Цель исследования - выявление наличия генов синтеза бактериоцинов у штаммов Lactobacillus plantarum, которые имеют выраженный антагонистический эффект против грамнегативных фитопатогенов. Для выявления одиннадцати генов, задействованных в синтезе плантарицинов, использовали полимеразную цепную реакцию. Для проверки способности к синтезу бактериоцинов как антагонистических веществ осуществляли тестирование на газонах тест-штаммов Listeria ivanovii INRA, Rhizobium radiobacter C58, Ralstonia solanacearum B-1109-UCM, Erwinia carotovora ZM1, Rhizobium vitis ОНУ 389, R. vitis ОНУ 388, R. vitis 379 и R. rhizogenes 15834. В геномах исследованных штаммов L. plantarum отсутствовали гены plnA, plnB, plnC, plnW, но были выявлены гены plnD, plnEF, plnG, plnI, plnN. Нанесение культуральных жидкостей лактобацилл на газоны тест-штаммов показало, что только культуральная жидкость с первичным низким рН (4,1 - 4,3) приводила к появлению зон задержки роста на газонах всех тест-штаммов. Нейтрализованная культуральная жидкость не влияла на рост тест-штаммов. Вывод: исследованные штаммы L. plantarum ОНУ 87, L. plantarum ОНУ 206 и L. plantarum ОНУ 991, хотя и содержали ряд генов плантарицинового регулона, в опытах in vitro вызывали угнетение роста фитопатогенов и листерий за счет низких значений рН культуральной жидкости, а не в результате синтеза бактериоцинов. По составу генов плантарициновий регулон штаммов L. plantarum ОНУ 206 и L. plantarum ОНУ 991 был ближе к описанному в литературе штамму L. plantarum J23.

Вивчено впливу бактерій Lactobacillus plantarum та їх метаболітів на утворення пухлин у рослин Kalanchoe daigremontiana Mill. за інокуляції збудниками бактеріального раку Rhizobium radiobacter. Листя тест-рослин інокулювали культурами бактерій R. radiobacter С58 та трьох штамів Lactobacillus plantarum або їх надосадовими рідинами (НОР) з вихідним низьким значенням pH (4,1 - 4,3) та з нейтралізованим pH (6,5) у співвідношенні 1:1. Через 45 днів враховували кількість зразків, у яких утворилися пухлини, масу пухлинних тканин і відмічали утворення некрозів. Показано, що на утворення пухлин лактобацили та їх надосадові рідини впливали по-різному в залежності від варіанта обробки. Інгібувальну активність у випадку усіх трьох досліджених штамів L. plantarum проявила НОР з вихідним pH (4,1 - 4,3). Лактобацили, введені у рослинні тканини одночасно із патогеном, зменшували кількість зразків із симптомами бактеріального раку як у випадку низького вихідного pH культуральної рідини (штам L. plantarum ОНУ 87 зменшував на 86 %, штам L. plantarum ОНУ 206 - на 95 %), так і у випадку нейтралізованого pH культуральної рідини (штам L. plantarum ОНУ 87 зменшував на 75 %, штам L. plantarum ОНУ 206 - на 94 %). Бактерії штаму L. plantarum ОНУ 991 не проявляли інгібувальної активності у випадку обробки культурами лактобацил, а також нейтралізованою надосадовою рідиною. В той же час добові культури усіх штамів in vitro виявили чітку антагоністичну активність. Введення культур лактобацил та їх надосадових рідин як з низьким, так із нейтральним pH, призводило до поширених зон некрозу у порівнянні з такими за інієкцій тканин стерильною дистильованою водою з такими самими самими pH. Молочнокислі бактерій штамів L. plantarum відрізняються за рівнем пригнічення пухлиноутворення, спричиненого R. radiobacter. Штам L. plantarum ОНУ 206 виявився найкращим антагоністом у даних випробуваннях: за усіма варіантами обробок істотно зменшувались як кількість інфікованих зразків, так і маса утворених пухлин. Інгібувальна активність продуктів метаболізму, що містяться в культуральній рідині лактобактерій, ймовірно, обумовлена дією не лише органічних кислот, а також бактеріоцинів або інших продуктів метаболізму.

