ВПЛИВ БАКТЕРІЙ BACILLUS SUBTILIS НА СТАН І АКТИВНІСТЬ ФОТОСИНТЕТИЧНОГО АПАРАТУ РОСЛИН ПШЕНИЦІ ОЗИМОЇ (TRITICUM AESTIVUM L.)
Objective. To assess the performance of individual strains of Bacillus subtilis and the efficiency of their action on the condition and activity of the photosynthetic system of juvenile winter wheat plants (Triticum aestivum L.). Methods. Microbiological, instrumental (microscopic), biophysical (det...
Saved in:
| Date: | 2022 |
|---|---|
| Author Affiliations: |
|
| Keywords: | keywords |
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Institute of Agrocultural Microbiology and Agro-industrial Manufacture of NAAS of Ukraine
2022
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://smic.in.ua/index.php/journal/article/view/500 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Agriciltural microbiology |
| Download file: |
|
Institution
Agriciltural microbiology| _version_ | 1871466297019072512 |
|---|---|
| author | Гончар, А. М. Патика, М. В. |
| author_facet | Гончар, А. М. Патика, М. В. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "А. М. Гончар",
"institution": "Національний університет біоресурсів і природокористування України"
},
{
"author": "М. В. Патика",
"institution": "Національний університет біоресурсів і природокористування України"
}
] |
| author_sort | Гончар, А. М. |
| baseUrl_str | https://smic.in.ua/index.php/journal/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-07-22T10:10:51Z |
| description | Objective. To assess the performance of individual strains of Bacillus subtilis and the efficiency of their action on the condition and activity of the photosynthetic system of juvenile winter wheat plants (Triticum aestivum L.). Methods. Microbiological, instrumental (microscopic), biophysical (determination of photochemical activity of winter wheat sprouts in model conditions of the induction of chlorophyll fluorescence). Results. The technological stability of B. subtilis H38, H40 and H45 strains was shown both during fermentation (formation of viable spore titre in the range of 1.9‒2.4 billion/mL) and during storage of bacterial suspensions (BS) for 60 days (1.8‒2.3 billion spores/mL). Analysis of the influence of B. subtilis H38, H40, H45 on the activity of the photosynthetic system of winter wheat (Triticum aestivum L.) plants revealed a high informative value of induced changes in chlorophyll fluorescence (ICF), which was recorded in the structural organization of chloroplasts of wheat sprouts at the initial, maximum, and stationary levels of fluorescence and viability index (Rfd after 1:50 dilution of BS of B. subtilis strains is 1.56–1.69; Rfd after 1:100 dilution corresponds to the normal quantum efficiency of photosynthesis in the range of 1.20‒1.40). Conclusion. The studied strains of B. subtilis are characterized by high performance (a significant number of spores are formed during the cultivation of bacteria; their number remains relatively stable during a 60-day research period), which implies the possibility of their successful use in production and the possibility of long-term storage of preparations based on them. The prospective use of the evaluated strains for the intensification of the photochemical activity of winter wheat (Triticum aestivum L.) plants in the process of ontogenesis has been proven. This means scientific and practical importance for ecological monitoring, assessment of plant resistance, and the introduction of biological agents in the technology of growing agricultural crops. |
| doi_str_mv | 10.35868/1997-3004.36.28-35 |
| first_indexed | 2025-07-17T12:26:41Z |
| format | Article |
| fulltext |
28
Сільськогосподарська мікробіологія. 2022. Вип. 36. С. 28–35.
ISSN 1997-3004
https://doi.org/10.35868/1997-3004.36.28-35
УДК 579.64:631.932
ВПЛИВ БАКТЕРІЙ BACILLUS SUBTILIS НА СТАН
І АКТИВНІСТЬ ФОТОСИНТЕТИЧНОГО АПАРАТУ
РОСЛИН ПШЕНИЦІ ОЗИМОЇ (TRITICUM AESTIVUM L.)
А. М. Гончар, М. В. Патика
Національний університет біоресурсів і природокористування України
вул. Героїв Оборони, 13, корп. 4; м. Київ, 03041, Україна; e-mail: byasya40@gmail.com
Мета. Оцінити технологічність окремих штамів Bacillus subtilis та ефективність їх-
ньої дії на стан і активність фотосинтетичного апарату ювенільних рослин пшениці озимої
(Triticum aestivum L.). Методи. Мікробіологічні, інструментальні (мікроскопічні), біофізичні
(визначення фотохімічної активності паростків пшениці озимої в модельних умовах, індукції
флуоресценції хлорофілу). Результати. Показано технологічну стабільність штамів B. sub-
tilis Н38, Н40 і Н45 як під час ферментації (формування титру життєздатних спор в діа-
пазоні 1,9‒2,4 млрд/мл), так і за зберігання бактеріальних суспензій (БС) протягом 60 діб
(1,8‒2,3 млрд спор/мл). Аналіз впливу інокуляції B. subtilis Н38, Н40, Н45 на активність фо-
тосинтетичного апарату рослин пшениці озимої (Triticum aestivum L.) виявив високу інфор-
мативність індукційних змін флуоресценції хлорофілу (ІФХ), що зафіксовано в структурній
організації хлоропластів паростків пшениці на початковому, максимальному, стаціонарно-
му рівнях флуоресценції та індексу життєздатності (Rfd за розведення БС штамів B. subtilis
1:50 становить 1,56–1,69; Rfd за розведення 1:100 відповідає нормальній квантовій ефектив-
ності фотосинтезу в межах 1,20‒1,40). Висновки. Досліджені штами B. subtilis характе-
ризуються високою технологічністю (в процесі культивування бактерій утворюється знач-
на кількість спор; їх кількість залишається порівняно стабільною протягом періоду дослід-
жень — 60 діб), що передбачає можливість успішного їх використання у виробництві і
можливість тривалого зберігання препаратів на їх основі. Доведено перспективність вико-
ристання досліджених штамів для інтенсифікації фотохімічної активності рослин пшениці
озимої (Triticum aestivum L.) в процесі онтогенезу, що має науково-практичне значення для
екологічного моніторингу, оцінки стійкості рослин та впровадження біологічних засобів у
технології вирощування сільськогосподарських культур.
