СЕЛЕКЦІЯ ЦЕЛЮЛОЗОРУЙНІВНИХ БАКТЕРІЙ РОДУ BACILLUS ТА ДОСЛІДЖЕННЯ ЇХНЬОЇ СУМІСНОСТІ З МІКРОМІЦЕТОМ TRICHODERMA HARZIANUM PD3
Objective. To isolate active strains of cellulolytic bacteria of the genus Bacillus from the natural environment and to study their compatibility with the micromycete Trichoderma harzianum PD3, which is used in the poultry manure-based technology of organic matter biocomposting. Methods. Microbiolog...
Saved in:
| Date: | 2023 |
|---|---|
| Main Authors: | , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Institute of Agrocultural Microbiology and Agro-industrial Manufacture of NAAS of Ukraine
2023
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://smic.in.ua/index.php/journal/article/view/506 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Agriciltural microbiology |
| Download file: |  |
Institution
Agriciltural microbiology| _version_ | 1871466304616005632 |
|---|---|
| author | Дімова, С. Б. Шевченко, Л. А. Волкогон, В. В. Бондар, І. М. Земська, І. А. |
| author_facet | Дімова, С. Б. Шевченко, Л. А. Волкогон, В. В. Бондар, І. М. Земська, І. А. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "С. Б. Дімова",
"institution": "Інститут сільськогосподарської мікробіології та агропромислового виробництва НААН"
},
{
"author": "Л. А. Шевченко",
"institution": "Інститут сільськогосподарської мікробіології та агропромислового виробництва НААН"
},
{
"author": "В. В. Волкогон",
"institution": "Інститут сільськогосподарської мікробіології та агропромислового виробництва НААН"
},
{
"author": "І. М. Бондар",
"institution": "Інститут сільськогосподарської мікробіології та агропромислового виробництва НААН"
},
{
"author": "І. А. Земська",
"institution": "Інститут сільськогосподарської мікробіології та агропромислового виробництва НААН"
}
] |
| author_sort | Дімова, С. Б. |
| baseUrl_str | https://smic.in.ua/index.php/journal/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-07-22T10:10:51Z |
| description | Objective. To isolate active strains of cellulolytic bacteria of the genus Bacillus from the natural environment and to study their compatibility with the micromycete Trichoderma harzianum PD3, which is used in the poultry manure-based technology of organic matter biocomposting. Methods. Microbiological (isolation of bacteria, checking the purity of cultures, microscopy, selection according to the degree of destruction of cellulose-containing substrates, determination of the compatibility of selected bacteria and micromycete by the counterculture method, identification by morphological and cultural properties and using the MALDI-TOF method on an automatic bacteriological analyser), physiological (biotesting of bacterial culture fluids of bacteria), statistical. Results. As a result of the selection of cellulolytic bacteria of the genus Bacillus isolated from various natural substrates, 7 strains were pre-selected, which were found to be the most active destroyers of three cellulose-containing substrates (filter paper, straw, and carboxymethyl cellulose (CMC)). The degree of destruction of filter paper using these strains was from 19.5 % up to 24.9 %, while the collection strain Bacillus subtilis IMV B-7516, used in the experiment as a standard, decomposed paper by 19.3 %. The destruction of straw under the action of the studied strains was at the level of 9.8 % to 14.5 %, when this parameter in the standard strain is 8.8 %. All seven selected strains provided the formation of CMC hydrolysis zones of more than 30 mm in diameter (larger than the zone formed by the standard strain). Using the method of countercultures, it was found that Bacillus sp. 243 and 392 are incompatible with T. harzianum PD3, as the micromycete completely suppresses the growth of bacilli, which in further studies excludes the possibility of their co-use in organic matter composting technologies. The combined use of T. harzianum PD3 with B. amyloliquefaciens ssp plantarum 201 and 293, as well as B. amyloliquefaciens 425 is considered promising. The strains B. amyloliquefaciens 348 and B. megaterium 362, which effect on T. harzianum PD3 consisted in a slight limitation of the development of the micromycete, can also be used in further studies, however, with some precautions, for example, using the phased, time-separated introduction of trichoderma and the specified bacteria into composted substrates. The selected strains of bacilli are not phytotoxic. Culture fluids (CR) of these strains demonstrate a growth-stimulating effect. A specific test for auxin activity showed that the CR of all five selected bacillus strains stimulate the growth of wheat coleoptiles suggesting their ability to synthesize auxin-like phytohormones. A significant stimulatory effect was registered in 1/1,000 and 1/10,000 dilutions of culture liquid. Conclusion. The selected bacteria are active cellulolytics: B. amyloliquefaciens ssp. plantarum 201 and 293, B. megaterium 362, B. amyloliquefaciens 348 and 425, which, in addition to high cellulolytic ability, are producers of auxin substances, are not phytotoxic, compatible with the active cellulolytic micromycete T. harzianum PD3 and can be used in further studies with development of poultry manure-based technology of organic matter biocomposting. |
| doi_str_mv | 10.35868/1997-3004.37.23-33 |
| first_indexed | 2025-07-17T12:26:43Z |
| format | Article |
| fulltext |
23
Сільськогосподарська мікробіологія. 2023. Вип. 37. С. 23–33.
ISSN 1997-3004
https://doi.org/10.35868/1997-3004.37.23-33
УДК 579:631.461
СЕЛЕКЦІЯ ЦЕЛЮЛОЗОРУЙНІВНИХ БАКТЕРІЙ РОДУ
BACILLUS ТА ДОСЛІДЖЕННЯ ЇХНЬОЇ СУМІСНОСТІ З
МІКРОМІЦЕТОМ TRICHODERMA HARZIANUM PD3
С. Б. Дімова, Л. А. Шевченко, В. В. Волкогон, І. М. Бондар, І. А. Земська
Інститут сільськогосподарської мікробіології та агропромислового виробництва НААН
вул. Шевченка, 97; м. Чернігів, 14030, Україна; e-mail: dimova13@ukr.net
Мета. З природного середовища виділити активні штами целюлозоруйнівних бактерій
роду Bacillus та дослідити їхню сумісність з мікроміцетом Trichoderma harzianum PD3,
який застосовують у технології біокомпостування органічної речовини на основі пташиного
посліду. Методи. Мікробіологічні (ізолювання бактерій, перевірка чистоти культур, мікрос-
копування, відбір за ступенем деструкції целюлозовмісних субстратів, визначення суміснос-
ті селекціонованих бактерій та мікроміцета методом зустрічних культур, ідентифікація за
морфолого-культуральними властивостями та за використання методу MALDI-TOF на ав-
томатичному бактеріологічному аналізаторі), фізіологічні (біотестування культуральних
рідин бактерій), статистичні. Результати. У підсумку селекції целюлозолітичних бактерій
роду Bacillus, виділених із різних природних субстратів, попередньо відібрано 7 штамів, які
виявилися найактивнішими деструкторами трьох целюлозовмісних субстратів (фільтрува-
льного паперу, соломи та карбоксиметилцелюлози (КМЦ)). Ступінь деструкції фільтру-
вального паперу за участі зазначених штамів складав від 19,5 % до 24,9 % при тому, що ко-
лекційний штам Bacillus subtilis IМВ В-7516, використаний у досліді як стандарт, розкладав
папір на 19,3 %. Деструкція соломи за дії досліджуваних штамів була на рівні 9,8–14,5 % за
значення цього показника у стандартного штаму 8,8 %. Усі сім відібраних штамів забезпе-
чували утворення зон гідролізу КМЦ діаметром більше ніж 30 мм (більше від зони, утворе-
ної стандартним штамом). За використання методу зустрічних культур з’ясовано, що
штами Bacillus sp. 243 та 392 несумісні з T. harzianum PD3, оскільки мікроміцет повністю
пригнічує ріст бацил, що у подальших дослідженнях виключає можливість їх поєднаного за-
стосування в технологіях компостування органічної речовини. Перспективним вбачається
сумісне застосування T. harzianum PD3 з B. amyloliquefaciens ssp. plantarum 201 та 293, а
також B. amyloliquefaciens 425. Штами B. amyloliquefaciens 348 та B. megaterium 362, вплив
яких на T. harzianum PD3 полягав у незначному обмеженні розвитку мікроміцета, також
можуть бути використані у подальших дослідженнях, але з деякими застереженнями, на-
приклад, за поетапної, розділеної в часі інтродукції триходерми та зазначених бактерій у
компостовані субстрати. Селекціоновані штами бацил не мають фітотоксичних властивос-
тей. Культуральні рідини (КР) цих штамів демонструють рістстимулювальний ефект.
