PROSPECTS FOR USING ENDOPHYTIC SEED BACTERIA AND ORGANIC ACIDS AS BIOPREPARATIONS FOR PLANT PROTECTION
УДК: 632.937:579.64:577.11 DOI: 10.31588/2073-0462-2026-21-2-12-21 EDN: CPBXDJ
Keywords:
biopreparations, endophytic bacteria, organic acids, spring wheat, spring barley, winter wheatAbstract
New biological preparations based on endophytic seed bacteria of Bacillus genus (B. amyloliquefaciens KS 25-AU and B. velezensis KS 63-AU) and organic acids (ascorbic and succinic) have been developed. The addition of organic acids did not reduce the antagonistic activity of endophytic bacteria against phytopathogenic fungi Fusarium graminearum and Alternaria alternate. The isolate B. amyloliquefaciens KS 25-AU demonstrated higher antagonistic activity than B. velezensis KS 63-AU. The preparations were used for seed treatment in vegetation experiments and spraying with subsequent artificial infection with pathogens. The preparations significantly reduced plant damage by powdery mildew. For brown rust, a decrease in damage was noted with the use of preparations containing succinic acid. Preparation containing B. amyloliquefaciens KS 25-AU and succinic acid stood out in terms of effectiveness. Field testing of developed preparations effectiveness was conducted under conditions of 2025 growing season, favorable for the development of foliar mycoses, on the following crops: spring wheat (Ekada 214 variety), spring barley (Pamyat Chepeleva variety) and winter wheat (Skipetr variety). Double application of the preparations (during the booting and heading stages) was studied on spring wheat and spring barley, while a single application was performed in the fall on winter wheat. Application of all preparations resulted in a reduction in plant damage by both foliar mycoses and ear diseases on spring wheat. Development of dark brown spot was reduced, but the effect on net blotch was weak on spring barley. Plant treatment reduced the development of powdery mildew and pyrenophorosis, especially when using B. amyloliquefaciens KS 25-AU with succinic acid on winter wheat. The obtained results demonstrated the potential of using combination preparations based on seed endophytic bacteria and organic acids to protect grain crops from foliar mycoses.
References
1. Бесшапошный М. Н., Ковалева Е. В., Энкина Е. В. Перспективы производства и экспорта зерна в условиях трансформации аграрного производства // Экономика сельского хозяйства России. 2022. № 9. С. 86-91. doi: 10.32651/229-86.
2. Современное состояние, тенденции и проблемы производства зерна в Российской Федерации / Ториков В. Е., Васькин В. Ф., Дронов А. В., Васькина Т. И. // Аграрный вестник Верхневолжья. 2022. № 1(38). С. 15-23. doi: 10.35523/2307-5872-2022-38-1-15-23.
3. Sharma K., Sharma P. Wheat as a Nutritional Powerhouse: Shaping Global Food Security. IntechOpen, 2025. doi: 10.5772/intechopen.1009499.
4. Михина Н. Г., Бухонова Ю. В. Мониторинг вредителей и болезней зерновых колосовых культур // Защита и карантин растений. 2024. № 1. С. 20-26. doi: 10.47528/1026-8634_2024_1_20.
5. Multi-peril pathogen risks to global wheat production: A probabilistic loss and investment assessment / Y. Chai, S. Senay, D. Horvath, P. Pardey // Frontiers in Plant Science. 2022. Vol. 13. Art. 1034600. doi: 10.3389/fpls.2022.1034600.
6. Санин С. С. Эпидемии болезней растений: мониторинг, прогноз, контроль // Защита и карантин растений. 2018. № 1. С. 35-36.
7. Особенности возникновения, развития и генетические механизмы проявления резистентности к фунгицидам из химических классов триазолов и стробилуринов у Zymoseptoria tritici (обзор) / Н. Г. Зубко, Ю. В. Зеленева, Э. А. Конькова и др. // Микология и фитопатология. 2024. Т. 58. № 6. С. 423-434. doi: 10.31857/S0026364824060011.
8. Fifty years of fungicide development, deployment, and future use / J. Beckerman, C. Palmer, E. Tedford, H. Ypema // Phytopathology. 2023. Vol. 113. No. 4. P. 694-706. doi: 10.1094/PHYTO-10-22-0399-IA.
9. Эффективность бактерий-антагонистов Bacillus и Pseudomonas в качестве агентов биоконтроля сетчатой пятнистости озимого ячменя в полевых условиях / А. М. Асатурова, Н. А. Жевнова, Н. М. Сидоров, О. Ю. Кремнева // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. 2024. Т. 54. № 10(311). С. 69-77. doi: 10.26898/0370-8799-2024-10-7
10. Кузнецова Н. И. Создание экологически безопасных биологических препаратов на основе природных бациллярных штаммов с биоцидными свойствами для защиты растений от фитопатогенов для органического земледелия // Биотехнология. 2025. Т. 41. № 5. С. 108-112. doi: 10.56304/S0234275825050072.
11. Harnessing seed endophytic microbiomes: a hidden treasure for enhancing sustainable agriculture / A. E. Fadiji, A. A. Lanrewaju, I. O. Omomowo, et al. // Plants. 2025. Vol. 14. No. 15. Art. 2421. doi: 10.3390/plants14152421.