Ключові слова: Bacillus subtilis, технологічність штамів, Triticum aestivum L., індукція
флуоресценції хлорофілу.
Вступ. Одним із стратегічних напрямів
сучасного аграрного виробництва є розробка
та впровадження інноваційних біологічних
засобів відтворення родючості ґрунту та отри-
мання якісної продукції рослинництва. Серед
таких засобів важливу роль відіграють мікро-
бні препарати поліфункціональної дії, здатні
оптимізувати метаболізм біологічних систем
у ризосфері рослин, забезпечити біопротекто-
рну дію, захист рослин від патогенів та ін.
[1‒3]. Здатність окремих ґрунтових бактерій
обмежувати вплив на рослину фітопатоген-
них організмів може бути зумовлена як висо-
кою швидкістю зайняття екологічної ніші в
ризосфері, так і біосинтезом антибіотичних
речовин та інших функціональних метаболітів.
Аналіз останніх публікацій і дослід-
жень. Особливої актуальності набувають
дослідження варіабельності властивостей бак-
терій роду Bacillus (адгезивних, рістстимуля-
торних, антагоністичних), виділених із різ-
них агроценозів, поглиблення знань в аспекті
рослинно-мікробних взаємодій (за типом ін-
дукційних трансформацій на морфологічно-
му, цитологічному, фізіолого-біохімічному,
генетичному рівнях в організмі). Так, зокре-
© А. М. Гончар, М. В. Патика, 2022
29
ма, представники Bacillus subtilis мають по-
тужну систему позаклітинної секреції білків
і не виділяють в середовище будь-яких ток-
сичних побічних продуктів метаболізму. Різ-
номанітність метаболічних процесів, генети-
чна й біохімічна варіабельність, стійкість до
літичних і травних ферментів слугують об-
ґрунтуванням використання B. subtilis у різ-
них галузях сільського господарства, проми-
словості, медицини.
Біологічні препарати на основі ґрунто-
вих агрономічно цінних мікроорганізмів ма-
ють низьку собівартість, технологічні, не-
шкідливі для людини та навколишнього се-
редовища [4; 5]. Застосування біопрепаратів
на основі ефективних штамів B. subtilis в су-
часних умовах розвитку аграрного виробни-
цтва привертає значну увагу, передусім за-
вдяки екологічності, впливу на розкриття
природного потенціалу рослинно-мікробних
систем і, в підсумку, отримання оптимальної
кількості якісної продукції рослинного похо-
дження. Отже, потреба в мікробних препара-
тах для рослинництва буде зростати щорічно
(як для вітчизняних впроваджень в інтегро-
вані технології сільського господарства, так і
на рівні застосування в фермерських органі-
чних агровиробництвах, зокрема господарс-
твах європейських країн).
Узагальнені літературні дані щодо влас-
тивостей ризосферних мікроорганізмів дають
змогу комплексно оцінити їхній рістстиму-
лювальний потенціал, регуляторний вплив
на різних етапах онтогенезу рослин, форму-
вання і функціонування мікробних популя-
цій ризосфери [6; 7]. Встановлено, що за дії
бактерій-продуцентів фітогормонів можуть
відбуватися зміни ендогенного гормонально-
го балансу рослин [8‒10]. Крім цього, по-
ліпшення ростових параметрів макрооргані-
зму, особливо в умовах стресу, можливе че-
рез вплив ґрунтових бактерій на архітектуру
кореневої системи (довжину, площу поверх-
ні, об’єм кореня) та її поглинальну здатність.
Ріст і розвиток рослин пшениці озимої
(Triticum aestivum L.) в агроценозі протягом
вегетації відбувається в умовах стресу, ви-
кликаного патогенними мікроорганізмами,
шкідниками та нестабільними гідротерміч-
ними умовами, що у відповідний спосіб мо-
же відображатися на формуванні елементів
структури врожаю, продуктивності та якості
отриманого зерна. Відомо, що одним із важ-
ливих стресових чинників для пшениці ози-
мої є перезимівля. Оцінка стану входу в зиму
рослин пшениці за допомогою вимірювання
індукції флуоресценції хлорофілу (ІФХ) —
програмного забезпечення побудови кривої
флуоресценції хлорофілу (крива Каутсько-
го) — дозволяє оцінити активність роботи
фотосистеми та зробити попередній прогноз
продуктивності за оптимального викорис-
тання наявних ресурсів. Крім цього, дослі-
дження кінетики флуоресценції надає важ-
ливу інформацію щодо характеру впливу пе-
вного фактора зовнішнього середовища на
параметри фотосинтезу. Отриману інформа-
цію можна використовувати для екологічно-
го моніторингу, а також для оцінювання
стійкості рослин.
Сьогодні показано, що бактеризація ґрун-
товими мікроорганізмами у вигляді різних
препаративних форм позитивно впливає на
біометричні показники рослин (висоту, масу,
формування кореневої системи) [11; 12].
Широкий спектр біологічно активних речо-
вин (білки, вітаміни, фітогормони, екзополі-
сахариди, низькомолекулярні сполуки — ор-
ганічні кислоти, амінокислоти) розглядають
як основні складові під час досліджень меха-
нізму дії ґрунтових мікроорганізмів на ріст і
розвиток рослин в агроценозах. Тому дослі-
дження біологічної активності бацил у ство-
ренні мікробних препаратів для рослинницт-
ва є актуальними. Як порівняти з іншими ку-
льтурами мікроорганізмів, бацилярні форми
більш стійкі до несприятливих умов навко-
лишнього середовища, що надає їм переваги
у застосуванні.
Мета роботи — оцінити технологічність
штамів B. subtilis та їхній вплив на фотосин-
тетичний апарат ювенільних рослин пшениці
озимої (Triticum aestivum L.).