Специфічний тест на ауксинову активність показав, що КР усіх п’яти селекціонованих
штамів бацил стимулюють ріст колеоптилів пшениці, що свідчить про їхню здатність до
синтезу ауксиноподібних фітогормонів. Достовірний стимулювальний ефект спостерігався
у розведеннях культуральної рідини 1/1000 та 1/10 000. Висновки. Селекціоновано бактерії —
активні деструктори целюлози: B. amyloliquefaciens ssp. plantarum 201 і 293, B. megaterium
362, B. amyloliquefaciens 348 і 425, які, крім високої целюлозолітичної здатності, є продуцен-
тами речовин ауксинової природи, не фітотоксичні, сумісні з активним целюлозолітичним
мікроміцетом T. harzianum PD3 та можуть бути використані у подальших дослідженнях з
розробки технологій біокомпостування органічних субстратів на основі пташиного посліду.
Ключові слова: біокомпостування, целюлозоруйнівні бактерії, Bacillus, Trichoderma har-
zianum, сумісність мікроорганізмів.
© С. Б. Дімова, Л. А. Шевченко, В. В. Волкогон, І. М. Бондар, І. А. Земська, 2023
24
Вступ. Компостування відходів сільсь-
когосподарського виробництва є одним із
екологічно безпечних шляхів їхньої утиліза-
ції з одночасним отриманням цінних орга-
нічних добрив. Недолік традиційного компо-
стування — значна тривалість процесу. Ско-
рочення його терміну та одержання ефек-
тивних добрив — це нагальне завдання, що
потребує розв’язання. Застосування в техно-
логіях компостування певних мікробних біо-
агентів дозволяє активізувати мінералізацій-
ні процеси в компостованих сумішах. У
більшості розроблених технологій біоком-
постування застосовують інтродукцію одно-
го виду мікроорганізмів. Проте, як свідчать
наші пошукові дослідження з компосту-
вання органічної суміші на основі курячого
посліду з додаванням торфу та соломи, за-
стосування двох трофічно залежних мікро-
організмів здатне прискорити процес ком-
постування.
Аналіз останніх досліджень і публіка-
цій. Відомо, що процес компостування орга-
нічних субстратів відбувається завдяки фун-
кціонуванню мікроорганізмів [1; 2]. Утім, і
дотепер компостування відходів сільського-
сподарського виробництва, як правило, про-
водиться без урахування мікробіологічних
аспектів трансформації органічної речовини,
попри те, що принципову можливість ко-
регування спрямованості мікробіологічних
процесів під час компостування за рахунок
інтродукції до органічних субстратів селек-
ціонованих штамів мікроорганізмів неодно-
разово доведено [3–5].
Для оптимізації мінералізаційних проце-
сів у компостовані суміші на основі курячого
посліду зазвичай додають значну кількість
целюлозовмісних компонентів. У природній
деструкції целюлози істотну роль відіграють
мікроскопічні гриби та бактерії, сприяючи у
такий спосіб колообігу Карбону [6]. Ці мік-
роорганізми містять целюлази — ензими
класу гідролаз, за участі яких відбувається
трансформація целюлози до глюкози або ди-
сахариду целобіози. Загалом мікроорганізми,
зокрема мікроміцети та бактерії, синтезують
кілька видів целюлозолітичних ферментів —
окремо або у формі комплексу [7]. Імовірно,
що в такому разі розкладання целюлози від-
бувається за участю мікробних угруповань, у
яких основними деструкторами (особливо в
аеробних умовах) є гриби, а бактерії можуть
відігравати роль мікроорганізмів-супутників,
що використовують продукти гідролізу. Тео-
ретично мікроміцети можуть здійснювати
первинні етапи деструкції органічних субст-
ратів, а розвиток інтродукованих бактерій
буде зумовлюватися доступністю й кількіс-
тю продуктів первинного гідролізу, який ві-
дбувається за участі мікроскопічних грибів.
У різних природних середовищах (у компос-
тованих субстратах зокрема) гриби і бактерії
існують не ізольовано, а в складних угрупо-
ваннях, що поєднують представників різно-
манітних груп мікроорганізмів. У взаємовід-
носинах представників мікробіоти часто
спостерігається явище метабіозу — одні
мікроорганізми в процесі росту створюють
умови, сприятливі для росту інших [8; 9].
Метабіоз спостерігають у випадках, коли
продукти життєдіяльності одного виду є
джерелом живлення іншого. Так відбуваєть-
ся послідовна зміна одних груп мікрооргані-
змів іншими на основі використання продук-
тів життєдіяльності попередніх груп. Таке
явище відбувається, наприклад, у ґрунті або
в компості під час поступового розкладання
рослинних і тваринних решток за участі сап-
рофітних грибів та бактерій [10].
Вважається, що метабіотична асоціація
являє собою «послідовний синергізм», за
якого під час росту одного мікроорганізму
створюються умови, сприятливі для росту
іншого, останній зі свого боку може створи-
ти сприятливі умови для третього мікроор-
ганізму тощо [11].
Взаємодії між мікроміцетами та бактері-
ями здійснюються з різною інтенсивністю та
за реалізації різних механізмів [12]. Вони мо-
жуть бути прямими (наприклад, через фізич-
ний контакт, коли бактерії розвиваються на
грибних гіфах) або опосередкованими (через
сигнальні молекули). Крім того, непряма
взаємодія може відбуватися у разі зміни фі-
зико-хімічних властивостей навколишнього
середовища, коли зміни, індуковані одним
штамом, викликають відповідь з боку іншого
[13; 14].
Одними з найактивніших мікроорганіз-
мів, здатних здійснювати інтенсивну мінера-
лізацію рослинних решток та інших органіч-
них матеріалів, є мікроміцети роду Tricho-
derma та бактерії роду Bacillus. Крім того,
окремі представники цих таксонів є не лише
активними антагоністами фітопатогенів, а й
ISSN 1997-3004 Сільськогосподарська мікробіологія. 2023. Вип. 37.
25
продуцентами речовин фітогормональної
природи, за впливу яких покращується ріст і
розвиток рослин. Важливо, що представники
роду Bacillus у переважній більшості непато-
генні, стабільні за зберігання та технологічні
у виробництві, що у поєднанні з високою гі-
дролітичною активністю робить їх перспек-
тивними для використання у технологіях
компостування органічних сумішей, які міс-
тять солому.
Логічно припустити, що внаслідок це-
люлозолітичної активності грибів Trichoder-
ma harzianum у компостованому органічному
субстраті відбуватиметься забезпечення бак-
терій роду Bacillus доступним енергетичним
матеріалом.
Активний деструктор целюлози мікро-
міцет T. harzianum PD3 селекціоновано нами
під час попередніх досліджень. Показано йо-
го здатність до активного розвитку в компо-
стованому субстраті на основі пташиного
посліду, досліджено низку інших агрономіч-
но корисних властивостей штаму [15] та роз-
роблено технологію біокомпостування за йо-
го участі [16]. Утім, як свідчать наші пошу-
кові дослідження, використання двох тро-
фічно залежних мікроорганізмів (T. harzia-
num PD3 та бактерій роду Bacillus) може
прискорити терміни компостування, що за
наявних в Україні об’ємів відходів птахів-
ництва, безперечно, є актуальним. З огляду
на це, метою досліджень була селекція бак-
терій роду Bacillus за целюлозоруйнівною
здатністю та дослідження їхньої сумісності з
мікроміцетом T. harzianum PD3.
