrytis sp., Colletotrichum sp., Phytophthora sp., Verticillium sp.) in the cultivation of soft fruit, showing biostimulating properties on plants, containing strains of bacteria of the genus Bacillus, is that it contains two bacterial isolates selected from the rhizosphere of healthy plants, not showing mutual antagonistic activity: Bacillus sp. Sp115AD - sequence no. 1 and Bacillus sp. Sp116AC* - sequence no. 2 on the sequence list, a carrier in the form of a culture medium for the liquid form of the product or micronized dolomite for the dry form insoluble in water or maltodextrin for the dry form soluble in water and contains the addition of liquid humic acids and yeast culture effluent as supplementary components of the carrier appropriate for the liquid form or the addition of dry humic acids for the dry, water-soluble and water-insoluble forms. Bacterial isolates are cultured in a whey and microelement growth medium prepared in water and suspended on a carrier, or dried on a carrier, or lyophilized on a carrier.
Nawozowy produkt mikrobiologiczny zawiera szczepy bakteryjne korzystnie w równym stosunku wagowym dla postaci suchej albo w równym stosunku objętościowym dla postaci płynnej.The microbiological fertilizer product contains bacterial strains preferably in an equal weight ratio for the dry form or in an equal volume ratio for the liquid form.
Korzystnie izolaty bakteryjne wyhodowane są na podłożu namnażającym z serwatką w proszku, korzystnie kwaśną neutralizowaną.Preferably, bacterial isolates are grown on a multiplication medium with whey powder, preferably acid-neutralized whey.
Korzystnie koncentracja każdego ze szczepów bakteryjnych jest w postaci płynnej w zakresie 108 - 1011 jtk/ml.Preferably, the concentration of each bacterial strain in liquid form is in the range of 108 - 1011 cfu/ml.
Korzystnie postać płynna zawiera w 1 litrze 45-55 ml dodatku płynnych kwasów humusowych oraz 145-155 ml dodatku odcieku po hodowli drożdży.Preferably, the liquid form contains 45-55 ml of added liquid humic acids and 145-155 ml of added yeast culture effluent per litre.
W wariancie produktu w postaci suchej rozpuszczalnej albo nierozpuszczalnej w wodzie koncentracja każdego ze szczepów bakteryjnych jest korzystnie w zakresie 108 - 1011 jtk/g.In the product variant in dry, water-soluble or insoluble form, the concentration of each bacterial strain is preferably in the range of 108 - 1011 cfu/g.
Korzystnie postać produktu sucha rozpuszczalna albo nierozpuszczalna w wodzie zawiera w 1 kg dodatek suchych kwasów humusowych w ilości 0,55-0,65 g.Preferably, the dry form of the product, soluble or insoluble in water, contains 0.55-0.65 g of dry humic acids per 1 kg.
Korzystnie postać sucha nierozpuszczalna w wodzie zawiera serwatkę sproszkowaną jako krioprotektant w procesie liofilizacji lub suszenia rozpyłowego i dolomit mikronizowany jako nośnik właściwy.Preferably, the dry, water-insoluble form contains whey powdered as a cryoprotectant in the freeze-drying or spray-drying process and micronized dolomite as the actual carrier.
Korzystnie postać sucha rozpuszczalna w wodzie zawiera maltodekstrynę jako krioprotektant w procesie liofilizacji lub suszenia rozpyłowego i jako nośnik właściwy.Preferably, the dry water-soluble form contains maltodextrin as a cryoprotectant in the freeze-drying or spray-drying process and as a carrier.
Szczepy Bacillus spp. (Sp115AD oraz Sp116AC*), wykorzystane do opracowania produktu nawozowego są izolatami środowiskowymi i zostały wyselekcjonowane w Instytucie Ogrodnictwa (10) w Skierniewicach i ujawnione w kolekcji SYMBIO BANK tego Instytutu.The Bacillus spp. strains (Sp115AD and Sp116AC*) used to develop the fertilizer product are environmental isolates and were selected at the Institute of Horticulture (10) in Skierniewice and disclosed in the SYMBIO BANK collection of this Institute.
Otrzymany nawozowy produkt mikrobiologiczny w formie płynnej i suchej umożliwia utrzymanie i/lub poprawę bioróżnorodności mikrobiologicznej gleby oraz wpływa na kontrolowanie czterech istotnych patogenów owoców miękkich, w tym 3 grzybowych z rodzaju Botrytis, Colletotrichum, Verticillium oraz 1 lęgniowca z rodzaju Phytophthora.The obtained microbiological fertilizer product in liquid and dry form enables the maintenance and/or improvement of soil microbiological biodiversity and influences the control of four important soft fruit pathogens, including three fungal species of the genera Botrytis, Colletotrichum, Verticillium and one oomycete of the genus Phytophthora.
Należy podkreślić, że nie ma na rynku dostępnych produktów o potwierdzonej skuteczności pod względem utrzymania i poprawy bioróżnorodności mikrobiologicznej gleby, które opierają się na analizie danych mikrobiomu ryzosfery. Analiza takich danych pozwala określić wpływ na bioróżnorodność mikrobiologiczną gleby, a analiza mikrobiomu korzeni daje możliwość oceny wpływu na bioróżnorodność mikrobiologiczną korzeni. Stąd przedstawione w niniejszym zgłoszeniu patentowym podejście jest unikatowe i innowacyjne i potwierdza korzystny wpływ opracowanego produktu na środowisko glebowe i roślinę, dając podstawy dla uznania opracowanego bioproduktu za nawozowy produkt mikrobiologiczny. Produkt stosuje się dolistnie (poprzez opryskiwanie bądź zraszanie) lub/i pod roślinę poprzez podlewanie, przy czym w przypadku formulacji suchej należy uprzednio sporządzić zawiesinę produktu w wodzie, korzystnie 2-5 kg produktu (o koncentracji bakterii 109 jtk/g) na 700-800 l niechlorowanej wody na 1 ha uprawy.It should be emphasized that there are no commercially available products with proven effectiveness in maintaining and improving soil microbial biodiversity based on the analysis of rhizosphere microbiome data. Analysis of such data allows for determining the impact on soil microbial biodiversity, while analysis of the root microbiome allows for the assessment of the impact on root microbial biodiversity. Therefore, the approach presented in this patent application is unique and innovative and confirms the beneficial impact of the developed product on the soil environment and the plant, providing the basis for recognizing the developed bioproduct as a microbial fertilizer. The product is applied foliarly (by spraying or sprinkling) and/or sub-plant by watering. In the case of a dry formulation, a suspension of the product in water should be prepared, preferably 2-5 kg of product (with a bacterial concentration of 109 cfu/g) per 700-800 liters of non-chlorinated water per hectare of crop.
W korzystnym sposobie utrzymania i/lub poprawy bioróżnorodności mikrobiologicznej gleby lub/i korzeni lub/i cech istotnych dla biostymulacji wzrostu i rozwoju roślin lub/i kontroli patogenów roślin produkt stosuje się w ilości korzystnie 5-10 l/ha (109 jtk/1) dla preparatu płynnego, przy czym produkt korzystnie można rozcieńczyć wodą w zależności od potrzeb lub 2-5 kg/ha do zawieszenia w wodzie wprowadzając go bezpośrednio na i/lub pod korzenie roślin przy zakładaniu nowych plantacji, lub/i poprzez oprysk dolistny i/lub naglebowy i/lub doglebowy w przypadku istniejących plantacji, preparatu zawierającego co najmniej 109 jtk/g bakterii wyizolowanych z ryzosfery roślin według kompozycji i/lub produktu, przy czym w postaci podlewania i/lub oprysku/zraszania/irygacji produkt można korzystnie rozcieńczyć wodą w zależności od potrzeb.In a preferred method of maintaining and/or improving the microbiological biodiversity of soil and/or roots and/or features important for biostimulation of plant growth and development and/or control of plant pathogens, the product is applied in an amount of preferably 5-10 l/ha (109 cfu/1) for a liquid preparation, wherein the product can preferably be diluted with water as needed, or 2-5 kg/ha for suspension in water by applying it directly onto and/or under the roots of plants when establishing new plantations, or/and by foliar and/or soil and/or soil spraying in the case of existing plantations, of a preparation containing at least 109 cfu/g of bacteria isolated from the rhizosphere of plants according to the composition and/or product, wherein in the form of watering and/or spraying/sprinkling/irrigation the product can preferably be diluted with water as needed.