Матеріали і методи. У лабораторних
дослідженнях використано перспективні
штами B. subtilis Н38, Н40, Н45, ізольовані з
філоплани і ризосфери кореневої системи
пшениці озимої та чорнозему типового [13].
Штами B. subtilis культивували на рідко-
му живильному середовищі Лурія-Берта-
ні (LB) в колбах Ерленмейєра (об’єм сере-
довища 50 мл) протягом 72 годин на орбі-
тальному шейкері-інкубаторі за температур-
ного режиму +30 °С, базуючись на загально-
прийнятих методах у мікробіології [14; 15].
Титр колонієутворювальних одиниць (КУО)
ISSN 1997-3004 Сільськогосподарська мікробіологія. 2022. Вип. 36.
30
у бактеріальних суспензіях (БС) визначали
шляхом глибинного посіву в агаризоване се-
редовище LB, а також прямим мікроскопію-
ванням за допомогою камери Горяєва. Ана-
ліз впливу БС штамів B. subtilis на фотосин-
тетичний апарат рослин пшениці досліджено
за використання водних розведень 1:50 та
1:100.
Для модельного досліду насіння пшени-
ці озимої (Triticum aestivum L.) пророщували
рулонним методом. Використовували два
шари зволоженого фільтрувального паперу у
вигляді стрічок розміром 10 × 55 см, на які
розкладали насіння зародками донизу в одну
лінію з інтервалом до 1 см і на відстані 2 см
від краю (по 70 шт. в один ряд). Розкладене
на папері насіння накривали зволоженими
стрічками фільтрувального паперу й полі-
етилену такого ж розміру та не туго скручу-
вали в рулон. Загорнуті рулони ставили вер-
тикально в склянки з водними розведеннями
БС B. subtilis та розташовували в термостаті
за температури +25 °С (ДСТУ 4138-2002).
Здійснювали контроль рівня води у склян-
ках, не допускаючи підсихання. У контроль-
ному варіанті використовували воду. Лабо-
раторний дослід проведено за такою схемою:
1 — без бактеризації (контроль); 2–7 — об-
робка БС штамів B. subtilis Н38, Н40 та Н45
(2,0·107 клітин/насінину).
У роботі використано інструментальні
мікроскопічні методи (мікроскоп Sigeta МВ-
130 40х-1600х LED з імерсійним об’єктивом
90х).
Фотохімічну активність паростків пше-
ниці озимої визначали за стандартною мето-
дикою — біофізичним методом індукції флу-
оресценції хлорофілу (ІФХ) портативним
хронофлоурометром «Флоратест», розробле-
ним Інститутом кібернетики імені В. М. Глу-
шкова НАН України [16]. Тест-зразки роз-
ташовували між пластинами виносного оп-
тичного сенсора приладу та впродовж 4 хви-
лин реєстрували зміни флуоресценції хлоро-
філу з відповідним відображенням графіку
отриманих даних. Спектральний діапазон ви-
мірювання інтенсивності флуоресценції —
від 670 до 800 нм. Темнова адаптація тест-
рослин перед вимірюваннями становила 10
хвилин. Повторність вимірювань у кожному
варіанті — триразова. Отримані дані опра-
цьовано за допомогою програмного забезпе-
чення «Флоратест» (індукційна крива у від-
носних одиницях еталона флуоресценції).
Для проведення досліджень стану фото-
синтетичного апарату рослин використано
такі показники: F0 — початковий «фоновий»
рівень індукції флуоресценції, Fpl — рівень
флуоресценції — «плато», Fmax — максима-
льне значення флуоресценції, Fst — стаціо-
нарний рівень флуоресценції після світлової
адаптації листа рослини; а також комплекс
індексних показників: К1 — індикаторний
показник впливу екзогенних факторів (ефект
світлової фази фотосинтезу, (Fmах – F0) / Fmах),
К2 — коефіцієнт індукції флуоресценції, ін-
декс життєздатності (коефіцієнт спаду флуо-
ресценції), що розраховувався за формулою
Rfd = (Fmах – F0) / Fst, та «фотохімічне гасін-
ня», QP = (Fmах – Fst) / (Fmах – F0) [17].
Статистичну обробку експерименталь-
них даних виконували за використання про-
грам Statistica 8.0, MS Excel.
Результати та їх обговорення. Резуль-
тати дослідження життєздатності штамів
B. subtilis Н38, Н40, Н45 та активності спо-
роутворення в рідкому живильному сере-
довищі LB за глибинного культивування
протягом трьох діб показали позитивну ди-
наміку формування спор та стабільність ви-
хідного титру після 60 діб зберігання за тем-
ператури не вище ніж 18–20 °С. Досліджувані
штами B. subtilis характеризувались актив-
ним формуванням спор (1,89–2,43 млрд/мл) в
інтервалі рН ферментаційного середовища
від 6,0 до 8,0 (табл. 1).
Динаміка зберігання титру спор у БС
B. subtilis протягом 60 діб демонструє стабі-
льні показники в межах оптимальних іно-
куляційних навантажень, зокрема не менше
ніж 1,5 млрд спор/мл. Отже, попередньо під-
тверджено технологічність штамів B. subtilis
Н38, Н40 і Н45 для отримання бактеріальних
суспензій із високим вмістом спор.
Оцінка функціонального стану тест-рос-
лин за аналізом змін індукції флуоресценції
хлорофілу (ІФХ), що являє собою процес ре-
емісії світла та характеризується чутливістю
до змін у фотосинтезі, дозволила визначити
вплив БС B. subtilis Н38, Н40, Н45 за різних
розведень на окремі показники та коефіцієнти
перебігу світлових фаз фотосинтезу, а також
ефективність фотохімічних процесів. Так, у
модельних умовах вплив суспензій B. subtilis
Н38, Н40, Н45 забезпечував у рослин різні за
інтенсивністю та спрямованістю ІФХ (рис. 1).