Вивчено вплив Lactobacillus plantarum ONU87 у суміші з автолізатом клітин Erwinia carotovora ZM1, що містить бактеріофаги та макромолекулярні бактеріоцини, на розвиток інфекції бактеріального раку. Інфекційним агентом був штам Rhizobium radiobacter C58, який характеризується високою вірулентністю. Як тест-моделі використано коренеплоди моркви (Daucus carota subsp. sativus L.) і рослини каланхое (Kalanchoe daigremontiana Mill.). Вивчено вплив суспензії лактобацил і автолізату ервіній на виживання бактерій штаму R. radiobacter C58 in vitro. Показано, що кількість життєздатних клітин фітопатогенних бактерій зменшується вже через чотири години. Обробка сумішшю лактобацил і автолізату ервіній призводить до повного пригнічення патогенезу бактеріального раку на рослинах каланхое. На коренеплодах моркви обробка експериментальною сумішшю веде до зменшення кількості уражених експлантів на 14,3 %. Зроблено висновок, що залежно від сприйнятливості рослини обробка сумішшю лактобацил і автолізату ервіній призводить або до повного пригнічення патогенезу бактеріального раку, або до зменшення проявів його симптомів.

Мета роботи - виявлення антагоністичної активності продуктів метаболізму бактерій штамів Lactobacillus plantarum та Enterococcus italicus ОНУ547 за сумісної дії проти фітопатогенних бактерій in vitro. Антагоністичну активність бактеріальних штамів E. italicus ОНУ547, L. plantarum ОНУ12 та L. plantarum ОНУ311 проти фітопатогенних бактерій Rhizobium radiobacter C58, Rhizobium vitis UA6, Rhizobium rhizogenes 15834, Erwinia carotovora ZM1, Ralstonia solanacearum B-1109-УКМ, Pseudomonas syringae pv. syringae 8511 та P. syringae pv. atrofaciens D13 вивчали in vitro за допомогою методу агарових лунок. Комбінація продуктів метаболізму двох штамів лактобацил продемонструвала найвищий рівень пригнічення серед перевірених сумішей (<$Ep~symbol Г~0,05>) проти фітопатогенів Rhizobium vitis та Pseudomonas syringae pv. syringae з утворенням зон пригнічення з радіусом 7,2 +- 0,4 та 7,8 +- 0,4 мм. Антагоністична активність комбінації продуктів метаболізму бактерій штамів L. plantarum ОНУ12 та L. plantarum ОНУ311 в більшості випадків не збільшувалася у порівнянні з активністю окремих штамів. Штам E. italicus ОНУ547 окремо не пригнічував ріст фітопатогенних бактерій. Антагоністична активність досліджених комбінацій статистично не відрізнялася проти Rhizobium radiobacter та Erwinia carotovora. Висновки: всі досліджені суміші лактобактерій проявили різний рівень антагоністичної активності проти використаних в роботі фітопатогенних бактерій, що зумовлено дією органічних кислот, які вони продукують.

Досліджено виживання бактерій Lactobacillus plantarum ОНУ 12 на поверхнях листя каланхое Kalanchoe daigremontiana Mill., зелених стебел винограду Vitis vinifera L. сорту Піно чорний, стебел рослин томату Lycopersicon esculentum Mill сорту Балада, а також збереження життєздатності L. plantarum ОНУ 12 і фітопатогенних бактерій R. radiobacter C58 за сумісного нанесення на неушкодженому листі каланхое. З'ясовано, що молочнокислі бактерії виживали на стеблах томатів і винограду до 30-ти днів, а на листі каланхое - понад 30 діб. Встановлено, що бактерії R. radiobacter C58 за будь-якого сумісного способу нанесення з лактобацилами зникали з поверхні рослин уже на третій день експерименту. Молочнокислі бактерії L. plantarum ONU 12 у разі нанесення одночасно з клітинами фітопатогена виділяли з поверхні рослин упродовж 8-ми діб, а за умов нанесення до чи після суспензії фітопатогена - протягом 14-ти діб. Доведено захисну дію молочнокислих бактерій у пригніченні бактеріального раку на тест-рослинах. Молочнокислі бактерії L. plantarum ОNU 12 виявилися перспективними мікроорганізмами для біологічного захисту рослин від інфекції, спричиненої фітопатогенними Rhizobium radiobacter та R. vitis.

Мета роботи - оптимізація складу поживного середовища для культивування молочнокислих бактерій штаму L. plantarum ONU87 з одночасним вивченням впливу компонентів різних поживних середовищ на ростові характеристики і антагоністичну активність цих бактерій. Антагоністичну активність штаму L. plantarum ONU87 по відношенню до Rhizobium radiobacter C58 in vitro визначено методом подвійних агарових шарів. Титр агробактерій визначено методом серійних розведень з наступним висівом на щільне середовище MRS. Оцінку впливу кожного чинника поживного середовища на показники, що перевіряли, здійснено за допомогою неповної регресійної моделі. Оптимізація середовища базувалася на плануванні з використанням центрального композиційного ортогонального експерименту. Параметром оптимізації слугував показник концентрації бактерій. Встановлено, що на накопичення бактерій та їх антагоністичну активність впливають склад компонентів поживних середовищ та їх співвідношення, що було показано у одержаних математичних моделях. Кінцевим результатом проведених досліджень є поживне середовище OLB (глюкоза - 22,5 г/л, пептон - 8,5 г/л, дріжджовий екстракт - 4,5 г/л, K2HPO4 - 6,0 г/л, Na цитрат - 2,0 г/л, <$Eroman {CH sub 3 COONa~times~3H sub 2 O}> - 25,0 г/л, MgSO4 - 0,2 г/л, MnSO4 - 0,2 г/л та FeSO4 - 0,05 г/л), за росту на якому концентрація лактобактерій у стаціонарній фазі росту зросла до <$E3,5~symbol С~0,1~times~10 sup 10> кл/мл. Математичне планування експерименту дозволило при незначній зміні кількісного складу поживного середовища значно збільшити накопичення біомаси.

