Генетическая технология конструирования искусственных консорциумов микроорганизмов для создания биопрепаратов в растениеводстве

Проведено полногеномное секвенирование перспективных выделенных микроорганизмов. Анализ геномов выявил у наиболее перспективных штаммов наличие генетических систем необходимых для эффективной колонизации растений, а также маркеры резистентности к антимикробным веществам, которые могут способствовать совместимости данных штаммов в консорциумах. Взаимодействие культурных растений с наиболее перспективными штаммами исследовали с помощью транскриптомного анализа. Было показано, что бактерии Bacillus mojavensis АОП29, Stenotrophomonas rhizophila АОП9, Pseudomonas migulae, Pseudomonas brenneri КОП35, а также их консорциум не вызывает активации врожденного иммунитета растений и могут быть использованы в качестве колонизирующих микроорганизмов растений пшеницы. Кроме того, предложены панели генов, которые могут указать на активацию экспрессии генов врожденного иммунитета и маркеров стресса растений. Были получены последовательности геномов непатогенных штаммов, выделенных из энтомопатогенных нематод. Анализ геномов показал отсутсвие генов, ответственных за синтез токсичных вторичных метаболитов, что очевидно определяет возможность их поддержания на нематодах. Данные штаммы относятся к видам, которые могут быть использованы в качестве векторов для создания узконаправленных биоинсектицидов на принципе РНК-интерференции. Были получены ДНК-конструкции для экспрессии индукторов РНК-интерференции, специфичных против генов GAPDH вредителей сельскохозяйственных растений - блошка крестоцветная Phyllotreta cruciferae, хлебные блошки Phyllotreta vittula и Chaetonema aridula, капустная моль Plutella xylostella.актуальных вредителей сельскохозяйственных растений, данные плазмиды были трансформированы в отобранные штаммы. Проведена оценка эффективности пробиотического действия наработанных образцов кандидатных пробиотических препаратов на модели цыплят - бройлеров. Применения кандидатного пробиотического препарата на основе Bacillus licheniformis H2 и Bacillus velezensis 26.3 в кормосмеси с травяной мукой способствовало увеличению среднесуточных приростов живой массы цыплят-бройлеров. Оценка эффективности пробиотического действия кандидатных пробиотических препаратов также провели на модели кур-несушек. Было показано что добавки кандидатных пробиотиков 1) Pediococcus acidilactici ML96, Lactobacillus paracasei 4428, Lactobacillus fermentum 2325, Bacillus licheniformis H2, и 2) Bacillus licheniformis H2 и Bacillus velezensis 26.3 в корма вместе с травяной мукой увеличивали массу и качество яиц без снижения яйценоскости. Для полевых испытаний в лабораторных условиях были приготовлены биопрепараты на основе перспективых штаммов: Stenotrophomonas rhizophila АОП9, Pseudomonas migulae КОП88, Bacillus mojavensis АОП29, Paenibacillus pabuli АЯ53, Priestia megaterium АЯ140, Pseudomonas koreensis КЯ2, Pseudomonas moraviensis КЯ10. Консорциум из дикорастущих растений камыша, подорожника и полыни: Bacillus pumilus КМ24, Bacillus altitudinis АНМ79, Pseudomonas synxantha АНМ107, Arthrobacter nicotinovorans АНМ109. Разработана лабораторная технология получения биопрепаратов, включающая среды и условия культивирования. На основе эндофитных штаммов разработаны биопрепараты и технологии применения полученных биопрепаратов на разных сельскохозяйственных культурах: яровая пшеница, горох, подсолнечник и кукуруза. Предложена методика применения биопрепаратов. Разработана методика (генетическая технология) поэтапного отбора, которая сокращает сроки работ по выделению агентов биологической защиты растений, без потери качества выделяемых штаммов. Метод совмещения штаммов, который также предложен, позволяет получить консорциумы, эффективность которых была экспериментально доказана в модельных системах и в полевых экспериментах. Предложены модельные системы для оценки защитного эффекта агента биозащиты растений на основе системы ячмень-Fusarium culmorum, лук посевной/смесь штаммов Fusarium. Обе системы были тестированы для определения влияния отдельных штаммов и их консорциумов. Испытания показали эффективность как обеих систем лабораторного тестирования, так и эффективностиь тестированных штаммов в защите растений. Из ризосферы и филопланы дикорастущих растений зверобоя, душицы, подорожника и рогоза широколистного было выделено 216 бактериальных штаммов, была произведена их фенотипическая характеристика и анализ биосовместимости штаммов с наиболее перспективными профилями экзоферментов, фиксацией азота, солюбилизации фосфатов, синтеза ИУК и антагонистическими способностями. По результатам экспериментов предложено четыре консорциума штаммов, совместимых между собой. Испытания четырех консорциумов ризобактерий были проведены на яровой и озимой пшенице, были выявлены варианты, увеличивающие урожай и снижающие заражение фитопатогенными грибами.