ISSN 1997-3004 Сільськогосподарська мікробіологія. 2022. Вип. 36.
31
Таблиця 1. Аналіз технологічності штамів B. subtilis за ферментації та зберігання
культуральної рідини (лабораторні досліди)
Штами
Вихідний
технологічний стан
(титр спор через
72 години), млрд/мл
рН
Титр спор після зберігання
за кімнатної температури,
млрд/мл
24 год. 48 год. 72 год. 20 діб 40 діб 60 діб
B. subtilis Н38 1,89 6,2 7,0 7,6 1,86 1,83 1,81
B. subtilis Н40 2,27 6,0 7,5 8,0 2,25 2,22 2,20
B. subtilis Н45 2,43 6,0 7,2 7,8 2,40 2,35 2,33
Паростки Triticum aestivum L.
Ін
те
нс
ив
ні
ст
ь
фл
уо
ре
сц
ен
ці
ї,
ві
дн
. о
д.
Контроль
(без бактеризації)
Розведення 1:50:
БС B. subtilis Н38
БС B. subtilis Н40
БС B. subtilis Н45
Розведення 1:100:
БС B. subtilis Н38
БС B. subtilis Н40
БС B. subtilis Н45
Момент відліку
Рис. 1. Визначення інтенсивності флуоресценції хлорофілу (ІФХ) у паростках пшениці
озимої під впливом БС штамів B. subtilis (індукційна крива)
Для паростків пшениці озимої спостері-
гали незначні коливання «фонового» рівня
індукції флуоресценції, зафіксовані у межах
736‒944 відносних одиниць еталону флуо-
ресценції (світлофільтр ОС-14). У варіантах
зі штамами B. subtilis Н40 та B. subtilis Н45
цей показник збільшувався, як порівняти з
B. subtilis Н38, на 8,0‒13,2 % (за розведення
БС 1:50), а також на 3,5‒6,8 % (за розведення
БС 1:100) (табл. 2).
Оскільки показник F0 залежить від втрат
енергії збудження під час її міграції по піг-
ментній матриці світлозбиральних комплек-
сів, то за отриманими показниками вимірю-
вань спостерігається тенденція до збільшен-
ня кількості хлорофілів, не активних за фо-
тосинтетичного переносу енергії на реакцій-
ні центри. У контрольному варіанті показник
F0 має найменше значення, що свідчить про
відповідне зменшення втрати енергії під час
її міграції.
Отже, отримані результати свідчать, що за
використання суспензій B. subtilis відбуваєть-
ся більш ефективне використання поглинуто-
го світла паростками тест-рослин пшениці та
зменшення цієї ефективності без бактеризації.
Для тест-рослин пшениці озимої найви-
щий рівень флуоресценції хлорофілу а змі-
нювався в досліді в діапазоні 2064‒2624 від-
носних одиниць. Значне зменшення цього
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
ISSN 1997-3004 Сільськогосподарська мікробіологія. 2022. Вип. 36.
32
Таблиця 2. Параметри ІФХ пшениці озимої за впливу B. subtilis (модельний дослід)
Варіанти досліду
Показники світлової індукції, λ = 680 нм
F0 Fpl Fmax Fst
Fmах – F0
(F варіабельна)
К1 Rfd
Без бактеризації
(контроль) 656 1232 2064 928 1408 0,68 1,52
Розведення БС 1:50
B. subtilis Н38 736 1312 2288 960 1552 0,68 1,62
B. subtilis Н40 800 1272 2344 992 1544 0,66 1,56
B. subtilis Н45 848 1504 2608 1040 1760 0,67 1,69
Розведення БС 1:100
B. subtilis Н38 880 1280 2208 1104 1328 0,60 1,20
B. subtilis Н40 912 1312 2360 1152 1448 0,61 1,26
B. subtilis Н45 944 1248 2624 1200 1680 0,64 1,40
показника (Fmax), як порівняти з умовами
інокуляції мікробними агентами, можна по-
в’язувати з модифікаціями в структурі та
кількості хлоропластів. У дослідженнях ви-
явлено, що параметр К1 як частка хлорофі-
лів, що беруть участь у фотосинтезі, не пере-
вищує 0,60‒0,68, що свідчить про ефектив-
ність світлової фази процесу (високу частку
активних хлорофілів, незалежно від умов се-
редовища, субстрату за вегетації рослин).
Водночас індекс життєздатності Rfd у всіх
досліджуваних варіантах входить у нормаль-
ну квантову ефективність фотосинтезу (тоб-
то Rfd ≥ 1,50‒2,50). Отже, за результатами
проведених досліджень з тест-рослинами
пшениці озимої (Triticum aestivum L.) вста-
новлено варіабельність показників інтенсив-
ності флуоресценції хлорофілу за викорис-
тання розведень суспензій перспективних
штамів B. subtilis. За побудованими індук-
ційними кривими флуоресценції хлорофілу
(ІФХ) у дослідних рослинах пшениці про-
слідковується ідентичність форм графіків за
варіантами бактеризації B. subtilis Н38, Н40,
Н45.
Висновки. Виявлено стабільну техноло-
гічність штамів B. subtilis Н38, Н40, Н45 як
за глибинного культивування в рідкому се-
редовищі LB (титр спор від 1,89 до 2,43
млрд/мл), так і під час подальшого зберіган-
ня бактеріальних суспензій упродовж 60 діб
у температурному діапазоні 18‒20 °С (титр
спор стабільний у межах 1,81‒2,33 млрд/мл
відповідно).
Проведені дослідження дозволили оці-
нити вплив B. subtilis на фотосинтетичний
апарат тест-рослин пшениці озимої (Triticum
aestivum L.) в лабораторних умовах, а також
виявити високу інформативність як індук-
ційних змін флуоресценції хлорофілу (ІФХ)
у структурній організації хлоропластів па-
ростків пшениці за комплексом параметрів,
зокрема на початковому, максимальному, ста-
ціонарному рівнях флуоресценції, так і індек-
су життєздатності. У варіантах з бактериза-
цією B. subtilis за різних розведень суспензій
встановлено ефективність фотосинтезу в оп-
тимальних межах (індекс життєздатності Rfd
відповідає нормальним показникам кванто-
вої ефективності фотосинтезу (≥ 1,50‒2,50)).