Wynalazek został uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, gdzie:The invention is illustrated in the embodiment examples in the drawing, where:
Fig. 1 przedstawia wygląd kolonii szczepów bakteryjnych Sp115AD i Sp116AC* na podłożu PCA (Plate Count Agar), hodowla 48-godzinna;Fig. 1 shows the appearance of colonies of bacterial strains Sp115AD and Sp116AC* on PCA (Plate Count Agar) medium, 48-hour culture;
Fig. 2 przedstawia profil metaboliczny szczepów bakterii będących składnikami nawozowego produktu mikrobiologicznego, wskazujący na stopień zużycia substratów (A 590 nm) należących do aminokwasów, alkoholi cukrowych, węglowodanów, kwasów cukrowych, pochodnych cukrowych oraz kwasów karboksylowych;Fig. 2 shows the metabolic profile of bacterial strains that are components of the microbiological fertilizer product, indicating the degree of consumption of substrates (A 590 nm) belonging to amino acids, sugar alcohols, carbohydrates, sugar acids, sugar derivatives and carboxylic acids;
Fig. 3 przedstawia intensywność wzrostu (A 750 nm) szczepów bakterii będących składnikami nawozowego produktu mikrobiologicznego, na substratach należących do aminokwasów, alkoholi cukrowych, węglowodanów, kwasów cukrowych, pochodnych cukrowych oraz kwasów karboksylowych;Fig. 3 shows the growth intensity (A 750 nm) of bacterial strains that are components of the microbiological fertilizer product on substrates belonging to amino acids, sugar alcohols, carbohydrates, sugar acids, sugar derivatives and carboxylic acids;
Fig. 4 przedstawia wrażliwość chemiczną szczepów bakterii będących składnikami nawozowego produktu mikrobiologicznego, na podstawie zahamowania procesów oddechowych (A 590 nm), wobec wybranych związków, w tym antybiotyków i barwników;Fig. 4 shows the chemical sensitivity of bacterial strains that are components of the microbiological fertilizer product, based on the inhibition of respiratory processes (A 590 nm), towards selected compounds, including antibiotics and dyes;
Fig. 5 przedstawia wrażliwość chemiczną wobec wybranych związków, którą wykazują szczepy bakterii będące składnikami nawozowego produktu mikrobiologicznego, na podstawie zahamowania intensywności wzrostu (A 750 nm);Fig. 5 shows the chemical sensitivity to selected compounds exhibited by bacterial strains that are components of the microbiological fertilizer product, based on the inhibition of growth intensity (A 750 nm);
Fig. 6 przedstawia profile aktywności enzymatycznej szczepów bakteryjnych będących składnikami nawozowego produktu mikrobiologicznego, określone na podstawie testów API ZYM (Biomerieux);Fig. 6 shows the enzymatic activity profiles of bacterial strains that are components of the microbial fertilizer product, determined on the basis of API ZYM tests (Biomerieux);
Fig. 7 przedstawia tabelę prezentującą właściwości metaboliczne szczepów bakteryjnych wchodzących w skład nawozowego produktu mikrobiologicznego;Fig. 7 is a table presenting the metabolic properties of bacterial strains included in the microbial fertilizer product;
Fig. 8 przedstawia antagonizm bakteryjnego produktu płynnego, zawierającego wyselekcjonowane szczepy bakterii Bacillus sp. Sp115AD i Bacillus sp. Sp116AC* wobec roślinnych patogenów grzybowych z rodzaju Botrytis, Colletotrichum, Vertticillium i grzybopodobnego lęgniowca z rodzaju Phytophthora;Fig. 8 shows the antagonism of a bacterial liquid product containing selected strains of Bacillus sp. Sp115AD and Bacillus sp. Sp116AC* bacteria towards plant fungal pathogens of the genera Botrytis, Colletotrichum, Vertticillium and the fungus-like oomycete of the genus Phytophthora;
Fig. 9 przedstawia tabelę dotyczącą antagonizmu nawozowego produktu mikrobiologicznego, zawierającego wyselekcjonowane szczepy bakterii Bacillus sp. Sp115AD i Bacillus sp. Sp116AC* w postaci płynnej, suchej nierozpuszczalnej w wodzie oraz suchej rozpuszczalnej w wodzie, wobec roślinnych patogenów grzybowych z rodzaju Botrytis, Colletotrichum, Vertticillium i grzybopodobnego lęgniowca z rodzaju Phytophthora;Fig. 9 presents a table concerning the antagonism of a microbiological fertilizer product containing selected strains of Bacillus sp. Sp115AD and Bacillus sp. Sp116AC* bacteria in liquid, dry water-insoluble and dry water-soluble form against plant fungal pathogens of the genera Botrytis, Colletotrichum, Vertticillium and the fungus-like oomycete of the genus Phytophthora;
Fig. 10 przedstawia antagonizm nawozowego produktu mikrobiologicznego, zawierającego wyselekcjonowane szczepy bakterii Bacillus sp. Sp115AD i Bacillus sp. Sp116AC* w postaci suchej rozpuszczalnej w wodzie (nośnik - maltodekstryna) wobec roślinnych patogenów grzybowych z rodzaju Botrytis, Colletotrichum, Vertticillium i grzybopodobnego lęgniowca z rodzaju Phytophthora po 1 miesiącu przechowywania produktu w temperaturze 35°C;Fig. 10 shows the antagonism of a microbiological fertilizer product containing selected bacterial strains Bacillus sp. Sp115AD and Bacillus sp. Sp116AC* in a dry, water-soluble form (carrier - maltodextrin) towards plant fungal pathogens of the genera Botrytis, Colletotrichum, Vertticillium and the fungus-like oomycete of the genus Phytophthora after 1 month of product storage at 35°C;
Fig. 11 przedstawia antagonizm nawozowego produktu mikrobiologicznego, zawierającego wyselekcjonowane szczepy bakterii Bacillus sp. Sp115AD i Bacillus sp. Sp116AC* w postaci suchej nierozpuszczalnej w wodzie (nośnik - dolomit mikronizowany) wobec roślinnych patogenów grzybowych z rodzaju Botrytis, Colletotrichum, Vertticillium i grzybopodobnego lęgniowca z rodzaju Phytophthora po 3 miesiącach przechowywania produktu w temperaturze pokojowej (około 21°C), 35°C oraz 4°C;Fig. 11 shows the antagonism of a microbiological fertilizer product containing selected bacterial strains Bacillus sp. Sp115AD and Bacillus sp. Sp116AC* in a dry, water-insoluble form (carrier - micronized dolomite) towards plant fungal pathogens of the genera Botrytis, Colletotrichum, Vertticillium and the fungus-like oomycete of the genus Phytophthora after 3 months of product storage at room temperature (approximately 21°C), 35°C and 4°C;
Fig. 12 przedstawia antagonizm nawozowego produktu mikrobiologicznego, zawierającego wyselekcjonowane szczepy bakterii Bacillus sp. Sp115AD i Bacillus sp. Sp116AC* w postaci suchej nierozpuszczalnej w wodzie (nośnik - dolomit mikronizowany) wobec roślinnych patogenów grzybowych z rodzaju Botrytis, Colletotrichum, Vertticillium i grzybopodobnego lęgniowca z rodzaju Phytophthora po 6 miesiącach przechowywania produktu w temperaturze pokojowej (około 21°C);Fig. 12 shows the antagonism of a microbiological fertilizer product containing selected bacterial strains Bacillus sp. Sp115AD and Bacillus sp. Sp116AC* in a dry, water-insoluble form (carrier - micronized dolomite) towards plant fungal pathogens of the genera Botrytis, Colletotrichum, Vertticillium and the fungus-like oomycete of the genus Phytophthora after 6 months of product storage at room temperature (approximately 21°C);
Fig. 13 przestawia efektywną liczbę gatunków (ENS) bakterii w ryzosferze malin po zastosowaniu nawozowego produktu mikrobiologicznego zawierającego wyselekcjonowane szczepy bakteryjne Bacillus sp. Sp115AD i Bacillus sp. Sp116AC*;Fig. 13 shows the effective number of bacterial species (ENS) in the raspberry rhizosphere after application of a microbiological fertilizer product containing selected bacterial strains Bacillus sp. Sp115AD and Bacillus sp. Sp116AC*;