Матеріали і методи досліджень. Для
виділення представників роду Bacillus вико-
ристовували різні субстрати (сіно, солому,
курячий послід, ризосферний ґрунт, корені
рослин та ін.), попередньо пастеризуючи їх
водні суспензії за температури від 70 до
75 °С протягом 15 хв.
Ідентифікацію ізолятів до роду здійсню-
вали за морфолого-культуральними власти-
востями згідно з визначником бактерій Бер-
джі [17]. Видову ідентифікацію селекціоно-
ваних штамів проведено методом таксоно-
мічної ідентифікації MALDI-TOF за техно-
логією MALDI на автоматичному бактеріо-
логічному аналізаторі MALDI-TOF (Bruker,
США) [18; 19] в Експертному центрі діагно-
стики та лабораторного супроводу «Біо-
лайтс».
Селекцію спороутворювальних бактерій-
деструкторів целюлози проводили, дослі-
джуючи ступінь деструкції целюлозовмісних
субстратів. Використовували для цього мі-
неральне середовище, у якому єдиним дже-
релом Карбону є целюлоза. Склад середо-
вища, (г/л): KH2PO4 — 3,0; NH4NO3 — 1,3;
MgSO4 — 0,2; pH 7,0. Джерелом Карбону слу-
гували пшенична солома або фільтрувальний
папір (1,0 %). Після 21 доби культивування
залишки целюлозовмісних субстратів відді-
ляли від культуральної рідини, висушували
та розраховували відсоток їх деструкції [20].
Для порівняння в селекції використову-
вали референтний штам Bacillus subtilis IMB
B-7516, наданий Депозитарієм мікроорга-
нізмів Інституту мікробіології і вірусології
ім. Д. К. Заболотного НАН України.
Додатково для перевірки целюлазної ак-
тивності ізолятів використовували агаризо-
ване мінімальне глюкозо-сольове середови-
ще з карбоксиметилцелюлозою (КМЦ), (г/л):
NH4Cl — 2,0; NH4NO3 — 0,4; Na2SO4×
×10H2O — 0,8; K2HPO4·3H2O — 1,57;
KH2PO4·3H2O — 0,56; MgSO4 — 0,04; глю-
коза — 0,8; КМЦ — 2,0; агар-агар — 10,0.
За 3–5 діб культивування в чашки Петрі з
колоніями бактерій додавали 0,1 %-ий вод-
ний розчин конго червоного. Після експози-
ції (10 хв.) змивали його з поверхні середо-
вища 8 %-им розчином NaCl та вимірювали
діаметр зон просвітління (зон гідролізу
КМЦ), що утворилися [21].
Дослідження сумісності мікроміцета
T. harzianum PD3 та бактерій роду Bacillus
проводили методом зустрічних культур на
картопляно-цукрозному живильному середо-
вищі (КЦА), запропонованому для визначен-
ня антагоністичної активності [22]. Вплив
сумісного культивування гриба T. harzianum
PD3 та бактеріальних штамів на ростові ха-
рактеристики досліджуваних мікроорганіз-
мів визначали на 7-у добу.
Біотестування для виявлення ауксинів у
культуральній рідині бактерій проводили
згідно з методичними вказівками [23; 24].
Статистичну обробку експерименталь-
них даних проводили за використання дис-
персійного аналізу та програми Microsoft
Office Excel 2010.
Результати досліджень та їх обгово-
рення. З різних природних субстратів виді-
лено 440 ізолятів спороутворювальних бак-
ISSN 1997-3004 Сільськогосподарська мікробіологія. 2023. Вип. 37.
26
терій, відбір яких здійснювали за здатністю
до деструкції целюлози. Серед виділених
бактерій найактивнішими деструкторами
трьох целюлозовмісних субстратів (фільтру-
вального паперу, соломи та КМЦ) виявилися
ізоляти 201, 243, 293, 348, 362, 392 та 425
(табл. 1). З огляду на те, що це аеробні ката-
лазо- та грампозитивні спороутворювальні
бактерії (утворюють ендоспори), досліджу-
вані ізоляти попередньо віднесено до роду
Bacillus.
Ступінь деструкції фільтрувального па-
перу за участі вказаних штамів складав від
19,5 % до 24,9 %, тоді як колекційний штам
B. subtilis IМВ В-7516, використаний у дос-
ліді як стандарт, розкладав папір на 19,3 %.
Ступінь деструкції соломи за дії семи зазна-
чених штамів був на рівні 9,8–14,5 % за зна-
чення цього показника у стандартного штаму
8,8 %.
Застосування альтернативного методу
визначення целюлозолітичної активності мі-
кроорганізмів за діаметром зон гідролізу
КМЦ на агаризованому середовищі дозволи-
ло підтвердити результати, отримані на рід-
кому середовищі з фільтрувальним папером і
соломою (рис. 1).
Усі сім попередньо відібраних штамів
забезпечували утворення зон гідролізу кар-
боксиметилцелюлози діаметром більше ніж
30 мм, тобто більше від зони, утвореної стан-
дартним штамом.
Отже, для подальших досліджень відіб-
рано бактерії з найбільшою целюлозоруйні-
вною здатністю, а саме штами Bacillus sp.
201, Bacillus sp. 243, Bacillus sp. 293, Bacil-
lus sp. 348, Bacillus sp. 362, Bacillus sp. 392 та
Bacillus sp. 425.
Складно передбачити, як розвивати-
муться разом селекціоновані бактерії та мік-
роміцет у компостованому субстраті, але по-
передні дослідження їх сумісного культиву-
вання на щільному живильному середовищі
дозволяють виключити з подальших дослідів
ті штами бактерій, які вступають в антагоні-
стичні відносини з перспективним мікромі-
цетом T. harzianum PD3.
Дослідження сумісності T. harzianum PD3
та штамів активних целюлозолітичних бак-
терій роду Bacillus, проведені методом зу-
стрічних культур, показали, що Bacillus sp.
243 та 392 за одночасного культивування з
грибами на щільному картопляно-цукроз-
ному живильному середовищі не розвивали-
ся (рис. 2). На сьому добу культивування
спостерігали суцільний ріст міцелію T. har-
zianum PD3 поверх біомаси бактерій. Імовір-
но, що в цьому разі має місце явище парази-
тизму, коли гриб здатен використовувати
бактеріальну масу як поживний субстрат.
Таблиця 1. Ступінь деструкції фільтрувального паперу, соломи та КМЦ штамами
бактерій роду Bacillus
Штами бактерій Субстрат, з якого
здійснено виділення
Ступінь деструкції, % Діаметр зони
гідролізу
КМЦ, мм фільтрувального
паперу соломи
B. subtilis IМВ В-7516 колекційний штам
(стандарт) 19,3 ± 0,7 8,8 ± 0,5 30 ± 1,2
Bacillus sp. 201 сіно (різнотрав’я) 21,9 ± 0,9 10,5 ± 0,2 40 ± 1,0
Bacillus sp. 243 курячий послід 24,9 ± 0,3 10,1 ± 0,2 38 ± 1,5
Bacillus sp. 293 сіно (різнотрав’я) 23,0 ± 0,6 9,8 ± 0,6 38 ± 1,7
Bacillus sp. 348 насіння тимофіївки 20,5 ± 0,4 11,1 ± 1,0 32 ± 1,0
Bacillus sp. 362 сіно тимофіївки 22,3 ± 0,7 10,9 ± 0,8 36 ± 3,2
Bacillus sp. 392 напіврозкладена
пшенична солома 19,5 ± 0,7 14,5 ± 0,7 34 ± 2,6
Bacillus sp. 425 насіння тимофіївки 22,4 ± 0,7 12,4 ± 0,3 33 ± 2,0
ISSN 1997-3004 Сільськогосподарська мікробіологія. 2023. Вип. 37.
27
Bacillus sp. 201 Bacillus sp. 243 Bacillus sp. 293
Bacillus sp. 348 Bacillus sp. 362 Bacillus sp. 392
Bacillus sp. 425
Рис. 1. Зони гідролізу КМЦ, утворені активними целюлозолітичними штамами бактерій
роду Bacillus.