Отже, досліджені штами B. subtilis продемонс-
трували активізацію використання поглину-
того світла паростками тест-рослин пшениці
в модельних умовах та перспективність їх
використання в подальших дослідженнях
ефективності бактеризації.
ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
1. Гадзало Я. М., Патика Н. В., Заришняк А. С.
Агробиология ризосферы растений: монография.
К. : Аграрна наука, 2015. 386 с.
2. Волкогон В. В., Надкернична О. В., Ток-
макова Л. М., Мельничук Т. М., Чайковська Л. О.
Експериментальна ґрунтова мікробіологія : мо-
нографія / за наук. ред. В. В. Волкогона. К. : Аг-
рарна наука, 2010. 464 с.
3. Olanrewaju O. S., Glick B. R., Babalola O. O.
Mechanisms of action of plant growth promoting
bacteria. World Journal of Microbiology and Bio-
ISSN 1997-3004 Сільськогосподарська мікробіологія. 2022. Вип. 36.
33
technology. 2017. Vol. 33, № 11. P. 197–204. https://
doi.org/10.1007/s11274-017-2364-9
4. Гадзало Я. М., Патика М. В., Зариш-
няк А. С., Патика Т. І. Агромікробіологія з осно-
вами біотехнології: монографія. К. : Аграрна на-
ука, 2019. 204 с.
5. Патика Т. І., Лісовий М. М., Патика М. В.,
Колодяжний О. Ю. Біоценотичні підходи при
використанні ентомопатогенних бактерій Bacil-
lus thuringiensis під час вегетації та в умовах збе-
рігання продукції. Мікробіологічний журнал.
2016. № 3. С. 69–77.
6. Кіроянц М., Патика Т., Патика М. Філоге-
нетичний аналіз домінантних мікроорганізмів
родів Bacillus i Phyllobacterium, ізольованих з ри-
зосфери ячменю ярого. Вісник аграрної науки.
2020. Т. 98, № 5. С. 48–53. https://doi.org/
10.31073/agrovisnyk202005-06
7. Bakker H., Berendsen R., Doornbos R., Win-
termans P., Pieterse C. The rhizosphere revisited:
Root microbiomics. Front Plant Sci. 2013. № 4.
P. 165–172. https://doi.org/10.3389/fpls.2013.00165
8. Gutierrez-Manero F. J., Ramos-Solano B.,
Probanza A., Mehouachi J., Tadeo F. R., Talon M.
The plant growth promoting rhizobacteria Bacillus
pumilus and Bacillus lichiniformis produce high
amounts of physiologically active gibberellins. Phy-
siologia Plantarum. 2008. Vol. 111, № 2. P. 206–
211. https://doi.org/10.1034/j.1399-3054.2001.1110
211.x
9. Karadeniz A., Topcuoglu S. F., Inan S. Auxin,
gibberellin, cytokinin and abscisic acid production
insome bacteria. World Journal of Microbiology &
Biotechnology. 2006. № 22. P. 1061–1064. https://
doi.org/10.1007/s11274-005-4561-1
10. Гуляєва Г. Б., Патика В. П., Токовен-
ко І. П., Патика М. В., Максін В. І., Каплунен-
ко В. Г. Фізіологічний вплив наноаквацитратів
срібла і міді на розвиток Galega orientalis у разі
застосування консорціуму мікроорганізмів і шту-
чного зараження Acholeplasma laidlawii var. Gra-
nulum. Фізіологія рослин та генетика. 2019. Т. 50,
№ 1. С. 39–45.
11. Коць С. Я., Моргун В. В., Патыка В. Ф.
Биологическая фиксация азота: бобово-ризоби-
альный симбиоз. К. : Логос. Т. 2. 523 с.
12. Коць С. Я., Воробей Н. А., Киричен-
ко О. В. Мікробіологічні препарати для сільсько-
го господарства: довідник. K. : Логос, 2016. 48 с.
13. Honchar A., Tonkha O., Patyka N., Lykho-
lat Y., Patyka T. Morphological and physiological-
biochemical variability of spore-forming bacteria
isolated from the agrocoenosis of winter wheat. Re-
gulatory Mechanisms in Biosystems. 2021. Vol. 12,
№ 4. P. 588–593. https://doi.org/10.15421/022180
14. Теппер Е. З., Шильникова В. К., Пере-
верзева Г. И. Практикум по микробиологии. M. :
Колос, 1979. 138 с.
15. Goldman E. Practical Handbook of Micro-
biology. Third Edition. Boca Raton: CRC Press,
2015. 1055 p.
16. Портативний флуорометр «Флоротест»:
настанова з експлуатації. К. : Ін-т кібернети-
ки ім. В. М. Глушкова НАН України, 2013. 24 с.
17. Романов В. О., Артеменко Д. М., Брай-
ко Ю. О., Галелюка І. Б., Імамутдінова Р. Г., Фе-
дак В. С. Сімейство портативних приладів «Фло-
ратест»: підготовка до серійного виробництва.
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2011.
№ 10. С. 85– 93.
Отримано 13.09.2022
https://doi.org/10.35868/1997-3004.36.28-35
UDC 579.64:631.932
INFLUENCE OF BACILLUS SUBTILIS ON THE CONDITION
AND ACTIVITY OF PHOTOSYNTHETIC SYSTEM
OF WINTER WHEAT (TRITICUM AESTIVUM L.) PLANTS
А. М. Honchar, М. V. Patyka
National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine, Kyiv
e-mail: byasya40@gmail.com
Objective. To assess the performance of individual strains of Bacillus subtilis and the efficien-
cy of their action on the condition and activity of the photosynthetic system of juvenile winter wheat
plants (Triticum aestivum L.). Methods. Microbiological, instrumental (microscopic), biophysical
(determination of photochemical activity of winter wheat sprouts in model conditions of the induc-
tion of chlorophyll fluorescence). Results. The technological stability of B. subtilis H38, H40 and
ISSN 1997-3004 Сільськогосподарська мікробіологія. 2022. Вип. 36.