Fig. 14 przestawia efektywną liczbę gatunków (ENS) grzybów w korzeniu roślin maliny po zastosowaniu nawozowego produktu mikrobiologicznego zawierającego wyselekcjonowane szczepy bakteryjne Bacillus sp. Sp115AD i Bacillus sp. Sp116AC*;Fig. 14 shows the effective number of fungal species (ENS) in the root of raspberry plants after application of a microbiological fertilizer product containing selected bacterial strains Bacillus sp. Sp115AD and Bacillus sp. Sp116AC*;
Fig. 15 przedstawia względny skład procentowy grup troficznych grzybów występujących w ryzosferze oraz korzeniu roślin maliny po aplikacji nawozowego produktu mikrobiologicznego zawierającego wyselekcjonowane szczepy bakteryjne Bacillus sp. Sp115AD i Bacillus sp. Sp116AC*;Fig. 15 shows the relative percentage composition of trophic groups of fungi occurring in the rhizosphere and roots of raspberry plants after application of a microbiological fertilizer product containing selected bacterial strains Bacillus sp. Sp115AD and Bacillus sp. Sp116AC*;
Fig. 16 przedstawia występowanie gildii funkcjonalnych w grupach obejmujących patotrofy grzybowe występujące w ryzosferze oraz korzeniu roślin maliny po aplikacji nawozowego produktu mikrobiologicznego zawierającego wyselekcjonowane szczepy bakteryjne Bacillus sp. Sp115AD i Bacillus sp. Sp116AC*;Fig. 16 shows the occurrence of functional guilds in groups including fungal pathotrophs occurring in the rhizosphere and roots of raspberry plants after application of a microbiological fertilizer product containing selected bacterial strains Bacillus sp. Sp115AD and Bacillus sp. Sp116AC*;
Fig. 17 przedstawia względną obfitość typów bakterii występujących w ryzosferze oraz korzeniu roślin maliny po aplikacji nawozowego produktu mikrobiologicznego zawierającego wyselekcjonowane szczepy bakteryjne Bacillus sp. Sp115AD i Bacillus sp. Sp116AC*;Fig. 17 shows the relative abundance of bacterial types occurring in the rhizosphere and roots of raspberry plants after application of a microbiological fertilizer product containing selected bacterial strains Bacillus sp. Sp115AD and Bacillus sp. Sp116AC*;
Fig. 18 przedstawia względną obfitość klas bakterii występujących w ryzosferze oraz korzeniu roślin maliny po aplikacji nawozowego produktu mikrobiologicznego zawierającego wyselekcjonowane szczepy bakteryjne Bacillus sp. Sp115AD i Bacillus sp. Sp116AC*;Fig. 18 shows the relative abundance of bacterial classes occurring in the rhizosphere and roots of raspberry plants after application of a microbiological fertilizer product containing selected bacterial strains Bacillus sp. Sp115AD and Bacillus sp. Sp116AC*;
Fig. 19 przedstawia względną obfitość rzędów, rodzin, rodzajów i gatunków bakterii występujących w ryzosferze oraz korzeniu roślin maliny po aplikacji nawozowego produktu mikrobiologicznego zawierającego wyselekcjonowane szczepy bakteryjne Bacillus sp. Sp115AD i Bacillus sp. Sp116AC*;Fig. 19 shows the relative abundance of bacterial orders, families, genera and species occurring in the rhizosphere and roots of raspberry plants after application of a microbiological fertilizer product containing selected bacterial strains Bacillus sp. Sp115AD and Bacillus sp. Sp116AC*;
Fig. 20 przedstawia względną obfitość typów grzybów występujących w ryzosferze oraz korzeniu roślin maliny po aplikacji nawozowego produktu mikrobiologicznego zawierającego wyselekcjonowane szczepy bakteryjne Bacillus sp. Sp115AD i Bacillus sp. Sp116AC*;Fig. 20 shows the relative abundance of fungal types occurring in the rhizosphere and roots of raspberry plants after application of a microbiological fertilizer product containing selected bacterial strains Bacillus sp. Sp115AD and Bacillus sp. Sp116AC*;
Fig. 21 przedstawia względną obfitość klas grzybów występujących w ryzosferze oraz korzeniu roślin maliny po aplikacji nawozowego produktu mikrobiologicznego zawierającego wyselekcjonowane szczepy bakteryjne Bacillus sp. Sp115AD i Bacillus sp. Sp116AC*;Fig. 21 shows the relative abundance of fungal classes occurring in the rhizosphere and roots of raspberry plants after application of a microbiological fertilizer product containing selected bacterial strains Bacillus sp. Sp115AD and Bacillus sp. Sp116AC*;
Fig. 22 przedstawia względną obfitość rzędów, rodzin, rodzajów i gatunków grzybów występujących w ryzosferze oraz korzeniu roślin maliny po aplikacji nawozowego produktu mikrobiologicznego zawierającego wyselekcjonowane szczepy bakteryjne Bacillus sp. Sp115AD i Bacillus sp. Sp116AC*.Fig. 22 shows the relative abundance of orders, families, genera and species of fungi occurring in the rhizosphere and roots of raspberry plants after application of a microbiological fertilizer product containing selected bacterial strains Bacillus sp. Sp115AD and Bacillus sp. Sp116AC*.
PRZYKŁADYEXAMPLES
Przykład 1. Identyfikacja oraz charakterystyka biochemiczna szczepów bakterii będących składnikami nawozowego produktu mikrobiologicznego do utrzymania i/lub poprawy jakości i/lub bioróżnorodności mikrobiologicznej gleby przy jednoczesnym kontrolowaniu kluczowych patogenów (Botrytis sp., Colletotrichum sp., Phytophthora sp., Verticillium sp.) w uprawie owoców miękkichExample 1. Identification and biochemical characterization of bacterial strains that are components of a microbial fertilizer product for maintaining and/or improving soil microbial quality and/or biodiversity while controlling key pathogens (Botrytis sp., Colletotrichum sp., Phytophthora sp., Verticillium sp.) in soft fruit cultivation
Dwa szczepy bakteryjne wybrane do wykorzystania w nawozowym produkcie mikrobiologicznym, wyselekcjonowane z gleby ryzosferowej, pochodzące z kolekcji SYMBIO BANK Instytutu Ogrodnictwa - Państwowego Instytutu Badawczego w Skierniewicach, zostały zidentyfikowane do rodzaju na podstawie amplifikacji genu 16S rDNA oraz sekwencjonowania metodą Sangera. Otrzymane sekwencje nukleotydowe zostały przeanalizowane za pomocą narzędzi bioinformatycznych poprzez porównanie ich z sekwencjami nukleotydowymi znajdującymi się w komercyjnej bazie danych MicroSeqID oraz w otwartej bazie danych NCBI (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/). Szczepy bakterii wybrane do wytworzenia produktu charakteryzują się również właściwościami metabolicznymi, które pozytywnie wpływają na właściwości środowiska glebowego, funkcjonowanie bioróżnorodności, jak również uczestniczą w procesach udostępniania związków mineralnych dla roślin.Two bacterial strains selected for use in the microbial fertilizer product, selected from rhizosphere soil and originating from the SYMBIO BANK collection of the Institute of Horticulture - National Research Institute in Skierniewice, were identified to genus based on 16S rDNA gene amplification and Sanger sequencing. The resulting nucleotide sequences were analyzed using bioinformatics tools by comparing them with nucleotide sequences found in the commercial MicroSeq ID database and the open NCBI database (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/). The bacterial strains selected for the product also possess metabolic properties that positively impact soil environmental properties, biodiversity, and participate in the processes of making mineral compounds available to plants.