Антагоністична активність Bacillus sp. 348
щодо T. harzianum PD3 проявлялася в утво-
ренні стерильної зони шириною 7 мм. За ок-
ремого культивування чистої культури гриба
на сьому добу спостерігали ріст на всій пло-
щі живильного середовища у чашці Петрі
(рис. 2).
За сумісного культивування гриба та
Bacillus sp. 362 міцелій T. harzianum PD3 по-
ряд з біомасою (штрихом) бактерій був дещо
зріджений, павутиноподібний та мав білий
колір, що свідчить про відсутність конідій,
які зазвичай надають колонії зернистої струк-
тури та характерного жовтувато-зеленого за-
барвлення. Культура бактерій поблизу зони
росту мікроміцета набувала жовтої пігмента-
ції, що дозволяє зробити припущення про
синтез цим бактеріальним штамом жовтих піг-
ментів, як вторинних метаболітів, що можуть
проявляти й антагоністичні властивості.
За сумісного культивування T. harzia-
num PD3 з Bacillus sp. 201, 293 та 425 на
щільному живильному середовищі спостері-
гали рівномірний розвиток бацил та гриба.
Отже, зазначені ізоляти бактерій сумісні з
досліджуваним штамом гриба.
ISSN 1997-3004 Сільськогосподарська мікробіологія. 2023. Вип. 37.
28
Bacillus sp. 201 Bacillus sp. 243 Bacillus sp. 293
Bacillus sp. 348 Bacillus sp. 362 Bacillus sp. 392
Bacillus sp. 425
Рис. 2. Розвиток мікроорганізмів за сумісного культивування T. harzianum PD3 та бак-
терій роду Bacillus: а — штами бактерій; б — T. harzianum PD3.
Отже, з’ясовано, що штами Bacillus sp.
243 та 392 несумісні з T. harzianum PD3 з
огляду на те, що мікроміцет повністю приг-
нічує ріст штамів бацил, що у подальших до-
слідженнях виключає можливість їх поєдна-
ного застосування.
Перспективним є сумісне застосування
T. harzianum PD3 з Bacillus sp. 201, 293 та
425. Штами Bacillus sp. 348 та 362, вплив
яких на T. harzianum PD3 полягав у незнач-
ному обмеженні розвитку мікроміцета, теж
можуть бути використані у подальших дос-
лідженнях, але з деякими застереженнями,
наприклад, за поетапної, розділеної в часі ін-
тродукції триходерми та зазначених штамів
бацил у компостовані субстрати.
Відомо, що целюлази можуть виступати
факторами патогенності фітопатогенних мі-
кроорганізмів, з іншого боку, є повідомлен-
ня, що целюлозолітична активність мікроор-
ганізмів сприяє підвищенню ростових пара-
метрів рослин [20].
Відсутність фітотоксичності та рістсти-
мулювальна здатність — важливі ознаки аг-
а б
а
а а
а а
а
а
а
б б
б б
б
б
б
б
ISSN 1997-3004 Сільськогосподарська мікробіологія. 2023. Вип. 37.
29
рономічно цінних мікроорганізмів. Токсич-
ними вважаються культури мікроорганізмів,
які спричиняють зниження схожості насіння
або пригнічення росту паростків і коріння не
менше ніж на 30 % проти контролю [25].
Попереднє біотестування, проведене з
використанням ячменю ярого як тест-
культури, показало, що нативна культураль-
на рідина (КР) селекціонованих бацил дещо
гальмує розвиток коренів ячменю (табл. 2).
Водночас розбавлення КР водою активізує
розвиток коріння, як порівняти з контроль-
ним варіантом (вода). Вплив КР на ріст ко-
ренів має параболічний характер, що типово
для речовин фітогормональної природи.
Найбільший достовірний приріст довжини
коренів спостерігали за розведення КР
Bacillus sp. 293, 348 та 362 у співвідношенні
1/1000. КР штамів Bacillus sp. 348 та 425
сприяла найбільшому приросту коренів за
розведення 1/10 000.
Стимулювальний ефект культуральної
рідини штамів бактерій може бути зумовле-
но наявністю фітогормонів — продуктів ме-
таболізму досліджуваних мікроорганізмів.
Специфічний тест на ауксинову активність
показав, що культуральна рідина усіх п’яти
досліджуваних штамів бацил стимулює ріст
колеоптилів пшениці, що свідчить про їхню
здатність до синтезу ауксиноподібних фіто-
гормонів (табл. 3). Достовірний стимулюва-
льний ефект спостерігався у розведеннях КР
1/1000 та 1/10 000.
У процесі досліджень нами за аналізу бі-
лкових спектрів бактерій проведено додат-
кову ідентифікацію п’яти перспективних
штамів целюлозолітичних мікроорганізмів,
попередньо віднесених до роду Bacillus та
відібраних за результатами досліджень для
застосування у технологіях біокомпостуван-
ня органічної речовини на основі курячого
посліду. Два селекціоновані штами бактерій
віднесено до виду (з підвидом) Bacillus amy-
loliquefaciens ssp. plantarum, один штам іден-
тифіковано як Bacillus megaterium та два
штами визначено як Bacillus amyloliquefaci-
ens (табл. 4).
Висновки. Селекціоновано бактерії —
активні деструктори целюлози Bacillus amy-
loliquefaciens ssp. plantarum 201, B. amylo-
liquefaciens ssp. plantarum 293, B. megaterium
362, B. amyloliquefaciens 348, B. amyloliquefa-
ciens 425, які, крім високої целюлозолітичної
здатності, є продуцентами речовин ауксино-
вої природи, не фітотоксичні, сумісні з акти-
вним целюлозолітичним мікроміцетом Tri-
choderma harzianum PD3 та можуть бути
використані у подальших дослідженнях з
Таблиця 2. Загальна рістстимулювальна активність культуральних рідин бактеріа-
льних штамів (тест-культура — ячмінь ярий сорту Гося)
Варіанти досліду
Довжина коренів у проростків ячменю, см
штами бактерій Bacillus sp.
201 293 348 362 425
Розведення КР:
нативна КР 1,64 1,47 1,75 1,71 1,48
1/10 2,05 1,9 1,89 1,98 1,70
1/100 2,05 2,10 2,30 2,35 2,30
1/1000 2,37 2,50 2,58 2,60 2,30
1/10000 2,21 2,35 2,74 2,41 2,41
1/100000 2,15 1,97 2,20 2,01 1,89
Вода 2,07
Стерильне живильне середовище 1,98
НІР05 0,24 0,36 0,46 0,38 0,21
Примітка: тут і в табл. 3 жирним шрифтом виділено показники, що забезпечили достовірні при-
рости щодо контролю.
ISSN 1997-3004 Сільськогосподарська мікробіологія. 2023. Вип. 37.
30
Таблиця 3. Ауксинова активність культуральних рідин бактеріальних штамів (біо-
тестування з використанням колеоптилів пшениці озимої сорту Пустоварівська)
Варіанти досліду
Довжина колеоптилів, мм
штами бактерій Bacillus sp.
201 293 348 362 425
Розведення КР:
нативна КР 5,1 5,0 5,0 5,1 5,0
1/10 6,2 7,0 8,2 7,3 6,8
1/100 10,7 10,7 10,8 10,7 10,9
1/1000 11,7 11,8 11,6 11,8 10,7
1/10000 10,9 11,2 12,2 11,2 11,4
Вода 10,8
ІОК 12,8
НІР05 0,50 0,44 0,51 0,45 0,48
Таблиця 4. Результати ідентифікації
перспективних штамів
Номери
штамів Видова належність
201 Bacillus amyloliquefaciens
ssp. plantarum
293 Bacillus amyloliquefaciens
ssp. plantarum
348 Bacillus amyloliquefaciens
362 Bacillus megaterium
425 Bacillus amyloliquefaciens
розробки технологій біокомпостування орга-
нічних субстратів на основі пташиного пос-
ліду.
ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
1. Li X., Shi X.-S., Lu M.-Y., Zhao Y.-Z.,
Li X., Peng H., Guo R.-B. Succession of the
bacterial community and functional characteristics
during continuous thermophilic composting of dairy
manure amended with recycled ceramsite. Biore-
source Technology. 2019. Vol. 294. 122044. https://
doi.org/10.1016/j.biortech.2019.122044
2. Aguilar-Paredes A., Valdés G., Araneda N.,
Valdebenito E., Hansen F., Nuti M. Microbial
Community in the Composting Process and Its
Positive Impact on the Soil Biota in Sustainable
Agriculture. Agronomy. 2023. Vol. 13(2). 542.
https://doi.org/10.3390/agronomy13020542
3. Li J., Wang X., Cong C., Wan L., Xu Y.,
Li X. … Wang L. Inoculation of cattle manure with
microbial agents increases efficiency and promotes
maturity in composting. 3 Biotech. 2020.
Vol. 10 (3). 128. https://doi.org/10.1007/s13205-
020-2127-4
4. Zhao Y., Lu Q., Wei Y., Cui H., Zhang X.,
Wang X. … Wei Z. Effect of actinobacteria agent
inoculation methods on cellulose degradation during
composting based on redundancy analysis. Bio-
resource Technology. 2016. Vol. 219. P. 196–203.
http://dx.doi.org/10.1016/j.biortech.2016.07.117
5. Selvamani K., Annadurai V., Soundarapan-
dian S. Improved co-composting of poultry manure
with complementary consortium of indigenous
Bacillus spp. Biotech. 2019. Vol. 9(215). Р. 12.
https://doi.org/10.1007/s13205-019-1745-1
6. Курдиш І. К. Інтродукція мікроорганізмів
у агроекосистеми. К. : Наукова думка, 2010.
267 с.
7. Bhat M. K., Bhat S. Cellulose degrading
enzymes and their potential industrial applications.
Biotechnol. Adv. 1997. Vol. 15, № 3–4. P. 583–620.
https://doi.org/10.1016/s0734-9750(97)00006-2
8. Frazier J. C. Food microbiology. NY :
McGraw-Hill Book Co. 1967. 537 p.
9. Gram L., Ravn L., Rasch M., Bruhn J. B.,
Christensen A. B., Givskov M. Food spoilage —
interactions between food spoilage bacteria. Int. J.
Food Microbiol. 2002. Vol. 78, № 1–2. P. 79–97.
https://doi.org/10.1016/s0168-1605(02)00233-7
10. Waid J. S. Does soil biodiversity depend
upon metabiotic activity and influences? Appl. Soil
Ecol. 1999. Vol. 13, № 2. P. 151–158.
11. Sperber W. H., Doyle M. P. Compendium
of the Microbiological Spoilage of Foods and
Beverages. Food Microbiology and Food Safety.
2009. Berlin : Springer Science-Business Media.
https://doi.org/10.1007/978-1-4419-0826-1
ISSN 1997-3004 Сільськогосподарська мікробіологія. 2023. Вип. 37.
31
12. Антоняк Г. Л., Калинець-Мамчур З. І.,
Дудка І. О., Бабич Н. О., Панас Н. Є. Екологія
грибів: монографія. Львів : ЛНУ імені Івана Фра-
нка, 2013. 628 с.
13. Fredrickson A. G. Behavior of mixed cul-
tures of microorganisms. Annu. Rev. Microbiol.
1977. Vol. 31. P. 63–87.
14. Bull A. T., Slater J. H. Microbial interaction
and communities. London : Acad. Press, 1982.
567 p.
15. Волкогон В. В., М’ягка М. В., Дімо-
ва С. Б., Деркач С. М., Пиріг О. В., Луценко Н. В.
Вплив інтродукції целюлозолітичних мікроорга-
нізмів на мікробіоценоз в умовах компостування
курячого посліду. Вісник аграрної науки. 2019.
№ 5. С. 53–61. https://doi.org/10.31073/agrovisnyk
201905-07
16. Мікробіологічні аспекти технології ком-
постування органічної речовини на основі пта-
шиного посліду за інтродукції мікроміцета Tri-
choderma harzianum PD3 (Rifai). Науково-ме-
тодичні рекомендації / Укладачі: С. Б. Дімова,
В. В. Волкогон, А. М. Москаленко, С. М. Деркач,
Ю. М. Халеп, Н. В. Луценко, Н. П. Штанько,
І. А. Земська. Чернігів : Інститут сільськогоспо-
дарської мікробіології та агропромислового ви-
робництва НААН, 2020. 14 с.
17. Bergey’s Manual of Systematic Bacterio-
logy. The Firmicutes / Eds. P. Vos, G. Garrity,
D. Jones, N. R. Krieg, W. Ludwig, F. A. Rainey,
K. H. Schleifer, W. B. Whitman. Editor-in-chief
George M. Garrity. Vol. 3. New York. 2009. 1450 p.
18. Welker M., Moore E. R. Applications of
whole-cell matrix-assisted laser-desorption/ionizati-
on time-of-flight mass spectrometry in systematic
microbiology. Syst Appl Microbiol. 2011. Vol. 34.
P. 2–11. https://doi.org/10.1016/j.syapm.2010.11.013
19. UK Standards for Microbiology Investiga-
tions: Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionisati-
on — Time of Flight Mass Spectrometry (MALDI-
TOF MS) Test Procedure, Standards Unit, Micro-
biology Services, Public Health England, UK, 2015.
20. Авдєєва Л. В., Хархота М. А., Хархо-
та Г. В. Деструкція пожнивних рослинних зали-
шків штамами B. subtilis IМВ В-7516 і B. liche-
niformis МВ В-7515. Мікробіологічний журнал.
2016. № 2. С. 14–19.
21. Варбанець Л. Д., Борзова Н. В. Глікози-
дази мікроорганізмів і методи їх дослідження.
К. : Наукова думка, 2010. 439 с.
22. Авдеева Л. В., Драговоз И. В.,
Корж Ю. В., Леонова Н. О., Иутинская Г. А., Бе-
режная А. В. … Коломиец Э. И. Антагонистиче-
ская активность штаммов Bacillus amylolique-
faciens subsp. plantarum ІМВ В-7404 и БИМ В-
439 по отношению к фитопатогенным бактериям
и микромицетам. Мікробіологічний журнал.
2014. Т. 76, № 6. С. 27–33.
23. Методические рекомендации по опреде-
лению фитогормонов. К. : Институт ботаники
АН УССР, 1988. 78 с.
24. Плотникова І. В. Біологічні методи ви-
значення ауксинів. Український ботанічний жу-
рнал. 1977. Т. ХХХІV, № 6. С. 630–631.
25. 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.
Отримано 25.03.2023
https://doi.org/10.35868/1997-3004.37.23-33
UDC 579:631.461
SELECTION OF CELLULOLYTIC BACTERIA OF THE GENUS BACILLUS
AND STUDY OF THEIR COMPATIBILITY WITH MICROMYCETE
TRICHODERMA HARZIANUM PD3
S. B. Dimova, L. A. Shevchenko, V. V. Volkohon, I. M. Bondar, І. А. Zemska
Institute of Agricultural Microbiology and Agroindustrial Manufacture, NAAS, Chernihiv
e-mail: dimova13@ukr.net
Objective. To isolate active strains of cellulolytic bacteria of the genus Bacillus from the natu-
ral environment and to study their compatibility with the micromycete Trichoderma harzianum
PD3, which is used in the poultry manure-based technology of organic matter biocomposting.
Methods. Microbiological (isolation of bacteria, checking the purity of cultures, microscopy, selec-
tion according to the degree of destruction of cellulose-containing substrates, determination of the
ISSN 1997-3004 Сільськогосподарська мікробіологія. 2023. Вип. 37.