34
H45 strains was shown both during fermentation (formation of viable spore titre in the range of
1.9‒2.4 billion/mL) and during storage of bacterial suspensions (BS) for 60 days (1.8‒2.3 billion
spores/mL). Analysis of the influence of B. subtilis H38, H40, H45 on the activity of the photosyn-
thetic system of winter wheat (Triticum aestivum L.) plants revealed a high informative value of in-
duced changes in chlorophyll fluorescence (ICF), which was recorded in the structural organiza-
tion of chloroplasts of wheat sprouts at the initial, maximum, and stationary levels of fluorescence
and viability index (Rfd after 1:50 dilution of BS of B. subtilis strains is 1.56–1.69; Rfd after 1:100
dilution corresponds to the normal quantum efficiency of photosynthesis in the range of 1.20‒1.40).
Conclusion. The studied strains of B. subtilis are characterized by high performance (a significant
number of spores are formed during the cultivation of bacteria; their number remains relatively
stable during a 60-day research period), which implies the possibility of their successful use in
production and the possibility of long-term storage of preparations based on them. The prospective
use of the evaluated strains for the intensification of the photochemical activity of winter wheat
(Triticum aestivum L.) plants in the process of ontogenesis has been proven. This means scientific
and practical importance for ecological monitoring, assessment of plant resistance, and the intro-
duction of biological agents in the technology of growing agricultural crops.
Key words: Bacillus subtilis, strain performance, Triticum aestivum L., chlorophyll fluores-
cence induction.
REFERENCES
1. Gadzalo, Ya. M., Patyka, N. V., & Zarysh-
nyak, A. S. (2015). Agrobiologiya rizosfery rasteniy:
monografiya [Agrobiology of the rhizosphere of
plants: a monograph]. Kiev: Agrarian science [in
Russian].
2. Volkohon,V. V., Nadkernychna, O. V., Tok-
makova, L. M., Melnychuk, T. M., & Chaikovs-
ka, L. O. (2010). Eksperymentalna gruntova mikro-
biolohiia: monohrafiia [Experimental soil microbi-
ology: a monohraph]. V. V. Volkohon (Ed.). Kyiv:
Ahrarna nauka [in Ukrainian].
3. Olanrewaju, O. S., Glick, B. R., & Babalo-
la, O. O. (2017). Mechanisms of action of plant
growth promoting bacteria. World Journal of Micro-
biology and Biotechnology, 33(11), 197–204. https://
doi.org/10.1007/s11274-017-2364-9
4. Gadzalo, Ya. M., Patyka, M. V., Zarysh-
nyak, A. S., & Patyka, T. I. (2019). Ahromikrobiolo-
hiia z osnovamy biotekhnolohii: monohrafiia [Agro-
microbiology with the basics of biotechnology: a
monograph]. Kyiv: Ahrarna nauka [in Ukrainian].
5. Patyka, T. I., Lisovyi, M. M., Patyka, M. V.,
& Kolodiazhnyi, O. Yu. (2016). Biotsenotychni pid-
khody pry vykorystanni entomopatohennykh bakte-
rii Bacillus thuringiensis pid chas vehetatsii ta v
umovakh zberihannia produktsii [Biocenotic appro-
aches in vicarious entomopathogenic bacteria Bacil-
lus thuringiensis during the growing season and in
the minds of the production]. Mikrobiolohichnyy
zhurnal — Microbiological Journal, 3, 69–77 [in
Ukrainian].
6. Kiroyants, M., Patyka, T., & Patyka, M.
(2020). Filohenetychnyi analiz dominantnykh mik-
roorhanizmiv rodiv Bacillus i Phyllobacterium, izo-
lovanykh z ryzosfery yachmeniu yaroho [Phyloge-
netic analysis of dominant microorganisms of the
genera Bacillus and Phyllobacterium isolated from
the rhizosphere of spring barley]. Visnyk ahrarnoi
nauky — Bulletin of Agrarian Science, 98(5), 48–53
[in Ukrainian]. https://doi.org/10.31073/agrovisnyk
202005-06
7. Bakker, H., Berendsen, R., Doornbos, R.,
Wintermans, P., & Pieterse, C. (2013). The rhizo-
sphere revisited: Root microbiomics. Front Plant
Sci, 4, 165–172. https://doi.org/10.3389/fpls.2013.
00165
8. Gutierrez-Manero, F. J., Ramos-Solano, B.,
Probanza, A., Mehouachi, J., Tadeo, F. R., & Talon, M.
(2008). The plant growth promoting rhizobacteria
Bacillus pumilus and Bacillus lichiniformis produce
high amounts of physiologically active gibberellins.
Physiologia Plantarum, 111(2), 206–211. https://
doi.org/10.1034/j.1399-3054.2001.1110211.x
9. Karadeniz, A., Topcuoglu, S. F., & Inan, S.
(2006). Auxin, gibberellin, cytokinin and abscisic
acid production insome bacteria. World Journal of
Microbiology & Biotechnology, 22, 1061–1064.
https://doi.org/10.1007/s11274-005-4561-1
10. Gulyaeva, G. B., Patyka, V. P., Tokoven-
ko, I. P., Patyka, M. V., Maksin, V. I., & Kaplunen-
ko, V. G. (2019). Fiziolohichnyy vplyv nanoakvat-
sytrativ sribla i midi na rozvytok Galega orientalis u
razi zastosuvannya konsortsiumu mikroorhanizmiv i
shtuchnoho zarazhennya Acholeplasma laidlawii var.
