Получение фосфоробактерина

Если запасы азота практически безграничны и возобновляются благодаря микробиологической азотфиксации, то резервы фосфора весьма умеренны и быстро истощаются. Поскольку последний не име­ет газовых форм, его биогеохимический круговорот носит неблаго­приятный характер: этот элемент в значительной степени необратимо вымывается в Мировой океан. Кроме того, усвояемость фосфорных удобрений более чем в два раза ниже усвояемости азотных. Поэтому очень актуальными становятся исследования микробиологической трансформации фосфора в почве, где имеются микроорганизмы, спо­собные при наличии органического вещества высвобождать ортофос-фат из труднодоступных растениям соединений с кальцием, железом и алюминием: Radiobacter, Aspergillus. Ион фосфата настолько быст­ро связывается в почве, что полезное применение этих микроорганиз­мов может иметь реальное значение только в пределах ризосфериой зоны, где существует градиент движения питательных веществ из по­чвы в корень, а также достаточно доступного органического вещества для активной жизнедеятельности микрофлоры.

Большой вклад в снабжение растения доступным фосфором вно­сят эндомикоризные грибы (облигатные симбионты). Они развивают­ся внутри тканей и клеток корня и не растут на искусственных пита­тельных средах. Одна из их особенностей — отсутствие специфично­сти относительно растения-хозяина. Кроме того, эндомикоризные гри­бы резко усиливают поглощение из почвы не только фосфора, но и азота, калия, кальция, натрия, магния, железа, марганца, меди, бора, цин­ка, серы и других элементов.

Наиболее широко распространена везикулярно-арбускулярная форма эидомикориз. Грибы, образующие микоризу этого типа, отно­сятся к семейству Endogonaceae — роды Glomus, Gigaspora, Acaulospora, Sclerocystic. Проникая в корень, эидофиты образуют в нем хорошо развитый несептированный мицелий с гифами толщиной 8 — 12 мм и характерными внутренними структурами.

Арбускулы образуются в клетках растения-хозяина в результате дихотомического деления гиф и по виду напоминают маленькие де­ревца. Везикулы — сферические или овальные вздутия в середине или на концах гиф. На поверхности корня формируется наружный мицелий с гифами, на концах которых образуются крупные покоящи­еся споры. Именно за его счет значительно увеличивается поглощаю­щая поверхность корневой системы, растения получают питательные вещества далеко за пределами зоны действия корневых волосков. Этоособенно важно при усвоении малоподвижных, слабодиффундирую-щих в почве ионов, главным образом фосфатов. Кроме того, в луго­вом разнотравье эти грибы могут образовывать микоризные мостики между корнями растений разных систематических групп, что позво­ляет обмениваться разнообразными веществами и продуктами.

\ Эидомикоризиые грибы поглощают из почвенного раствора фос-ат, который перемещается по гифам в виде полифосфатиых гранул локализуется в арбускулах. После их разрушения ферментами расте­ний доступный фосфор высвобождается в ткани корня.

В настоящее время эидомикоризные грибы применяются преиму-ественпо в видедючвенно-кормовых смесей, содержащих определеи-ую культуру эидофита. Использование такого инокулюма возможно только на весьма ограниченных площадях, например, для восстаиов-еиия плодородия при биологической рекультивации нарушенных мель. При этом улучшаются минеральное питание, приживаемость растений и урожайность.

Существует и другой препарат, также носящий название фосфоро-бактерин, который представляет собой бактериальное удобрение, со­держащее споры микроорганизма Bacillus megaterium var. phosphati­cum. Однородный порошок светло-серого или желтоватого цвета. Бак­терии обладают способностью превращать сложные фосфороргани-ческие соединения (нуклеиновые кислоты, иуклеопротеиды и др.) и трудноусвояемые минеральные фосфаты (пирофосфаты, полифосфа­ты) в доступную для растений форму. Кроме того, бактерии выраба­тывают биологически активные вещества (тиамин, пиридоксии, био-тин, пантотеновую и никотиновую кислоты, витамин В|₂ и др.), стиму­лирующие рост растения, особенно на ранних стадиях его развития.

Фосфоробактерин не заменяет фосфорные удобрения и не дей­ствует без них. Относится к числу препаратов, обладающих стимули­рующим эффектом.

По морфологическим признакам Вас. megaterium var. phosphaticum представляет собой мелкие, грамположительные, аэробные спорообра-зующие палочки размером (1,8 •*■ 2,0) х (5 ■*- 6) мкм. Клетки содер­жат значительное количество соединений фосфора. В ранней стадии развития это подвижные одиночные палочки, которые в процессе ро­ста утрачивают свою подвижность, а при старении образуют эндоспо­ры размером 0,7 х 1,2 мкм, локализующиеся в одном из концов клет­ки.

Поскольку используемый микроорганизм — спорообразующая культура, технология выращивания микробных клеток сводится к получению спор. Однако производство фосфоробактерина в целом мало отличается от получения сухого нитрагина и азотобактерина.

Технология получения фосфоробактерина. Культуру Вас. mega­terium var. phosphaticum на всех стадиях производственного культи­вирования выращивают глубинным способом. Ее получают в фермен­тере в строго асептических условиях при постоянном перемешивании и принудительной аэрации до стадии образования спор. Основные параметры проведения процесса: температура — 28 — 30 °С, рН сре­ды — 6,5 — 7,5, длительность культивирования — 1,5 — 2 сут. При выращивании на 1-й среде титр клеток в готовой культуральной жид­кости составляет 2,7 — 3 млрд спор в 1 мл, на 2-й — 4,3 млрд в 1 мл.

Полученную в ходе культивирования биомассу клеток отделяют
центрифугированием и выдерживают в распылительной сушилке при
65 — 75 °С до остаточной влажности 2 — 3 %. Высушенные споры
смешивают с наполнителем (каолином). Приготовленный таким о >-
разом готовый препарат должен содержать в 1 г не менее 8 млрд клз-
ток. Его расфасовывают по 50 — 500 г во влагонепроницаемые паке|-
ты и герметизируют. /

В отличие от нитрагина и азотобактерина фосфоробактерин обла­дает большей устойчивостью при хранении. Потеря жизнеспособност^ клеток после 1 года хранения не превышает 20 %.

Этот препарат рекомендуют применять па черноземных почвах \ которые содержат наиболее значительное количество фосфороргани-ческих соединений. Он необходим для повышения урожайности зер­новых, картофеля, сахарной свеклы и других сельскохозяйственных растений.

При внесении фосфоробактерипа в почву семена растений обра­батывают механизированным способом в машинах для сухого про­травливания семян смесью перпарата с наполнителем (глиной, поч­вой или просеянной золой) в соотношении 1: 40. На одну гектарную порцию семян требуется 5 г препарата и 200 г наполнителя. Клубни картофеля равномерно увлажняют суспензией спор, приготовленной из расчета 15 г препарата на 15 л воды. Это количество расходуется на одну гектарную норму посадочного материала. Применение фос-форобактерина повышает урожайность на 10