Składające się na produkt szczepy bakterii Sp116AD - sekwencja nr 1 i Sp116AC* - sekwencja nr 2, zostały zidentyfikowane do rodzaju Bacillus, uzyskane sekwencje nukleotydowe przedstawiono na Liście Sekwencji. Zidentyfikowane szczepy Bacillus posiadają korzystne właściwości metaboliczne, które wpływają na bioróżnorodność mikrobiologiczną środowiska glebowego, ograniczając wzrost i rozprzestrzenianie fitopatogenów grzybowych, a także uczestniczą w procesach udostępniania związków odżywczych dla roślin. Szczepy bakteryjne charakteryzują się bardzo dobrym wzrostem o jasnokremowym zabarwieniu na podłożu PCA (Fig. 1). Aktywność biochemiczna szczepów wchodzących w skład produktu została scharakteryzowana na podstawie zdolności do utylizacji 71 substratów węglowych należących do związków: aminokwasów, alkoholi cukrowych, węglowodanów, kwasów cukrowych, pochodnych cukrowych oraz kwasów karboksylowych (Fig. 2), jak również określenia stopnia wzrostu w obecności tych substratów (Fig. 3). Określono wrażliwość chemiczną szczepów Sp116AD oraz Sp116AC* wobec 23 związków chemicznych należących m.in. do antybiotyków i barwników. Wrażliwość szczepów bakteryjnych na te związki oceniono na podstawie zahamowania ich procesów respiracyjnych i przedstawiono w postaci profilu intensywności oddechowej poszczególnych związków chemicznych (Fig. 4), jak również poprzez ocenę zahamowania stopnia wzrostu bakterii w obecności badanych związków (Fig. 5). Ponadto szczepy bakteryjne zostały scharakteryzowane pod względem podstawowej aktywności enzymatycznej za pomocą testu biochemicznego API ZYM (Biomerieux). Określono aktywność enzymów hydrolitycznych tj. fosfataz, esteraz, arylamidaz, fosfohydrolazy, β-glukozydazy, β-galaktozydazy, mannozydazy, glukozaminidazy szczepów bakteryjnych stanowiących komponenty nawozowego produktu mikrobiologicznego (Fig. 6). Szczep Bacillus sp. Sp116AD, charakteryzował się wysoką aktywnością esterazy, esterazy lipazy, fosfohydrolazy naftylo-AS-BI, natomiast szczep Bacillus sp. Sp116AC* charakteryzował się wysoką aktywnością fosfohydrolazy naftylo-AS-BI oraz średnią lub niewielką aktywnością esterazy, fosfatazy alkalicznej, esterazy lipazy, α-chymotrypsyny, kwaśnej fosfatazy, α-galaktozydazy i β-glukozydazy (Fig. 7).The bacterial strains comprising the product, Sp116AD (sequence no. 1) and Sp116AC* (sequence no. 2), were identified as belonging to the genus Bacillus; the obtained nucleotide sequences are presented in the Sequence List. The identified Bacillus strains possess beneficial metabolic properties that influence the microbial biodiversity of the soil environment, limiting the growth and spread of fungal phytopathogens, and also participate in the processes of making nutrients available to plants. The bacterial strains are characterized by very good growth with a light cream color on PCA medium (Fig. 1). The biochemical activity of the strains comprising the product was characterized based on their ability to utilize 71 carbon substrates belonging to the following compounds: amino acids, sugar alcohols, carbohydrates, sugar acids, sugar derivatives, and carboxylic acids (Fig. 2), as well as determining the rate of growth in the presence of these substrates (Fig. 3). The chemical sensitivity of the Sp116AD and Sp116AC* strains to 23 chemical compounds, including antibiotics and dyes, was determined. The sensitivity of bacterial strains to these compounds was assessed based on the inhibition of their respiratory processes and presented as a respiratory intensity profile for individual chemical compounds (Fig. 4), as well as by assessing the inhibition of bacterial growth in the presence of the tested compounds (Fig. 5). Furthermore, the bacterial strains were characterized in terms of their basic enzymatic activity using the API ZYM biochemical assay (Biomerieux). The activity of hydrolytic enzymes, i.e., phosphatases, esterases, arylamidases, phosphohydrolases, β-glucosidase, β-galactosidase, mannosidase, and glucosaminidase, was determined in the bacterial strains constituting components of the microbial fertilizer product (Fig. 6). The Bacillus sp. Sp116AD strain was characterized by high activity of esterase, lipase esterase, and naphthyl-AS-BI phosphohydrolase, while the Bacillus sp. Sp116AC* strain was characterized by high activity of naphthyl-AS-BI phosphohydrolase and medium or low activity of esterase, alkaline phosphatase, lipase esterase, α-chymotrypsin, acid phosphatase, α-galactosidase, and β-glucosidase (Fig. 7).
Przykład 2. Określenie antagonizmu szczepów z rodzaju Bacillus wchodzących w skład nawozowego produktu mikrobiologicznego wobec roślinnych patogenów grzybowych i grzybopodobnego lęgniowca - eksperyment szalkowyExample 2. Determination of the antagonism of Bacillus strains included in a microbiological fertilizer product towards plant fungal pathogens and fungus-like oomycetes - a plate experiment
Zdolności antagonistyczne nawozowego produktu mikrobiologicznego zawierającego konsorcjum szczepów z rodzaju Bacillus: Bacillus sp. Sp115AD oraz Bacillus sp. Sp116AC*, będących głównymi składnikami produktu, określono w stosunku do izolatów środowiskowych patogenów, wyizolowanych z ekologicznych plantacji owoców miękkich w Laboratorium Mikrobiologii Molekularnej i Środowiskowej Instytutu Agrofizyki PAN. Badania antagonizmu bakterii przeprowadzono wobec następujących grzybów: Botrytis sp. (G277/18 i/lub G276/18), Verticillium sp. (G297/18 i/lub G296/18), Colletotrichum sp. (G 166/18 i/lub G171/18) oraz grzybopodobnego lęgniowca Phytophthora sp. (G408/18 i/lub G184/21).The antagonistic capacity of a microbiological fertilizer product containing a consortium of Bacillus strains: Bacillus sp. Sp115AD and Bacillus sp. Sp116AC*, which are the main components of the product, was determined in relation to environmental pathogen isolates isolated from organic soft fruit plantations at the Laboratory of Molecular and Environmental Microbiology, Institute of Agrophysics, Polish Academy of Sciences. Bacterial antagonism studies were carried out against the following fungi: Botrytis sp. (G277/18 and/or G276/18), Verticillium sp. (G297/18 and/or G296/18), Colletotrichum sp. (G 166/18 and/or G171/18), and the fungus-like oomycete Phytophthora sp. (G408/18 and/or G184/21).
Antagonizm określano na płytkach Petriego o średnicy 90 mm, na podłożu agarowym PDA (Plate Dextrose Agar). Całe podłoże na płytce inokulowano 300 μl lub 100 μl zawiesiny zarodników fitopatogenu, o transmitancji 70%, następnie na środek płytki wykładano jałowy krążek bibuły o średnicy 5 mm, nasączony zawiesiną bakteryjnego produktu zawierającego szczepy wyselekcjonowanych bakterii: Bacillus sp. Sp115AD oraz Bacillus sp. Sp116AC*. Płytki inkubowano w temperaturze 27°C, przez 5-7 dni i dokonywano pomiaru stref zahamowania wzrostu grzybni lub/i zahamowania zarodnikowania (Fig. 8 - Fig. 9). Przeprowadzono też badania przechowalnicze, w ramach których okresowo w czasie 6 miesięcy przechowywania produktu w różnych warunkach, w tym w temperaturze pokojowej (~21°C), warunkach chłodniczych (4°C) oraz w podwyższonej temperaturze składowania (35°C), określano właściwości antagonistyczne produktu na różnych nośnikach - płynnym (podłoże hodowlane), nierozpuszczalnym w wodzie (dolomit mikronizowany) oraz rozpuszczalnym w wodzie (maltodekstryna). Uzyskane wyniki wskazują, że właściwości antagonistyczne opracowanych formulacji produktu wobec kluczowych fitopatogenów grzybowych i grzybopodobnych lęgniowców owoców miękkich na ogół utrzymywały się w czasie przechowywania, jednakże efekt ten zależny był zarówno od testowanego patogenu oraz zastosowanych warunków przechowywania (Fig. 10 - Fig. 12). Najlepsze właściwości antagonistyczne po 1 miesiącu przechowywania nawozowego produktu mikrobiologicznego, w którym bakterie immobiolizowane byłe na maltodekstrynie uzyskano wobec grzybopodobnego lęgniowca Phytophthora sp., wykazując właściwości biobójcze i nie dopuszczając do rozwoju tego patogenu, a dla badanych fitopatogenów grzybowych zaobserwowano działanie fungistatyczne bioproduktu, objawiające się hamowaniem zarodnikowania grzybów z rodzaju Botrytis, Colletotrichum i Verticillium (Fig. 10). Najlepsze właściwości antagonistyczne po 6 miesiącach przechowywania produktu odnotowano dla preparatu na nośniku - dolomicie mikronizowanym, który był skuteczny w stosunku do fitopatogenów z rodzaju Phytophthora , Botrytis i Verticillium, wykazując właściwości biobójcze i nie dopuszczając do rozwoju tych patogenów, a także fungistatyczne, objawiające się hamowaniem zarodnikowania grzybów z rodzaju Colletotrichum (Fig. 12).Antagonism was determined in 90 mm diameter Petri dishes on PDA (Plate Dextrose Agar) agar medium. The entire plate was inoculated with 300 μl or 100 μl of a phytopathogen spore suspension with a transmittance of 70%. Next, a sterile 5 mm diameter filter paper disc, soaked in a suspension of a bacterial product containing the selected bacterial strains: Bacillus sp. Sp115AD and Bacillus sp. Sp116AC*, was placed in the center of the plate. The plates were incubated at 27°C for 5-7 days, and the zones of mycelial growth inhibition and/or sporulation inhibition were measured (Fig. 8 - Fig. 9). Storage studies were also conducted, during which the antagonistic properties of the product were determined periodically over a 6-month period of product storage at various conditions, including room temperature (~21°C), refrigeration (4°C), and elevated storage temperature (35°C). The antagonistic properties of the product were determined on various media—liquid (culture medium), water-insoluble (micronized dolomite), and water-soluble (maltodextrin). The results indicate that the antagonistic properties of the developed product formulations against key fungal and fungi-like oomycete phytopathogens of soft fruit generally persisted during storage; however, this effect depended on both the tested pathogen and the storage conditions used (Fig. 10 - Fig. 12). The best antagonistic properties after 1 month of storage of the microbiological fertilizer product in which bacteria were immobilized on maltodextrin were obtained against the fungus-like oomycete Phytophthora sp., demonstrating biocidal properties and preventing the development of this pathogen, and for the tested fungal phytopathogens, fungistatic activity of the bioproduct was observed, manifested by the inhibition of sporulation of fungi of the genera Botrytis, Colletotrichum, and Verticillium (Fig. 10). The best antagonistic properties after 6 months of product storage were noted for the preparation on a carrier - micronized dolomite, which was effective against phytopathogens of the genera Phytophthora, Botrytis, and Verticillium, demonstrating biocidal properties and preventing the development of these pathogens, as well as fungistatic activity, manifested by the inhibition of sporulation of fungi of the genus Colletotrichum (Fig. 12).