Granulum [Physiological effect of nanoaquacitrates
of silver and copper on the development of Galega
orientalis in the case of application of a consortium
of microorganisms and artificial infection of Acho-
leplasma laidlawii var. Granulum]. Fiziolohiya ros-
lyn ta henetyka — Physiology of plants and genetics,
50(1), 39‒45 [in Ukrainian].
11. Kots’, S. Yа., Morgun, V. V., & Patyka, V. F.
(2011). Biologicheskaya fiksatsiya azota: bobovo-
ISSN 1997-3004 Сільськогосподарська мікробіологія. 2022. Вип. 36.
35
rizobial’nyy simbioz [Biological nitrogen fixation:
legume-rhizobium symbiosis]. Vol. 2. Kyiv: Logos
[in Russian].
12. Kots, S. Ya., Vorobei, N. A., & Kyrychen-
ko, O. V. (2016). Mikrobiolohichni preparaty dlia
silskoho hospodarstva: dovidnyk [Microbiological
preparations for agriculture]. Kyiv: Logos.
13. Honchar, A., Tonkha, O., Patyka, N., Ly-
kholat, Y., & Patyka, T. (2021). Morphological and
physiological-biochemical variability of spore-
forming bacteria isolated from the agrocoenosis of
winter wheat. Regulatory Mechanisms in Biosys-
tems, 12(4), 588–593. https://doi.org/10.15421/022
180
14. Tepper, Ye. Z., Shil’nikova, V. K., & Pere-
verzeva, G. I. (1979). Praktikum po mikrobiologii
[Microbiology Manual]. Moskva: Kolos [in Rus-
sian].
15. Goldman, E. (2015). Practical Handbook of
Microbiology. Third Edition. Boca Raton: CRC
Press.
16. Portatyvnyi fluorometr “Florotest”: nasta-
nova z ekspluatatsii [Portable fluorometer “Floro-
test”: instructions for use]. (2013). Kyiv: Institute of
Cybernetics named after V. M. Hlushkova National
Academy of Sciences of Ukraine [in Ukrainian].
17. Romanov, V. O., Artemenko, D. M., Brai-
ko, Yu. O., Haleliuka, I. B., Imamutdinova, R. H., &
Fedak, V. S. (2011). Simeistvo portatyvnykh pryla-
div “Floratest”: pidhotovka do seriinoho vyrobny-
tstva [Family of portable devices “Floratest”: prepa-
ration for mass production]. Kompiuterni zasoby,
merezhi ta systemy — Computer facilities, networks
and systems, 10, 85–93 [in Ukrainian].
Received 13.09.2022
ISSN 1997-3004 Сільськогосподарська мікробіологія. 2022. Вип. 36.
|
| id | oai:ojs2.smic.in.ua:article-500 |
| institution | Agriciltural microbiology |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-07-23T01:15:41Z |
| publishDate | 2022 |
| publisher | Institute of Agrocultural Microbiology and Agro-industrial Manufacture of NAAS of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | smicinua/03/cd0cc79ffb9edc7389bd6459e0b3e503.pdf |
| spelling | oai:ojs2.smic.in.ua:article-5002026-07-22T10:10:51Z INFLUENCE OF BACILLUS SUBTILIS ON THE CONDITION AND ACTIVITY OF PHOTOSYNTHETIC SYSTEM OF WINTER WHEAT (TRITICUM AESTIVUM L.) PLANTS ВПЛИВ БАКТЕРІЙ BACILLUS SUBTILIS НА СТАН І АКТИВНІСТЬ ФОТОСИНТЕТИЧНОГО АПАРАТУ РОСЛИН ПШЕНИЦІ ОЗИМОЇ (TRITICUM AESTIVUM L.) Гончар, А. М. Патика, М. В. Bacillus subtilis, strain performance, Triticum aestivum L., chlorophyll fluorescence induction Bacillus subtilis, технологічність штамів, Triticum aestivum L., індукція флуоресценції хлорофілу Objective. To assess the performance of individual strains of Bacillus subtilis and the efficiency of their action on the condition and activity of the photosynthetic system of juvenile winter wheat plants (Triticum aestivum L.). Methods. Microbiological, instrumental (microscopic), biophysical (determination of photochemical activity of winter wheat sprouts in model conditions of the induction of chlorophyll fluorescence). Results. The technological stability of B. subtilis H38, H40 and H45 strains was shown both during fermentation (formation of viable spore titre in the range of 1.9‒2.4 billion/mL) and during storage of bacterial suspensions (BS) for 60 days (1.8‒2.3 billion spores/mL). Analysis of the influence of B. subtilis H38, H40, H45 on the activity of the photosynthetic system of winter wheat (Triticum aestivum L.) plants revealed a high informative value of induced changes in chlorophyll fluorescence (ICF), which was recorded in the structural organization of chloroplasts of wheat sprouts at the initial, maximum, and stationary levels of fluorescence and viability index (Rfd after 1:50 dilution of BS of B. subtilis strains is 1.56–1.69; Rfd after 1:100 dilution corresponds to the normal quantum efficiency of photosynthesis in the range of 1.20‒1.40). Conclusion. The studied strains of B. subtilis are characterized by high performance (a significant number of spores are formed during the cultivation of bacteria; their number remains relatively stable during a 60-day research period), which implies the possibility of their successful use in production and the possibility of long-term storage of preparations based on them. The prospective use of the evaluated strains for the intensification of the photochemical activity of winter wheat (Triticum aestivum L.) plants in the process of ontogenesis