32
compatibility of selected bacteria and micromycete by the counterculture method, identification by
morphological and cultural properties and using the MALDI-TOF method on an automatic bacteri-
ological analyser), physiological (biotesting of bacterial culture fluids of bacteria), statistical. Re-
sults. As a result of the selection of cellulolytic bacteria of the genus Bacillus isolated from various
natural substrates, 7 strains were pre-selected, which were found to be the most active destroyers of
three cellulose-containing substrates (filter paper, straw, and carboxymethyl cellulose (CMC)). The
degree of destruction of filter paper using these strains was from 19.5 % up to 24.9 %, while the
collection strain Bacillus subtilis IMV B-7516, used in the experiment as a standard, decomposed
paper by 19.3 %. The destruction of straw under the action of the studied strains was at the level of
9.8 % to 14.5 %, when this parameter in the standard strain is 8.8 %. All seven selected strains
provided the formation of CMC hydrolysis zones of more than 30 mm in diameter (larger than the
zone formed by the standard strain). Using the method of countercultures, it was found that Bacillus
sp. 243 and 392 are incompatible with T. harzianum PD3, as the micromycete completely suppress-
es the growth of bacilli, which in further studies excludes the possibility of their co-use in organic
matter composting technologies. The combined use of T. harzianum PD3 with B. amyloliquefaciens
ssp plantarum 201 and 293, as well as B. amyloliquefaciens 425 is considered promising. The
strains B. amyloliquefaciens 348 and B. megaterium 362, which effect on T. harzianum PD3 con-
sisted in a slight limitation of the development of the micromycete, can also be used in further stu-
dies, however, with some precautions, for example, using the phased, time-separated introduction
of trichoderma and the specified bacteria into composted substrates. The selected strains of bacilli
are not phytotoxic. Culture fluids (CR) of these strains demonstrate a growth-stimulating effect.
A specific test for auxin activity showed that the CR of all five selected bacillus strains stimulate the
growth of wheat coleoptiles suggesting their ability to synthesize auxin-like phytohormones. A sig-
nificant stimulatory effect was registered in 1/1,000 and 1/10,000 dilutions of culture liquid. Con-
clusion. The selected bacteria are active cellulolytics: B. amyloliquefaciens ssp. plantarum 201 and
293, B. megaterium 362, B. amyloliquefaciens 348 and 425, which, in addition to high cellulolytic
ability, are producers of auxin substances, are not phytotoxic, compatible with the active celluloly-
tic micromycete T. harzianum PD3 and can be used in further studies with development of poultry
manure-based technology of organic matter biocomposting.
Key words: biocomposting, cellulolytic bacteria, Bacillus, Trichoderma harzianum, compati-
bility of microorganisms.
REFERENCES
1. Li, X., Shi, X.-S., Lu, M.-Y., Zhao, Y.-Z.,
Li, X., Peng, H., & Guo, R.-B. (2019). Succession of
the bacterial community and functional characteris-
tics during continuous thermophilic composting of
dairy manure amended with recycled ceramsite. Bio-
resour. Technol., 294, 122044. https://doi.org/10.
1016/j.biortech.2019.122044
2. Aguilar-Paredes, A., Valdés, G., Araneda, N.,
Valdebenito, E., Hansen, F., & Nuti, M. (2023). Mi-
crobial Community in the Composting Process and
Its Positive Impact on the Soil Biota in Sustainable
Agriculture. Agronomy, 13, 542. https://doi.org/10.
3390/agronomy13020542
3. Li, J., Wang, X., Cong, C., Wan, L., Xu, Y.,
Li, X. … Wang, L. (2020). Inoculation of cattle
manure with microbial agents increases efficiency
and promotes maturity in composting. 3 Biotech.,
10, 128. https://doi.org/10.1007/s13205-020-2127-4
4. Zhao, Y., Lu, Q., Wei, Y., Cui, H., Zhang, X.,
Wang, X. … Wei, Z. (2016). Effect of actinobacteria
agent inoculation methods on cellulose degradation
during composting based on redundancy analysis.
Bioresource Technology, 219, 196–203. http://dx.
doi.org/10.1016/j.biortech.2016.07.117
5. Selvamani, K., Annadurai, V., Soundarapan-
dian, S. (2019). Improved co-composting of poultry
manure with complementary consortium of indige-
nous Bacillus spp. Biotech., 9(215), 12. https://doi.
org/10.1007/s13205-019-1745-1
6. Kurdysh, I. K. (2010). Introduktsiia mikroor-
hanizmiv u ahroekosystemy [Introduction of mic-
roorganisms into agroecosystems]. Kyiv: Naukova
dumka [in Ukrainian]
7. Bhat, M. K., Bhat, S. (1997). Cellulose de-
grading enzymes and their potential industrial appli-
cations. Biotechnol. Adv., 15(3–4), 583–620. https://
doi.org/10.1016/s0734-9750(97)00006-2
8. Frazier, J. C. (1967) Food microbiology. NY:
McGraw-Hill Book Co.
9. Gram, L., Ravn, L., Rasch, M., Bruhn, J. B.,
Christensen, A. B., Givskov, M. (2002). Food spoi-
lage — interactions between food spoilage bacteria.
Int. J. Food Microbiol., 78(1–2), 79–97. https://doi.
org/10.1016/s0168-1605(02)00233-7
10. Waid, J. S. (1999). Does soil biodiversity
ISSN 1997-3004 Сільськогосподарська мікробіологія. 2023. Вип. 37.
33
depend upon metabiotic activity and influences?
Appl. Soil Ecol., 13(2), 151–158.
11. Sperber, W. H., & Doyle, M. P. (2009).
Compendium of the Microbiological Spoilage of
Foods and Beverages. Food Microbiology and Food
Safety. Springer Science-Business Media, Berlin.
https://doi.org/10.1007/978-1-4419-0826-1
12. Antoniak, H. L., Kalynets-Mamchur, Z. I.,
Dudka, I. O., Babych, N. O., Panas, N. Ye. (2013)
Ekolohiia hrybiv: monohrafiia [Ecology of fungi:
monograph]. Lviv: LNU imeni Ivana Franka [in
Ukrainian].
13. Fredrickson, A. G. (1977). Behavior of mi-
xed cultures of microorganisms. Annu. Rev. Micro-
biol., 31, 63–87.
14. Bull, A. T., Slater, J. H. (1982). Microbial
interaction and communities. London: Acad. Press.
15. Volkohon, V. V., Miahka, M. V., Dimo-
va, S. B., Derkach, S. M., Pyrih, O. V., Lutsen-
ko, N. V. (2019). Vplyv introduktsii tseliulozoli-
tychnykh mikroorhanizmiv na mikrobiotsenoz v
umovakh kompostuvannia kuriachoho poslidu [The
influence of the introduction of cellulolytic microor-
ganisms on the microbiocenosis under the conditions
of composting chicken manure]. Visnyk ahrarnoi
nauky — Bulletin of Agricultural Science, 5, 53–61
[in Ukrainian]. https://doi.org/10.31073/agrovisnyk
201905-07
16. Dimova, S. B., Volkohon, V. V., Moska-
lenko, A. M., Derkach, S. M., Khalep, Yu. M., Lut-
senko, N. V. … Zemska, I. A. (2020). Mikrobiolo-
hichni aspekty tekhnolohii kompostuvannia orha-
nichnoi rechovyny na osnovi ptashynoho poslidu za
introduktsii mikromitseta Trichoderma harzianum
PD3 (Rifai). Naukovo-metodychni rekomendatsii
[Microbiological aspects of the technology of com-
posting organic matter based on bird droppings with
the introduction of the micromycete Trichoderma
harzianum PD3 (Rifai) Scientific and methodologi-
cal recommendations]. Chernihiv: Instytut silsko-
hospodarskoi mikrobiolohii ta ahropromyslovoho
vyrobnytstva NAAN [in Ukrainian].
17. Bergey’s Manual of Systematic Bacterio-
logy. The Firmicutes / Eds. P. Vos, G. Garrity.,
D. Jones, N. R. Krieg, W. Ludwig, F. A. Rainey,
K. H. Schleifer, W. B. Whitman. Editor-in-chief
George M. Garrity. Vol. 3. New York. 2009. 1450 p.