Przykład 3. Określenie liczebności bakterii w nawozowym produkcie mikrobiologicznymExample 3. Determination of the number of bacteria in a microbiological fertilizer product
Liczebność bakterii w przygotowanym nawozowym produkcie mikrobiologicznym określono poprzez zliczenie i określenie ogólnej liczebności bakterii metodą wysiewu rozcieńczeń. Z szeregu rozcieńczeń bioproduktu od 10-1 do 10-8, z każdego rozcieńczenia wysiano po 0,1 ml na płytkę Petriego o średnicy 90 mm z podłożem PCA, rozprowadzono równomiernie po powierzchni pożywki po czym inkubowano w temperaturze 26°C, przez 72 godziny. Wyrosłe kolonie zliczono i wyznaczono ogólną liczebność bakterii w postaci płynnej bioproduktu (jtk/ml) oraz w formulacjach suchych nawozowego produktu mikrobiologicznego (jtk/g).The bacterial count in the prepared microbiological fertilizer product was determined by counting and determining the total bacterial count using the dilution plating method. From a series of dilutions of the bioproduct ranging from 10-1 to 10-8 , 0.1 ml of each dilution was plated onto a 90 mm Petri dish with PCA medium, spread evenly over the surface of the medium, and incubated at 26°C for 72 hours. The grown colonies were counted, and the total bacterial count was determined in the liquid form of the bioproduct (CFU/ml) and in the dry formulations of the microbiological fertilizer product (CFU/g).
W preparacie po wytworzeniu wykazano ogólną liczebność bakterii na poziomie >109 jtk/ml produktu bakteryjnego w postaci płynnej oraz >109 jtk/g produktu bakteryjnego w postaci suchej rozpuszczalnej i nierozpuszczalnej w wodzie. Wyniki badań przechowalniczych wykazały na utrzymywanie się w preparacie bakteryjnym liczebności na poziomie >108 jtk/g lub >108 jtk/ml, a nawet >109 jtk/g produktu w zależności od zastosowanych warunków przechowywania przez okres 6 miesięcy.After production, the preparation showed a total bacterial count of > 109 cfu/ml of the liquid bacterial product and > 109 cfu/g of the dry, water-soluble and water-insoluble bacterial product. Storage test results showed that the bacterial count in the preparation remained at a level of > 108 cfu/g or > 108 cfu/ml, or even > 109 cfu/g of the product, depending on the storage conditions used, for a period of 6 months.
Przykład 4. Działanie nawozowego produktu mikrobiologicznego na utrzymanie i/lub poprawę bioróżnorodności mikrobiologicznej gleby i mikrobiom roślin — testy wazonoweExample 4. Effect of a microbial fertilizer product on maintaining and/or improving soil microbial biodiversity and plant microbiome - pot tests
W celu określenia działania nawozowego produktu mikrobiologicznego na bioróżnorodność mikrobiologiczną gleby i mikrobiom roślin przeprowadzono eksperyment szklarniowy na roślinach maliny odmiany Polana. Rośliny posadzono do doniczek o pojemności 3 litrów zawierających podłoże wzrostowe składające się z ½ objętości gleby i ½ objętości torfu o granulacji 7-20 mm. Produkt zaaplikowano na powierzchnię korzeni, a kombinację kontrolną stanowiły rośliny nietraktowane preparatem, rosnące w podłożu z dodatkiem 5 g suszonego obornika na doniczkę. W przykładzie wykonania produkt zastosowano w formie płynnej. W celu określenia zmian bioróżnorodności wykonano badania obejmujące charakterystykę zbiorowisk bakterii i grzybów za pomocą sekwencjonowania następnej generacji (NGS) z wykorzystaniem wysokoprzepustowego sekwencjonowania w technologii Illumina SBS (Sequencing-by-Synthesis) za pomocą aparatu MiSeq oraz narzędzi bioinformatycznych takich jak QIIME2 i dokonano analizy uzyskanych wyników w oparciu o sekwencjonowanie markera 16S rDNA dla bakterii oraz ITS1 dla grzybów i określono różnorodność mikroorganizmów ryzosfery i korzeni roślin. Aplikacja produktu bakteryjnego pozwoliła ocenić zmiany wskaźników bioróżnorodności, w tym efektywnej liczby gatunków (ENS) bakterii i grzybów w ryzosferze oraz korzeniach roślin traktowanych i nietraktowanych produktem. Nawozowy produkt mikrobiologiczny spowodował zwiększenie bioróżnorodności bakterii w ryzosferze w stosunku do kontroli (Fig. 13) oraz zachowanie bioróżnorodności grzybów na poziomie wariantu kontrolnego. Ponadto produkt spowodował zwiększenie ENS grzybów zasiedlających korzeń w stosunku do próbek kontrolnych korzeni nietraktowanych produktem (Fig. 14). Dokonano również analizy grup troficznych i gildii funkcjonalnych grzybów z wykorzystaniem bazy danych FunGuild. Wyniki te wykazały, że w korzeniu roślin traktowanych nawozowym produktem mikrobiologicznym zaobserwowano obniżenie grupy patotrofów oraz trybów mieszanych: patotrofów-symbiotrofów i patotrofów-sapro trofów-symbiotrofów, a także odnotowano zwiększenie saprotrofów oraz symbiotrofów w korzeniu. Wykazano również zwiększenie symbiotrofów oraz sapro-symbiotrofów w ryzosferze malin traktowanych nawozowym produktem mikrobiologicznym, a także obniżenie trybu mieszanego patotrof-saprotrof-symbiotrof (Fig. 15). Dodatkowo wykazano, że w po aplikacji produktu zmniejszyła się ilość gildii przypisanych do patogenów roślin (Fig. 16). Analiza wyników uzyskanych dla zbiorowisk bakterii wykazała na ogół zwiększenie względnej obfitości bakterii na różnych poziomach taksonomicznych po zastosowaniu produktu. Efekt ten odnotowano zarówno w glebie ryzosferowej, jak również korzeniu (Fig. 17 Fig. 19). Analiza wyników zbiorowisk grzybów potwierdziła brak zwiększenia bioróżnorodności tej grupy mikroorganizmów w korzeniu roślin malin traktowanych produktem, a w ryzosferze utrzymanie podobnego poziomu lub obniżenie obfitości grzybów w porównaniu do kontroli nietraktowanej produktem, co może wskazywać na ochronne działanie nawozowego produktu mikrobiologicznego, ograniczając wnikanie, zwłaszcza niekorzystnych dla roślin grzybów (Fig. 20 - Fig. 22).To determine the fertilizing effect of a microbial product on soil microbial biodiversity and plant microbiome, a greenhouse experiment was conducted on Polana raspberry plants. The plants were planted in 3-liter pots containing a growing medium consisting of ½ volume of soil and ½ volume of 7-20 mm peat. The product was applied to the root surface, and untreated plants, growing in a medium supplemented with 5 g of dried manure per pot, served as a control. In this example, the product was applied in liquid form. To determine changes in biodiversity, studies were conducted to characterize bacterial and fungal communities using next-generation sequencing (NGS) with high-throughput sequencing using Illumina SBS (Sequencing-by-Synthesis) technology, using the MiSeq instrument, and bioinformatics tools such as QIIME2. The obtained results were analyzed based on sequencing of the 16S rDNA marker for bacteria and ITS1 for fungi. The diversity of microorganisms in the rhizosphere and plant roots was determined. Application of the bacterial product allowed for the assessment of changes in biodiversity indicators, including the effective number of species (ENS) of bacteria and fungi in the rhizosphere and roots of treated and untreated plants. The microbial fertilizer product increased bacterial biodiversity in the rhizosphere compared to the control (Fig. 13) and maintained fungal biodiversity at the control level. Furthermore, the product increased the ENS of root-colonizing fungi compared to untreated root control samples (Fig. 14). Trophic groups and functional guilds of fungi were also analyzed using the FunGuild database. These results showed that in the roots of plants treated with the microbial fertilizer product, a reduction in the pathotrophic group and the mixed modes: pathotrophs-symbiotrophs and pathotrophs-saprotrophs-symbiotrophs was observed, as well as an increase in saprotrophs and symbiotrophs in the root. An increase in symbiotrophs and sapro-symbiotrophs was also observed in the rhizosphere of raspberries treated with the microbial fertilizer product, as well as a reduction in the mixed mode: pathotroph-saprotroph-symbiotroph (Fig. 15). Furthermore, the number of guilds assigned to plant pathogens decreased after product application (Fig. 16). Analysis of the results obtained for bacterial communities generally showed an increase in the relative abundance of bacteria at various taxonomic levels after product application. This effect was noted in both the rhizosphere soil and the root (Fig. 17 Fig. 19). Analysis of the results for fungal communities confirmed that there was no increase in the biodiversity of this group of microorganisms in the roots of raspberry plants treated with the product, while in the rhizosphere, a similar level or a reduction in the abundance of fungi was maintained compared to the untreated control, which may indicate a protective effect of the microbial fertilizer product, limiting the penetration of fungi, especially those unfavorable to plants (Fig. 20 - Fig. 22).