Вперше проведено ідентифікацію мікроорганізмів, що домінують у забруднених радіонуклідами грунтах. Вперше оцінено динаміку кількості еколого-трофічних груп грунтових мікроорганізмів. Визначено здатність до акумуляції ¹³⁷Cs мікроорганізмами Pseudomonas frederiksbergensis ТРК 2-4, Burkholderia glathei Hgl 1, Burkholderia sp. IMER-B1-53, Bacillus micoides BCHMAC12, Flavobacterium sp. TISTR 1 602, виділеними із забруднених радіоактивними речовинами грунтів, та Azotobacter chroococcum УКМ В-6003, A. chroococcum УКМ В-6 082, Agrobacterium radiobacter IМВ В-7 246, Bacillus megaterium УКМ B-5 724, з колекції Інституту мікробіології і вірусології ім. Д. К. Заболотного НАН України. Досліджено вплив перелічених мікроорганізмів на перехід ¹³⁷Cs у рослини озимого ріпаку.

Розширено уявлення про механізм дії фосфатмобілізувальних бактерій R. radiobacter на фосфорне живлення рослин пшениці озимої: встановлено, що бактерії R. radiobacter продукують ацетатну та масляну кислоти та фосфатазу, що сприяє розчиненню мінеральних і органічних сполук фосфору в грунті. Бактерії R. radiobacter є продуцентами фітогормональних речовин ауксинової, гіберелінової та цитокінінової природи, які стимулюють ріст і розвиток рослин, що сприяє покращанню засвоєння рослинами пшениці озимої фосфатів з грунту. Досліджено фосфорний режим ризосферного грунту рослин пшениці озимої та ступінь засвоєння ними фосфору за дії R. radiobacter. Встановлено, що за використання R. radiobacter підвищується ступінь рухомості фосфатів у кореневій зоні рослин, вміст фосфору у рослинах і зерні, збільшується винос фосфору з урожаєм на 40,3 %. Вивчено складові ліпід-пігментного комплексу рослин пшениці озимої за дії бактерій R. radiobacter 1333 і R. radiobacter 5006 та виявлено позитивний вплив, який проявляється у підвищенні вмісту основних фотосинтетично активних пігментів у листках на 32,1 - 34,3 % та зростанні співвідношення суми хлорофілів до каротиноїдів на 6,2 %. Підтримання високого рівня фосфатидилгліцеролу поряд зі стабільним вмістом сульфохіновозилдіацилгліцеролу в листках свідчить про покращення фосфорного живлення рослин за бактеризації насіння R. radiobacter .

Запропоновано прості методики визначення здатності бактерій-антагоністів Lactobacillus plantarum пригнічувати збудника бактеріального раку Rhizobium radiobacter на рівні хемотаксису до рослинних тканин і прикріплення. У відповідь на присутність екстракту певної тест-рослини клітини R. radiobacter утворювали дифузійну або грибоподібну біоплівку. Вперше виявлено, що R. radiobacter і L. plantarum можуть утворювати змішані біоплівки.

Вперше для умов західного Лісостепу на сірих лісових поверхнево оглеєних грунтах виявлено закономірності формування продуктивності середньостиглих сортів гречки Антарія, Рубра й Єлена. Оптимізовано строки сівби, дози мінеральних добрив із сумісним застосуванням біопрепаратів на основі штамів азотфіксувальних і фосформобілізуючих бактерій Agrobacterium radiobacter (Ризоагрін) і Pseudomonas fluorescens (Ризоплан), що дозволило вдосконалити технологію вирощування гречки. Визначено вплив технологічних прийомів вирощування на функціонування асиміляційного апарату, чисту продуктивність фотосинтезу та нагромадження сухої речовини. Вперше за умов західного Лісостепу визначено параметри нектаропродуктивності рослин гречки залежно від строків сівби та доз мінеральних добрив із поєднанням бактеріальних препаратів. З'ясовано залежність між врожайністю та нектаропродуктивністю і показниками якості. Встановлено економічно й енергетично доцільні елементи технології вирощування гречки.