18. Welker, M., Moore, E. R. (2011). Applica-
tions of whole-cell matrix-assisted laser-desorp-
tion/ionization time-of-flight mass spectrometry in
systematic microbiology. Syst Appl Microbiol., 34,
2–11. https://doi.org/10.1016/j.syapm.2010.11.013
19. UK Standards for Microbiology Investiga-
tions: Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionisation —
Time of Flight Mass Spectrometry (MALDI-TOF
MS) Test Procedure, Standards Unit, Microbiology
Services, Public Health England, UK, 2015.
20. Avdieieva, L. V., Kharkhota, M. A., Khar-
khota, H. V. (2016). Destruktsiia pozhnyvnykh ros-
lynnykh zalyshkiv shtamamy B. subtilis IMV V-7516
i B. licheniformis MV V-7515 [Destruction of post-
harvest vegetal remainders by strains B. subtilis
IMV V-7516 i B. licheniformis MV V-7515]. Mik-
robiolohichnyy zhurnal — Microbiological Journal,
2, 14–19 [in Ukrainian].
21. Varbanets, L. D., Borzova N. V. (2010).
Hlikozydazy mikroorhanizmiv i metody yikh doslid-
zhennia [Glycosidases of microorganisms and meth-
ods of their research]. Kyiv: Naukova dumka [in
Ukrainian].
22. Avdeeva, L. V., Dragovoz, I. V.,
Korzh, Ju. V., Leonova, N. O., Iutinskaja, G. A., Be-
rezhnaja, A. V. … Kolomiec, Je. I. (2014). Antago-
nisticheskaja aktivnost’ shtammov Bacillus amylo-
liquefaciens subsp. plantarum ІMV V-7404 i BIM
V-439 po otnosheniju k fitopatogennym bakterijam i
mikromicetam. [Antagonistic activity of strains of
Bacillus amyloliquefaciens subsp. plantarum IMB
B-7404 and BIM B-439 in relation to phytopatho-
genic bacteria and micromycetes]. Mikrobiolohich-
nyy zhurnal — Microbiological Journal, 76(6), 27–
33 [in Russian].
23. Metodicheskie rekomendacii po opredeleni-
ju fitogormonov [Methodological recommendations
for the determination of phytohormone. (1988). Ki-
ev: Institut botaniki AN USSR [in Russian].
24. Plotnykova, I. V. (1977). Biolohichni meto-
dy vyznachennia auksyniv [Biological methods of
determining auchins]. Ukrainskyi botanichnyi zhur-
nal — Ukrainian Botanical J., 34(6), 630–631 [in
Ukrainian].
25. Volkogon, V. V. (Ed.). (2010). Ekspery-
mentalna gruntova mikrobiolohiia [Experimental
soil microbiology]. Kyiv: Ahrarna nauka [in Ukrai-
nian].
Received 25.03.2023
ISSN 1997-3004 Сільськогосподарська мікробіологія. 2023. Вип. 37.
|
| id | oai:ojs2.smic.in.ua:article-506 |
| institution | Agriciltural microbiology |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-07-23T01:15:48Z |
| publishDate | 2023 |
| publisher | Institute of Agrocultural Microbiology and Agro-industrial Manufacture of NAAS of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | smicinua/29/a516176e26a123d327a15d1eb6fc8e29.pdf |
| spelling | oai:ojs2.smic.in.ua:article-5062026-07-22T10:10:51Z SELECTION OF CELLULOLYTIC BACTERIA OF THE GENUS BACILLUS AND STUDY OF THEIR COMPATIBILITY WITH MICROMYCETE TRICHODERMA HARZIANUM PD3 СЕЛЕКЦІЯ ЦЕЛЮЛОЗОРУЙНІВНИХ БАКТЕРІЙ РОДУ BACILLUS ТА ДОСЛІДЖЕННЯ ЇХНЬОЇ СУМІСНОСТІ З МІКРОМІЦЕТОМ TRICHODERMA HARZIANUM PD3 Дімова, С. Б. Шевченко, Л. А. Волкогон, В. В. Бондар, І. М. Земська, І. А. biocomposting, cellulolytic bacteria, Bacillus, Trichoderma harzianum, compatibility of microorganisms біокомпостування, целюлозоруйнівні бактерії, Bacillus, Trichoderma harzianum, сумісність мікроорганізмів Objective. To isolate active strains of cellulolytic bacteria of the genus Bacillus from the natural environment and to study their compatibility with the micromycete Trichoderma harzianum PD3, which is used in the poultry manure-based technology of organic matter biocomposting. Methods. Microbiological (isolation of bacteria, checking the purity of cultures, microscopy, selection according to the degree of destruction of cellulose-containing substrates, determination of the compatibility of selected bacteria and micromycete by the counterculture method, identification by morphological and cultural properties and using the MALDI-TOF method on an automatic bacteriological analyser), physiological (biotesting of bacterial culture fluids of bacteria), statistical. Results. As a result of the selection of cellulolytic bacteria of the genus Bacillus isolated from various natural substrates, 7 strains were pre-selected, which were found to be the most active destroyers of three cellulose-containing substrates (filter paper, straw, and carboxymethyl cellulose (CMC)). The degree of destruction of filter paper using these strains was from 19.5 % up to 24.9 %, while the collection strain Bacillus subtilis IMV B-7516, used in the experiment as a standard, decomposed paper by 19.3 %. The destruction of straw under the action of the studied strains was at the level of 9.8 % to 14.5 %, when this parameter in the standard strain is 8.8 %. All seven selected strains provided the formation of CMC hydrolysis zones of more than 30 mm in diameter (larger than the zone formed by the standard strain). Using the method of countercultures, it was found that Bacillus sp. 243 and 392 are incompatible with T. harzianum PD3, as the micromycete completely suppresses the growth of bacilli, which in further studies excludes the possibility of their co-use in organic matter composting technologies. The combined use of T. harzianum PD3 with B. amyloliquefaciens ssp plantarum 201 and 293, as well as B. amyloliquefaciens 425 is considered promising. The strains B. amyloliquefaciens 348 and B. megaterium 362, which effect on T. harzianum PD3 consisted in a slight limitation of the development of the micromycete, can also be used in further studies, however, with some precautions, for example, using the phased, time-separated introduction of trichoderma and the specified bacteria into composted substrates. The selected strains of bacilli are not phytotoxic. Culture fluids (CR) of these strains demonstrate a growth-stimulating effect. A specific test for auxin activity showed that the CR of all five selected bacillus strains stimulate the growth of wheat coleoptiles suggesting their ability to synthesize auxin-like phytohormones. A significant stimulatory effect was registered in 1/1,000 and 1/10,000 dilutions of culture liquid. Conclusion. The selected bacteria are active cellulolytics: B. amyloliquefaciens ssp. plantarum 201 and 293, B. megaterium 362, B. amyloliquefaciens 348 and 425, which, in addition to high cellulolytic ability, are producers of auxin substances, are not phytotoxic, compatible with the active cellulolytic micromycete T. harzianum PD3 and can be used in further studies with development of poultry manure-based technology of organic matter biocomposting. Мета. З природного середовища виділити активні штами целюлозоруйнівних бактерій роду Bacillus та дослідити їхню сумісність з мікроміцетом Trichoderma