Zaletą nawozowego produktu mikrobiologicznego jest jego duża uniwersalność, potwierdzona tym, że jest on dedykowany jest do utrzymania i/lub poprawy bioróżnorodności mikrobiologicznej gleby i mikrobiomu roślin owoców miękkich, przy jednoczesnej kontroli fitopatogenów występujących w tych uprawach. Opracowany nawozowy produkt mikrobiologiczny jest skuteczny wobec wielu patogenów występujących na plantacjach owoców miękkich, a jego dodatkową zaletą jest to, że jest on oparty o naturalne składniki z uwzględnieniem rodzimych szczepów bakteryjnych, wyodrębnionych z ryzosfery zdrowych roślin, a tym samym przyjazny dla środowiska.The advantage of this microbial fertilizer product is its high versatility, confirmed by its dedicated use in maintaining and/or improving soil microbial biodiversity and the microbiome of soft fruit plants, while simultaneously controlling phytopathogens present in these crops. The developed microbial fertilizer product is effective against many pathogens found in soft fruit plantations, and its additional advantage is that it is based on natural ingredients, including native bacterial strains isolated from the rhizosphere of healthy plants, and is therefore environmentally friendly.
Przykład 5. Działanie nawozowego produktu mikrobiologicznego na wzrost i rozwój roślin truskawki i maliny, występowanie fitopatogenów w uprawie ekologicznej roślin truskawki oraz bioróżnorodność mikrobiologiczną gleby i owoców w uprawie roślin maliny - testy poloweExample 5. The effect of a microbiological fertilizer product on the growth and development of strawberry and raspberry plants, the occurrence of phytopathogens in organic strawberry cultivation, and the microbiological biodiversity of soil and fruit in raspberry cultivation - field tests
W celu określenia wpływu nawozowego produktu mikrobiologicznego, zawierającego wyselekcjonowane szczepy bakterii Bacillus sp. Sp115AD oraz Bacillus sp. Sp116AC* na plonowanie roślin oraz występowanie fitopatogenów przeprowadzono doświadczenia polowe, w których do technologii uprawy został wprowadzony nawozowy produkt mikrobiologiczny, jako jeden z komponentów całej technologii uprawy stosowanej w uprawie ekologicznej truskawki i maliny. Testy prowadzono na trzech odmianach truskawki Honeoye, Rumba i Vibrant w dwóch sposobach uprawy nawadnianym i nienawadnianym w ekologicznym systemie produkcji. Dodatkowo testy opracowanego nawozowego produktu mikrobiologicznego, wprowadzonego jako jeden z elementów technologii produkcji malin ekologicznych, prowadzono w oparciu o doświadczenie z czterema odmianami malin: Delniwa, Enrosadira, Rosalita i Poemat. W doświadczeniach testowana była zarówno formulacja płynna, jak i sucha nierozpuszczalna w wodzie produktu bakteryjnego. Uzyskane wyniki wskazują, że gatunki i odmiany roślin różnie reagowały na testowane technologie uprawy, w tym dodatek nawozowego produktu mikrobiologicznego, zawierającego wyselekcjonowane szczepy bakterii. W obiekcie nienawadnianym, w wariantach, w których wprowadzono dodatek opracowanego nawozowego produktu mikrobiologicznego, zastosowanego w pierwszym roku w formie płynnej, a w drugim w formie suchej nierozpuszczalnej w wodzie, zaobserwowano największą zwyżkę plonu truskawki. Zaobserwowano, że u odmiany Honeoye w obiekcie nienawadnianym, w wariancie, w którym zastosowano dodatek produktu bakteryjnego, zmniejszyło się porażenie antraknozą. Odmiana Vibrant zareagowała natomiast zmniejszeniem porażenia skórzastą zgnilizną owoców truskawki. Wyniki wskazują, że dla niektórych odmian maliny, zwłaszcza Enrosadira i Rosalita, zaobserwowano zwiększenie aktywności metabolicznej mikroorganizmów występujących w roślinie i owocu, w szczególności w stosunku do węglowodanów, w wariancie w którym jako jeden z elementów uprawy zastosowany był opracowany produkt bakteryjny. Ogólny wskaźnik różnorodności mikrobiologicznej gleby uległ podwyższeniu w wariancie, w którym włączono aplikację opracowanego produktu bakteryjnego.To determine the effect of a microbiological fertilizer product containing selected strains of Bacillus sp. Sp115AD and Bacillus sp. Sp116AC* on plant yield and the occurrence of phytopathogens, field experiments were conducted in which the microbiological fertilizer product was incorporated into the cultivation technology as one component of the overall cultivation technology used in organic strawberry and raspberry cultivation. Tests were conducted on three strawberry varieties: Honeoye, Rumba, and Vibrant, using two cultivation methods: irrigated and non-irrigated, in an organic production system. Additionally, tests of the developed microbiological fertilizer product, introduced as one component of the organic raspberry production technology, were based on experiments with four raspberry varieties: Delniwa, Enrosadira, Rosalita, and Poemat. Both liquid and dry, water-insoluble formulations of the bacterial product were tested in the experiments. The obtained results indicate that plant species and varieties responded differently to the tested cultivation technologies, including the addition of a microbiological fertilizer product containing selected bacterial strains. In the non-irrigated plot, the greatest strawberry yield increase was observed in the varieties in which the developed microbiological fertilizer product was added, applied in liquid form in the first year and in a dry, water-insoluble form in the second year. The Honeoye variety in the non-irrigated plot, in the variety in which the bacterial product was added, was observed to have a reduced anthracnose infection. The Vibrant variety, on the other hand, responded with a reduced infection with strawberry leather rot. The results indicate that for some raspberry varieties, particularly Enrosadira and Rosalita, an increased metabolic activity of microorganisms present in the plant and fruit, particularly in relation to carbohydrates, was observed in the variety in which the developed bacterial product was used as one of the cultivation elements. The overall soil microbiological diversity index increased in the variant in which the application of the developed bacterial product was included.