has been proven. This means scientific and practical importance for ecological monitoring, assessment of plant resistance, and the introduction of biological agents in the technology of growing agricultural crops. Мета. Оцінити технологічність окремих штамів Bacillus subtilis та ефективність їхньої дії на стан і активність фотосинтетичного апарату ювенільних рослин пшениці озимої (Triticum aestivum L.). Методи. Мікробіологічні, інструментальні (мікроскопічні), біофізичні (визначення фотохімічної активності паростків пшениці озимої в модельних умовах, індукції флуоресценції хлорофілу). Результати. Показано технологічну стабільність штамів B. subtilis Н38, Н40 і Н45 як під час ферментації (формування титру життєздатних спор в діапазоні 1,9‒2,4 млрд/мл), так і за зберігання бактеріальних суспензій (БС) протягом 60 діб (1,8‒2,3 млрд спор/мл). Аналіз впливу інокуляції B. subtilis Н38, Н40, Н45 на активність фотосинтетичного апарату рослин пшениці озимої (Triticum aestivum L.) виявив високу інформативність індукційних змін флуоресценції хлорофілу (ІФХ), що зафіксовано в структурній організації хлоропластів паростків пшениці на початковому, максимальному, стаціонарному рівнях флуоресценції та індексу життєздатності (Rfd за розведення БС штамів B. subtilis 1:50 становить 1,56–1,69; Rfd за розведення 1:100 відповідає нормальній квантовій ефективності фотосинтезу в межах 1,20‒1,40). Висновки. Досліджені штами B. subtilis характеризуються високою технологічністю (в процесі культивування бактерій утворюється значна кількість спор; їх кількість залишається порівняно стабільною протягом періоду досліджень — 60 діб), що передбачає можливість успішного їх використання у виробництві і можливість тривалого зберігання препаратів на їх основі. Доведено перспективність використання досліджених штамів для інтенсифікації фотохімічної активності рослин пшениці озимої (Triticum aestivum L.) в процесі онтогенезу, що має науково-практичне значення для екологічного моніторингу, оцінки стійкості рослин та впровадження біологічних засобів у технології вирощування сільськогосподарських культур. Institute of Agrocultural Microbiology and Agro-industrial Manufacture of NAAS of Ukraine 2022-12-22 Article Article Рецензована Стаття application/pdf https://smic.in.ua/index.php/journal/article/view/500 10.35868/1997-3004.36.28-35 Agricultural microbiology; Vol. 36 (2022): Agriciltural microbiology; 28-35 Сільськогосподарська мікробіологія; Том 36 (2022): Сільськогосподарська мікробіологія; 28-35 1997-3004 10.35868/1997-3004.36 uk https://smic.in.ua/index.php/journal/article/view/500/572 Авторське право (c) 2022 А. М. Honchar, М. V. Patyka https://creativecommons.org/licenses/by/4.0 |
| spellingShingle | Bacillus subtilis технологічність штамів Triticum aestivum L. індукція флуоресценції хлорофілу Гончар, А. М. Патика, М. В. ВПЛИВ БАКТЕРІЙ BACILLUS SUBTILIS НА СТАН І АКТИВНІСТЬ ФОТОСИНТЕТИЧНОГО АПАРАТУ РОСЛИН ПШЕНИЦІ ОЗИМОЇ (TRITICUM AESTIVUM L.) |
| title | ВПЛИВ БАКТЕРІЙ BACILLUS SUBTILIS НА СТАН І АКТИВНІСТЬ ФОТОСИНТЕТИЧНОГО АПАРАТУ РОСЛИН ПШЕНИЦІ ОЗИМОЇ (TRITICUM AESTIVUM L.) |
| title_alt | INFLUENCE OF BACILLUS SUBTILIS ON THE CONDITION AND ACTIVITY OF PHOTOSYNTHETIC SYSTEM OF WINTER WHEAT (TRITICUM AESTIVUM L.) PLANTS |
| title_full | ВПЛИВ БАКТЕРІЙ BACILLUS SUBTILIS НА СТАН І АКТИВНІСТЬ ФОТОСИНТЕТИЧНОГО АПАРАТУ РОСЛИН ПШЕНИЦІ ОЗИМОЇ (TRITICUM AESTIVUM L.) |
| title_fullStr | ВПЛИВ БАКТЕРІЙ BACILLUS SUBTILIS НА СТАН І АКТИВНІСТЬ ФОТОСИНТЕТИЧНОГО АПАРАТУ РОСЛИН ПШЕНИЦІ ОЗИМОЇ (TRITICUM AESTIVUM L.) |
| title_full_unstemmed | ВПЛИВ БАКТЕРІЙ BACILLUS SUBTILIS НА СТАН І АКТИВНІСТЬ ФОТОСИНТЕТИЧНОГО АПАРАТУ РОСЛИН ПШЕНИЦІ ОЗИМОЇ (TRITICUM AESTIVUM L.) |
| title_short | ВПЛИВ БАКТЕРІЙ BACILLUS SUBTILIS НА СТАН І АКТИВНІСТЬ ФОТОСИНТЕТИЧНОГО АПАРАТУ РОСЛИН ПШЕНИЦІ ОЗИМОЇ (TRITICUM AESTIVUM L.) |
| title_sort | вплив бактерій bacillus subtilis на стан і активність фотосинтетичного апарату рослин пшениці озимої (triticum aestivum l.) |
| topic | Bacillus subtilis технологічність штамів Triticum aestivum L. індукція флуоресценції хлорофілу |
| topic_facet | Bacillus subtilis strain performance Triticum aestivum L. chlorophyll fluorescence induction Bacillus subtilis технологічність штамів Triticum aestivum L. індукція флуоресценції хлорофілу |
| url | https://smic.in.ua/index.php/journal/article/view/500 |
| work_keys_str_mv | AT gončaram influenceofbacillussubtilisontheconditionandactivityofphotosyntheticsystemofwinterwheattriticumaestivumlplants AT patikamv influenceofbacillussubtilisontheconditionandactivityofphotosyntheticsystemofwinterwheattriticumaestivumlplants AT gončaram vplivbakteríjbacillussubtilisnastaníaktivnístʹfotosintetičnogoaparaturoslinpšenicíozimoítriticumaestivuml AT patikamv vplivbakteríjbacillussubtilisnastaníaktivnístʹfotosintetičnogoaparaturoslinpšenicíozimoítriticumaestivuml |