Improvement of the phytosanitary condition and productivity of potatoes under the influence of promising strains of bacteria of the genus Bacillus

 Relevance. Chemical pesticides are currently used to protect potatoes from diseases. Their main advantage is efficiency, mass scale and speed. The main disadvantage is the dangerous to human life and warm-blooded animals toxic effect, as well as the death of beneficial insects (bees, bumblebees) pollinating plants. In addition, most harmful bacteria and fungi develop resistance to chemicals, forcing manufacturers to create new, increasingly toxic drugs. To solve this problem, it is of paramount importance to improve the technology of potato cultivation in the direction of its biologization, that is, the search for biological agents, the creation and use of biological agents on their basis for protecting potatoes and obtaining environmentally friendly products.

Methods. The aim of the study was to evaluate the growth-stimulating and antifungal action of bacteria of the genus Bacillus on potatoes of the Tuleyevsky variety. The results of field experiments are presented for the period 2019–2020. The experiments were conducted in the Novosibirsk region, g, Novosibirsk, UPH “Garden of Michurintsev” of the Novosibirsk State Agrarian University. To improve morphometric parameters and reduce the prevalence of rhizoctonia, potato tubers were treated with strains of the
bacterium of the genus Bacillus: B. thuringiensis ssp. morrisoni; B. thuringiensis ssp. dacota; B. subtilis; B. liheniformis. Phytosporin-M, P (B. subtilis strain 26 D) was used as a reference.

Results. The best results (on average for 2 years) were seen in the variant using the B. subtilis strain, which provided an increase in plant biomass by 1.7 (2019) and 1.2 (2020) times and the number of stolons by 43% compared to the control variant. The use of the strain B. thuringiensis spp. dacota in 2019 provided an increase in the length of the ground part by 10%, by 1.2 times-the number of stems and by 1.6 times — stolons. The prevalence of the causative agent of the black scab in all periods of accounting decreased by 1.7–3.7 times compared to the control in variant B. subtilis, and on the 10th week of accounting — in 3.5 (2019) — 2.6 (2020) times relative to the  standard. The use of bacterial strains allowed us to achieve a higher quality and higher yield compared to the control version and the standard. When using strains of B. thuringiensis ssp. morrisoni and B. thuringiensis ssp. dacota in 2019, the yield increased by 1.4 and 1.5 times, respectively, and in 2020, with the strains of B. subtilis and B. thuringiensis ssp. morrisoni — by 1.2 and 1.3 times respectively. 

1. Пилипова Ю. В., Шалдяева Е. М. Мониторинг вредных организмов как основа фитосанитарной оптимизации агроэкосистем картофеля // Инновации и продовольственная безопасность. – 2019. – №. 1. – С. 42-50.

2. Новикова И.И. Полифункциональные биопрепараты для фитосанитарной оптимизации агроэкосистем в биологическом земледелии // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства, 2019. № 2(99). – С. 183-194.

3. Tsvetkova, V. P., Shternshis M. V., Shatalova E. I., Bakhvalov S.A., Maslennikova V.S., Grishechkina V.S. Polyfunctional Properties of the Entomopathogenic Bacterium in Protecting Potato in Western Siberia //Biosciences Biotechnology Research Asia. – 2016, Vol. – 13(1). – Р. 9-15

4. Цветкова В. П. Штерншис М. В., Бахвалов С. А. Влияние энтомопатогенной бактерии Bacillus thuringiensis на колорадского жука и ризоктониоз картофеля в условиях Новосибирской области // Аграрная наука – сельскохозяйственному производству Сибири, Монголии, Казахстана и Болгарии, Часть I, 2014. –– С. 146-147.

5. Alori E. T., Babalola O. O. Microbial inoculants for improving crop quality and human health in Africa // Frontiers in microbiology. – 2018. – V. 9. – P. 2213.

6. Khan N., Bano A. M. D., Babar A. Impacts of plant growth promoters and plant growth regulators on rainfed agriculture // PloS one. – 2020. – V. 15.– P. 32.

7. Феоктистова Н. В., Марданова А.М., Хадиева Г.Ф., Шарипова М.Р. Ризосферные бактерии //Ученые записки Казанского университета. Серия Естественные науки. – 2016. – Т. 158. – №. 2.

8. Штерншис М. В., Беляев А. А., Цветкова В. П., Шпатова Т. В., Леляк А. А., Бахвалов С. А. Биопрепараты на основе бактерий рода Bacillus для управления здоровьем растений / монография // Новосибирск: изд-во СО РАН. – 2016. – С. 284.

9. Леляк А. А. Штерншис М. В. Антагонистический потенциал сибирских штаммов Bacillus spp. в отношении возбудителей болезней животных и растений // Вестник Томского государственного университета. Биология. – 2014. – №. 1 (26). – С. 42-51.

10. Singh R. P., Jha P. N. A halotolerant bacterium Bacillus licheniformis HSW-16 augments induced systemic tolerance to salt stress in wheat plant (Triticum aestivum) // Frontiers in plant science. – 2016. – V. 7. – P. 1890.

11. Шпатова Т. В., Штерншис М.В., Асатурова А.М., А.И. Хомяк Штаммы Bacillus thuringiensis с энтомопатогенными и антифунгальными свойствами // Биологическая защита растений – основа стабилизации агроэкосистем, выпуск 10, 2018.

12. – С. 310.

13. Калмыкова Г. В., Горобей И. М., Осипова Г. М. Перспективы использования Bacillus thuringiensis как биологического агента защиты растений // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. – 2016. – №. 4. – С. 12-19.

14. Каменек Л. К., Сатарова Т. А., Каменек Д. В., Терпиловский М. А. Антифунгальное действие ç- эндотоксина Bacillus thuringiensis в отношении возбудителя фитофтороза картофеля в полевых условиях и при хранении // Сельскохозяйственная биология. – 2011. – №. 1. – С. 112-117.

15. Бахвалов С. А. Цветкова В. П., Шпатова Т. В., Штерншис М. В., Гришечкина С. Д. Экологические взаимоотношения в системе: энтомопатогенная бактерия Bacillus thuringiensis-фитопатогенный гриб Rhizoctonia solani-растение-хозяин Solanum tuberosum // Сибирский экологический журнал. – 2015. – Т. 22. – №. 4. – С. 643-650.

16. Backer R. et al. Plant growth-promoting rhizobacteria: context, mechanisms of action, and roadmap to commercialization of biostimulants for sustainable agriculture //Frontiers in plant science. – 2018. – V. 9. – P. 1473.

17. Горобей И.М., Калмыкова Г.В., Давыдова Н.В., Андреева И.В. Штаммы Bacillus thuringiensis с ростостимулирующей и фунгицидной активностью // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. 2018. – Т. 48. – № 6. – С. 5–12. DOI:10.26898/0370-8799-2018-6-1

18. Доспехов Б. А. Методика полевого опыта. 5-е изд., доп. и перераб //М.: Книга по требованию. – 2012. – С. 350.

19. Зинченко В.А. Химическая защита растений: средства, технология и экологическая безопасность. – М.: «КолосС», 2012. 127 с.

20. Frank J. A. et al. Comparison of tuberborne and soilborne inoculum in the Rhizoctonia disease of potato // Phytopathology. – 1980. – V. 70. – №. 5. – P. 1-53.

21. Шалдяева Е. М., Пилипова Ю. В. Ризоктониоз картофеля: склероциальный индекс // Защита и карантин растений. – 1999. – Т. 5. – С. 16-17.

22. Сорокин О. Д. Прикладная статистика на компьютере. 2-е изд. Новосибирск: РПО СО РАСХН, 2012. 282 с.