Przykład 6. Sposób otrzymywania nawozowego produktu mikrobiologicznego - formulacja płynnaExample 6. Method for obtaining a microbiological fertilizer product - liquid formulation
Do otrzymania nawozowego produktu mikrobiologicznego do utrzymania i/lub poprawy jakości mikrobiologicznej gleby pozwalającego jednocześnie na kontrolę fitopatogenów (Botrytis sp., Colletotrichum sp., Phytophthora sp., Verticillium sp.) w uprawie owoców miękkich, zastosowano 2 wyselekcjonowane z ryzosfery zdrowych roślin, niewykluczające swojego działania następujące szczepy bakterii: Bacillus sp. Sp116AD - sekwencja nr 1 oraz Bacillus sp. Sp116AC* - sekwencja nr 2, na liście sekwencji, dla których prowadzono osobne hodowle, które mieszano w równych proporcjach, w celu uzyskania kompozycji zawierającej wyizolowane z ryzosfery szczepy saprofitycznych bakterii, a hodowle namnażające prowadzono w temperaturze w 30°C.To obtain a microbiological fertilizer product for maintaining and/or improving the microbiological quality of the soil, which also allows for the control of phytopathogens (Botrytis sp., Colletotrichum sp., Phytophthora sp., Verticillium sp.) in the cultivation of soft fruit, two non-exclusive bacterial strains selected from the rhizosphere of healthy plants were used: Bacillus sp. Sp116AD - sequence no. 1 and Bacillus sp. Sp116AC* - sequence no. 2, on the list of sequences for which separate cultures were carried out, which were mixed in equal proportions to obtain a composition containing strains of saprophytic bacteria isolated from the rhizosphere, and the multiplication cultures were carried out at a temperature of 30°C.
Po wstępnym namnożeniu bakterii na agarowym podłożu Plate Count Agar w ciągu 24-48 godzin w temperaturze 25-26°C, uzyskanym inokulum zaszczepiano podłoże namnażające i prowadzono hodowlę wytrząsaną (120 rpm) przez 48 godzin w temperaturze 30°C. Pożywką namnażającą do wytworzenia produktu było zoptymalizowane podłoże zawierające: 6,6 g/L Na2HPO4, 3 g/L KH2PO4, 1 g/L NH4CI, 0,5 g/L NaCl, serwatkę kwaśną neutralizowaną w ilości 20 g/L, CaCl2 w ilości 0,022 g/L, MgSO4 w ilości 0,18 g/L, FeCl2 w ilości 12,9 mg oraz 10 ml roztworu mikroelementów zawierającego: 0,5 mM MnCl2*4 H2O, 1,2 mM ZnCl2, 0,27 mM CuCl2*2 H2O, 0,23 mM CoCl2*6 H2O, 0,23 mM Na2MoO4*2 H2O. Po otrzymaniu miana hodowli namnażającej przeprowadzono etap indukcji przetrwalnikowania poprzez zmianę warunków hodowli, obejmującą obniżenie pH pożywki hodowlanej za pomocą kwasu mlekowego do pH 5,0-5,5. Po 48 godzinach hodowli hodowle pasteryzowano poprzez inkubację w temperaturze 80°C przez 20 minut. Tak przygotowana zawiesina przetrwalników była głównym z komponentów nawozowego produktu mikrobiologicznego.After initial cultivation of the bacteria on Plate Count Agar for 24-48 hours at 25-26°C, the resulting inoculum was inoculated into the cultivation medium and the culture was carried out with shaking (120 rpm) for 48 hours at 30°C. The growth medium for the production of the product was an optimized medium containing: 6.6 g/L Na2HPO4, 3 g/L KH2PO4, 1 g/L NH4Cl, 0.5 g/L NaCl, 20 g/L neutralized acid whey, 0.022 g/L CaCl2, 0.18 g/L MgSO4, 12.9 mg FeCl2 and 10 ml of a microelement solution containing: 0.5 mM MnCl2*4 H2O, 1.2 mM ZnCl2, 0.27 mM CuCl2*2 H2O, 0.23 mM CoCl2*6 H2O, 0.23 mM Na2MoO4*2 H2O. After obtaining the multiplication culture titer, sporulation induction was performed by changing the culture conditions, which included lowering the pH of the culture medium using lactic acid to pH 5.0-5.5. After 48 hours of cultivation, the cultures were pasteurized by incubation at 80°C for 20 minutes. The spore suspension prepared in this way was the main component of the microbiological fertilizer product.
Do hodowli bakteryjnej (zawiesiny przetrwalników) dodawano komponenty nośnika w postaci płynnych kwasów humusowych oraz odcieku po hodowli drożdży. Po połączeniu składników przygotowany produkt zabezpieczono przed rozwojem przetrwalników w komórki wegetatywne (stabilizowano) poprzez zmianę odczynu, obniżając pH nawozowego produktu mikrobiologicznego za pomocą kwasu mlekowego do 4,0-4,5.Carrier components in the form of liquid humic acids and yeast culture effluent were added to the bacterial culture (spore suspension). After combining the ingredients, the prepared product was protected against spore development into vegetative cells (stabilized) by changing the pH, lowering the pH of the microbial fertilizer product with lactic acid to 4.0-4.5.
Przykład 7. Sposób otrzymywania nawozowego produktu mikrobiologicznego - formulacja sucha nierozpuszczalna w wodzie suszona rozpyłowoExample 7. Method for obtaining a microbiological fertilizer product - a dry, water-insoluble, spray-dried formulation
Sposób prowadzono jak w Przykładzie 6., z tym że po zakończeniu hodowli, dla uzyskania nierozpuszczalnej w wodzie formulacji suchej do oprysku bądź podlewania, hodowle poddano suszeniu rozpyłowemu na serwatce w proszku, jako nośnik wysuszonych na serwatce bakterii zamiast płynnego podłoża hodowlanego z płynnymi kwasami humusowymi oraz odciekiem po produkcji drożdży zastosowano nośnik w postaci dolomitu mikronizowanego z dodatkiem suchych kwasów humusowych.The method was carried out as in Example 6, except that after the cultivation was completed, in order to obtain a water-insoluble dry formulation for spraying or watering, the cultures were spray-dried on whey powder, and instead of a liquid culture medium with liquid humic acids and a effluent from yeast production, a carrier in the form of micronized dolomite with the addition of dry humic acids was used as a carrier for the bacteria dried on whey.
Przykład 8. Sposób otrzymywania nawozowego produktu mikrobiologicznego - nierozpuszczalna w wodzie formulacja sucha zawierająca liofilizowane szczepy bakteriiExample 8. Method for obtaining a microbiological fertilizer product - a water-insoluble dry formulation containing lyophilized bacterial strains
Otrzymany sposobem opisanym w Przykładzie 7. nawozowy produkt mikrobiologiczny do utrzymania i/lub poprawy jakości mikrobiologicznej gleby pozwalający jednocześnie na kontrolę fitopatogenów (Botrytis sp., Colletotrichum sp., Phytophthora sp., Verticillium sp.) w uprawie owoców miękkich, posiadał analogiczny skład jak wskazano w Przykładzie 7, z tym że zamiast suszenia rozpyłowego hodowle bakteryjne poddano liofilizacji z dodatkiem serwatki w proszku jako krioprotektanta, w ilości 5% świeżej masy zwirowanych drobnoustrojów.The microbiological fertilizer product obtained by the method described in Example 7 for maintaining and/or improving the microbiological quality of soil, allowing at the same time to control phytopathogens (Botrytis sp., Colletotrichum sp., Phytophthora sp., Verticillium sp.) in the cultivation of soft fruit, had a composition analogous to that indicated in Example 7, but instead of spray drying, the bacterial cultures were subjected to freeze-drying with the addition of whey powder as a cryoprotectant, in the amount of 5% of the fresh mass of centrifuged microorganisms.
Przykład 9. Sposób otrzymywania nawozowego produktu mikrobiologicznego - formulacja sucha rozpuszczalna w wodzieExample 9. Method for obtaining a microbiological fertilizer product - dry formulation soluble in water
Sposób otrzymywania nawozowego produktu mikrobiologicznego prowadzono jak w Przykładzie 7., z tym że hodowle poddano suszeniu rozpyłowemu na maltod ekstrynie zamiast na serwatce w proszku, dla uzyskania rozpuszczalnej formulacji suchej do oprysku lub zraszania, a jako nośnik wysuszonych na maltodekstrynie bakterii zamiast dolomitu mikronizowanego z dodatkiem suchych kwasów humusowych zastosowano nośnik w postaci maltodekstryny z dodatkiem suchych kwasów humusowych.The method for obtaining the microbiological fertilizer product was carried out as in Example 7, except that the cultures were spray-dried on maltodextrin instead of whey powder to obtain a soluble dry formulation for spraying or sprinkling, and instead of micronized dolomite with added dry humic acids, a carrier in the form of maltodextrin with added dry humic acids was used as a carrier for the bacteria dried on maltodextrin.