harzianum PD3, який застосовують у технології біокомпостування органічної речовини на основі пташиного посліду. Методи. Мікробіологічні (ізолювання бактерій, перевірка чистоти культур, мікроскопування, відбір за ступенем деструкції целюлозовмісних субстратів, визначення сумісності селекціонованих бактерій та мікроміцета методом зустрічних культур, ідентифікація за морфолого-культуральними властивостями та за використання методу MALDI-TOF на автоматичному бактеріологічному аналізаторі), фізіологічні (біотестування культуральних рідин бактерій), статистичні. Результати. У підсумку селекції целюлозолітичних бактерій роду Bacillus, виділених із різних природних субстратів, попередньо відібрано 7 штамів, які виявилися найактивнішими деструкторами трьох целюлозовмісних субстратів (фільтрувального паперу, соломи та карбоксиметилцелюлози (КМЦ)). Ступінь деструкції фільтрувального паперу за участі зазначених штамів складав від 19,5 % до 24,9 % при тому, що колекційний штам Bacillus subtilis IМВ В-7516, використаний у досліді як стандарт, розкладав папір на 19,3 %. Деструкція соломи за дії досліджуваних штамів була на рівні 9,8–14,5 % за значення цього показника у стандартного штаму 8,8 %. Усі сім відібраних штамів забезпечували утворення зон гідролізу КМЦ діаметром більше ніж 30 мм (більше від зони, утвореної стандартним штамом). За використання методу зустрічних культур з’ясовано, що штами Bacillus sp. 243 та 392 несумісні з T. harzianum PD3, оскільки мікроміцет повністю пригнічує ріст бацил, що у подальших дослідженнях виключає можливість їх поєднаного застосування в технологіях компостування органічної речовини. Перспективним вбачається сумісне застосування T. harzianum PD3 з B. amyloliquefaciens ssp. plantarum 201 та 293, а також B. amyloliquefaciens 425. Штами B. amyloliquefaciens 348 та B. megaterium 362, вплив яких на T. harzianum PD3 полягав у незначному обмеженні розвитку мікроміцета, також можуть бути використані у подальших дослідженнях, але з деякими застереженнями, наприклад, за поетапної, розділеної в часі інтродукції триходерми та зазначених бактерій у компостовані субстрати. Селекціоновані штами бацил не мають фітотоксичних властивостей. Культуральні рідини (КР) цих штамів демонструють рістстимулювальний ефект. Специфічний тест на ауксинову активність показав, що КР усіх п’яти селекціонованих штамів бацил стимулюють ріст колеоптилів пшениці, що свідчить про їхню здатність до синтезу ауксиноподібних фітогормонів. Достовірний стимулювальний ефект спостерігався у розведеннях культуральної рідини 1/1000 та 1/10 000. Висновки. Селекціоновано бактерії — активні деструктори целюлози: B. amyloliquefaciens ssp. plantarum 201 і 293, B. megaterium 362, B. amyloliquefaciens 348 і 425, які, крім високої целюлозолітичної здатності, є продуцентами речовин ауксинової природи, не фітотоксичні, сумісні з активним целюлозолітичним мікроміцетом T. harzianum PD3 та можуть бути використані у подальших дослідженнях з розробки технологій біокомпостування органічних субстратів на основі пташиного посліду. Institute of Agrocultural Microbiology and Agro-industrial Manufacture of NAAS of Ukraine 2023-05-18 Article Article Рецензована Стаття application/pdf https://smic.in.ua/index.php/journal/article/view/506 10.35868/1997-3004.37.23-33 Agricultural microbiology; Vol. 37 (2023): Agriciltural microbiology; 23-33 Сільськогосподарська мікробіологія; Том 37 (2023): Сільськогосподарська мікробіологія; 23-33 1997-3004 10.35868/1997-3004.37 uk https://smic.in.ua/index.php/journal/article/view/506/578 Авторське право (c) 2023 S. B. Dimova, L. A. Shevchenko, V. V. Volkohon, I. M. Bondar, І. А. Zemska https://creativecommons.org/licenses/by/4.0 |
| spellingShingle | біокомпостування целюлозоруйнівні бактерії Bacillus Trichoderma harzianum сумісність мікроорганізмів Дімова, С. Б. Шевченко, Л. А. Волкогон, В. В. Бондар, І. М. Земська, І. А. СЕЛЕКЦІЯ ЦЕЛЮЛОЗОРУЙНІВНИХ БАКТЕРІЙ РОДУ BACILLUS ТА ДОСЛІДЖЕННЯ ЇХНЬОЇ СУМІСНОСТІ З МІКРОМІЦЕТОМ TRICHODERMA HARZIANUM PD3 |
| title | СЕЛЕКЦІЯ ЦЕЛЮЛОЗОРУЙНІВНИХ БАКТЕРІЙ РОДУ BACILLUS ТА ДОСЛІДЖЕННЯ ЇХНЬОЇ СУМІСНОСТІ З МІКРОМІЦЕТОМ TRICHODERMA HARZIANUM PD3 |
| title_alt | SELECTION OF CELLULOLYTIC BACTERIA OF THE GENUS BACILLUS AND STUDY OF THEIR COMPATIBILITY WITH MICROMYCETE TRICHODERMA HARZIANUM PD3 |
| title_full | СЕЛЕКЦІЯ ЦЕЛЮЛОЗОРУЙНІВНИХ БАКТЕРІЙ РОДУ BACILLUS ТА ДОСЛІДЖЕННЯ ЇХНЬОЇ СУМІСНОСТІ З МІКРОМІЦЕТОМ TRICHODERMA HARZIANUM PD3 |
| title_fullStr | СЕЛЕКЦІЯ ЦЕЛЮЛОЗОРУЙНІВНИХ БАКТЕРІЙ РОДУ BACILLUS ТА ДОСЛІДЖЕННЯ ЇХНЬОЇ СУМІСНОСТІ З МІКРОМІЦЕТОМ TRICHODERMA HARZIANUM PD3 |
| title_full_unstemmed | СЕЛЕКЦІЯ ЦЕЛЮЛОЗОРУЙНІВНИХ БАКТЕРІЙ РОДУ BACILLUS ТА ДОСЛІДЖЕННЯ ЇХНЬОЇ СУМІСНОСТІ З МІКРОМІЦЕТОМ TRICHODERMA HARZIANUM PD3 |
| title_short | СЕЛЕКЦІЯ ЦЕЛЮЛОЗОРУЙНІВНИХ БАКТЕРІЙ РОДУ BACILLUS ТА ДОСЛІДЖЕННЯ ЇХНЬОЇ СУМІСНОСТІ З МІКРОМІЦЕТОМ TRICHODERMA HARZIANUM PD3 |
| title_sort | селекція целюлозоруйнівних бактерій роду bacillus та дослідження їхньої сумісності з мікроміцетом trichoderma harzianum pd3 |
| topic | біокомпостування целюлозоруйнівні бактерії Bacillus Trichoderma harzianum сумісність мікроорганізмів |
| topic_facet | biocomposting cellulolytic bacteria Bacillus Trichoderma harzianum compatibility of microorganisms біокомпостування целюлозоруйнівні бактерії Bacillus Trichoderma harzianum сумісність мікроорганізмів |
| url | https://smic.in.ua/index.php/journal/article/view/506 |
| work_keys_str_mv | AT dímovasb selectionofcellulolyticbacteriaofthegenusbacillusandstudyoftheircompatibilitywithmicromycetetrichodermaharzianumpd3 AT ševčenkola selectionofcellulolyticbacteriaofthegenusbacillusandstudyoftheircompatibilitywithmicromycetetrichodermaharzianumpd3 AT volkogonvv selectionofcellulolyticbacteriaofthegenusbacillusandstudyoftheircompatibilitywithmicromycetetrichodermaharzianumpd3 AT bondarím selectionofcellulolyticbacteriaofthegenusbacillusandstudyoftheircompatibilitywithmicromycetetrichodermaharzianumpd3 AT zemsʹkaía selectionofcellulolyticbacteriaofthegenusbacillusandstudyoftheircompatibilitywithmicromycetetrichodermaharzianumpd3 AT dímovasb selekcíâcelûlozorujnívnihbakteríjrodubacillustadoslídžennâíhnʹoísumísnostízmíkromícetomtrichodermaharzianumpd3 AT ševčenkola selekcíâcelûlozorujnívnihbakteríjrodubacillustadoslídžennâíhnʹoísumísnostízmíkromícetomtrichodermaharzianumpd3 AT volkogonvv selekcíâcelûlozorujnívnihbakteríjrodubacillustadoslídžennâíhnʹoísumísnostízmíkromícetomtrichodermaharzianumpd3 AT bondarím selekcíâcelûlozorujnívnihbakteríjrodubacillustadoslídžennâíhnʹoísumísnostízmíkromícetomtrichodermaharzianumpd3 AT zemsʹkaía selekcíâcelûlozorujnívnihbakteríjrodubacillustadoslídžennâíhnʹoísumísnostízmíkromícetomtrichodermaharzianumpd3 |