Przykład 10. Sposób otrzymywania nawozowego produktu mikrobiologicznego - rozpuszczalna w wodzie formulacja sucha zawierająca liofilizowane szczepy bakteriiExample 10. Method for obtaining a microbiological fertilizer product - a water-soluble dry formulation containing lyophilized bacterial strains
Nawozowy produkt mikrobiologiczny otrzymany sposobem według Przykładu 9. posiada skład analogiczny jak w przykładzie 9., z tym że zamiast suszenia rozpyłowego na maltodekstrynie, stosuje się liofilizację z dodatkiem maltodekstryny jako krioprotektanta.The microbiological fertilizer product obtained by the method according to Example 9 has a composition analogous to that in Example 9, but instead of spray drying on maltodextrin, freeze-drying with the addition of maltodextrin as a cryoprotectant is used.
Claims (23)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL445053A PL248033B1 (en) | 2023-05-30 | 2023-05-30 | Method of producing a microbiological fertilizer product and a microbiological fertilizer product for maintaining and/or improving the microbiological quality of soil while simultaneously allowing for controlling phytopathogens: Botrytis sp., Colletotrichum sp., Phytophthora sp., Verticillium sp. in soft fruit cultivation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL445053A PL248033B1 (en) | 2023-05-30 | 2023-05-30 | Method of producing a microbiological fertilizer product and a microbiological fertilizer product for maintaining and/or improving the microbiological quality of soil while simultaneously allowing for controlling phytopathogens: Botrytis sp., Colletotrichum sp., Phytophthora sp., Verticillium sp. in soft fruit cultivation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL445053A1 PL445053A1 (en) | 2024-12-02 |
| PL248033B1 true PL248033B1 (en) | 2025-10-06 |
Family
ID=93706875
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL445053A PL248033B1 (en) | 2023-05-30 | 2023-05-30 | Method of producing a microbiological fertilizer product and a microbiological fertilizer product for maintaining and/or improving the microbiological quality of soil while simultaneously allowing for controlling phytopathogens: Botrytis sp., Colletotrichum sp., Phytophthora sp., Verticillium sp. in soft fruit cultivation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL248033B1 (en) |
-
2023
- 2023-05-30 PL PL445053A patent/PL248033B1/en unknown
Non-Patent Citations (5)
| Title |
|---|
| AGNIESZKA RUTKOWSKA: "STUDIA I RAPORTY IUNG-PIB, Zeszyt 48(2): 65-80, 2016", BIOSTYMULATORY W NOWOCZESNEJ UPRAWIE ROŚLIN, DOI: 10.26114/sir.iung.2016.48.05 * |
| ANNA GAŁĄZKA, ANNA MARZEC-GRZĄDZIEL, JAROSŁAW GRZĄDZIEL, KAROLINA GAWRYJOŁEK, KAROLINA FURTAK, JAROSŁAW CIEPIEL, MAGDALENA FRĄC: "60. Sesja Naukowa Instytutu Ochrony Roślin Państwowego Instytutu Badawczego, Poznań, 11–13 lutego 2020 r.,", ZASTOSOWANIE MIKROORGANIZMÓW DO OCHRONY ROŚLIN PRZED PATOGENAMI GRZYBOWYMI W EKOLOGICZNEJ UPRAWIE TRUSKAWKI * |
| DA SILVA MSRA, DOS SANTOS BMS, DA SILVA CSRA, DA SILVA CSRA, ANTUNES LFS, DOS SANTOS RM, SANTOS CHB, RIGOBELO EC: "Front Microbiol. 2021;12:719653", HUMIC SUBSTANCES IN COMBINATION WITH PLANT GROWTH-PROMOTING BACTERIA AS AN ALTERNATIVE FOR SUSTAINABLE AGRICULTURE, DOI: . 10.3389/fmicb.2021.719653 * |
| DROBEK M, CYBULSKA J, GAŁĄZKA A, FELEDYN-SZEWCZYK B, MARZEC-GRZĄDZIEL A, SAS-PASZT L, GRYTA A, TRZCIŃSKI P, ZDUNEK A AND FRĄC M: "Front. Plant 2021, Sci. 12:780099.", THE USE OF INTERACTIONS BETWEEN MICROORGANISMS IN STRAWBERRY CULTIVATION (FRAGARIA X ANANASSA DUCH.)., DOI: 10.3389/fpls.2021.780099 * |
| PAWEŁ TRZCIŃSKI, MATEUSZ FRĄC, ANNA LISEK, MICHAŁ PRZYBYŁ, MAGDALENA FRĄC , LIDIA SAS-PASZT: "Acta Sci. Pol. Hortorum Cultus, 20(6) 2021, 71–82", GROWTH PROMOTION OF RASPBERRY AND STRAWBERRY PLANTS BY BACTERIAL INOCULANTS, DOI: https://doi.org/10.24326/asphc.2021.6.8 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL445053A1 (en) | 2024-12-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6377262B2 (en) | Development of new plant endophytic bacterium Bacillus oryzola isolated from rice rhizosphere and natural plant protection and plant strengthening agent using it | |
| US6569425B2 (en) | Bacillus licheniformis biofungicide | |
| CN1315758C (en) | Microorganisms for treating soil and methods of obtaining them | |
| Wu et al. | Effects of bio-organic fertilizer on pepper growth and Fusarium wilt biocontrol | |
| Miao et al. | Multiphasic characterization of a plant growth promoting bacterial strain, Burkholderia sp. 7016 and its effect on tomato growth in the field | |
| US20240246878A1 (en) | Halotolerant bacterial strains as bio-fertilizer with growth-promoting and abiotic stress alleviation benefits for plants and application thereof | |
| US11180727B2 (en) | Selection and use of cold-tolerant bacillus strains as biological phytostimulators | |
| US10000427B2 (en) | Phosphate solubilizing rhizobacteria bacillus firmus as biofertilizer to increase canola yield | |
| AU2002252240A1 (en) | Novel biofungicide | |
| Przemieniecki et al. | Bacteria isolated from treated wastewater for biofertilization and crop protection against Fusarium spp. pathogens | |
| de los Milagros Orberá Ratón et al. | Isolation and characterisation of aerobic endospore forming Bacilli from sugarcane rhizosphere for the selection of strains with agriculture potentialities | |
| CN105176894B (en) | A kind of bacillus amyloliquefaciens and its microbial bacterial agent of prevention graw mold of tomato | |
| Vyas et al. | Culturable stress-tolerant plant growth-promoting bacterial endophytes associated with Adhatoda vasica | |
| Manikandan et al. | Suppression of Macrophomina root rot, Fusarium wilt and growth promotion of some pulses by antagonistic rhizobacteria | |
| CN116179447A (en) | Disease-preventing growth-promoting pseudomonas FP818 and application thereof | |
| CN117625441A (en) | A kind of Pseudomonas that antagonizes pathogenic bacteria and highly produces auxin and its application | |
| Knežević et al. | Native Mesorhizobium strains improve yield and nutrient composition of the common bird's-foot trefoil grown in an acid soil | |
| KR20250047480A (en) | Bacillus velezensis BC11 having antibacterial activity against phytopathogenic bacteria, a method for controlling plant bacterial disease | |
| PL248032B1 (en) | Method of producing a microbiological fertilizer product and a microbiological fertilizer product for conditioning seedlings, maintaining and/or improving the microbiological quality of soil, while simultaneously allowing for controlling phytopathogens in soft fruit cultivation | |
| PL248031B1 (en) | Method of preparing a bacterial biopreparation and a bacterial biopreparation for maintaining and/or improving microbiological biodiversity of soil while simultaneously controlling pathogens: Botrytis sp., Colletotrichum sp., Phytophthora sp., Verticillium sp. in soft fruit cultivation | |
| TW201938787A (en) | Streptomyces misionesis KHY26, cultivation method for increasing KHY26 and use for controlling plant pathogens | |
| Hassanien et al. | Multifaceted potentialities of some rhizobacteria associated with sorghum plants on their growth and development | |
| PL248034B1 (en) | Method of producing a microbiological fertilizer product and a microbiological fertilizer product for conditioning the soil and improving its biological properties while controlling the pathogens Botrytis sp., Colletotrichum sp., Phytophthora sp., Verticillium sp. in soft fruit cultivation | |
| Torres-Castillo et al. | Antagonistic rhizospheric Bacillus spp. against Nocardia spp. causing ‘false Broomrape’in Nicotiana tabacum (L.) | |
| Meriem et al. | Effect of abiotic factors on the Sinozhizobium sp growth isolated from Medicago sativa cultivated on northeastern Algeria soils and the selection of the highly tolerant strains |