12. Норбоев М. Т., Исмаилов З. Ф. Эндофитные бактерии, выделенные из растений, и их антагонистические и синергетические взаимодействия // Universum: химия и биология. 2025. № 12-4(138). С. 19-24. doi: 10.32743/UniChem.2025.138.12.21454.
13. Сравнительный анализ биоразнообразия эндофитных микроорганизмов яровой твердой пшеницы на разных фазах роста и развития растений / А. Р. Долгов, Д. В. Уткин, Э. Г. Хачатуров и др. // Вестник Пермского университета. Серия: Биология. 2024. № 2. С. 165-175. doi: 10.17072/1994-9952-2024-2-165-175.
14. Seed-inhabiting endophytes: Their role in plant development and disease protection / G. Pal, K. Kumar, A. Verma, et al. // New and Future Developments in Microbial Biotechnology and Bioengineering: Phytomicrobiome for Sustainable Agriculture. Elsevier, 2021. doi: 10.1016/B978-0-444-64325-4.00004-3.
15. Эндофитные бактерии как агенты для биопестицидов нового поколения (обзор) / И. В. Максимов, Т. И. Максимова, Е. Р. Сарварова, Д. К. Благова // Прикладная биохимия и микробиология. 2018. Т. 54. № 2. С. 134-148. doi: 10.7868/S0555109918020034.
16. Biocontrol potential and mechanism of a seed-endophytic Bacillus velezensis NEAU-HLD-9 against gray mold in green beans / K. Zhang, X. Yu, X. Yang, et al. // Food Microbiology. 2026. Vol. 136. Art. 105018. doi: 10.1016/j.fm.2025.105018.
17. Nyzhnyk T., Kiedrzyński M., Kiedrzyńska E. Salicylic and succinic acids as inducers of phytoimmunity in winter wheat for the management of powdery mildew (Blumeria graminis (DC) Speer f. sp. tritici) // BMC Plant Biology. 2025. Vol. 25. Art. 376. doi: 10.1186/s12870-025-06403-2.
18. Salicylic acid: a key natural foundation for next-generation plant defense stimulators / R. Oussou, S. La Camera, C. Marivingt-Mounir, J. F. Chollet // Pest Management Science. 2025. Vol. 82. No. 3. P. 2165-2176. doi: 10.1002/ps.70389.
19. Application of endophytic Bacillus subtilis and salicylic acid to improve wheat growth and tolerance under combined drought and fusarium root rot stresses / O. Lastochkina, C. Allagulova, K. Fedorova et al. // Agronomy. 2020. Vol. 10. No. 9. Art. 1343. doi: 10.3390/agronomy10091343.
20. Хомяк А. И., Асатурова А. М. Составы биопестицидов для защиты сельскохозяйственных культур — современное состояние и перспективы (обзор) // Юг России: экология, развитие. 2024. Т. 19. № 3(72). С. 83-96. doi:10.18470/1992-1098-2024-3-8
21. Формирование урожайности яровой пшеницы в условиях изменения климата в Зауральской степи / К. Р. Исмагилов, Р. С. Кираев, А. С. Шаяхметов, Р. Р. Исмагилов // Достижения науки и техники АПК. 2025. Т. 39, № 4. С. 31-36. doi:10.53859/02352451_2025_39_4_31.
22. Вернер А.В., Коконов С.И. Адаптация сроков посева перспективных сортов яровой мягкой пшеницы к условиям меняющегося климата Северного Казахстана // Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. 2025. № 3(71). С. 13-20. doi:10.18286/1816-4501-2025-3-13-20.
23. Сравнение технологий возделывания яровой пшеницы в Нечерноземной зоне России / Ю. Д. Смирнова, Н. В. Фомичева, Ю. И. Митрофанов, Г. Ю. Рабинович // Пермский аграрный вестник. 2025. № 3(51). С. 64-70. doi:10.47737/2307-2873_2025_51_64.
24. Лебедева Т.В., Зуев Е.В. Генетический контроль ювенильной устойчивости к мучнистой росе образцов яровой мягкой пшеницы коллекции ВИР // Vavilovia. 2021. Т. 4, № 1. С. 25-35. doi: 10.30901/2658-3860-2021-1-25-35.
25. Новые источники и доноры пшеницы с высоким потенциалом комплексной устойчивости к особо опасным болезням / В. П. Судникова, Ю. В. Зеленева, И. В. Гусев и др. // Сельскохозяйственная биология. 2025. Т. 60, № 1. С. 3-20. doi: 10.15389/agrobiology.2025.1.3rus.
26. Чумаков А. Е., Захарова Т. И. Вредоносность болезней сельскохозяйственных культур. М.: Агропромиздат, 1990. 127 с.
27. Shaner G., Finney R. E. The effect of nitrogen fertilization on the expression of slow-mildewing resistance in Knox wheat // Phytopathology. 1977. Vol. 77. P. 1051-1056.
1. Besshaposhnyy MN, Kovaleva EV, Enkina EV. [Prospects for grain production and export amidst the transformation of agricultural production]. Ekonomika selskogo khozyaystva Rossii. 2022; 9. 86-91 p. doi: 10.32651/229-86.
2. Torikov VE, Vaskin VF, Dronov AV, Vaskina TI. [Current state, trends and problems of grain production in the Russian Federation]. Agrarnyy vestnik Verkhnevolzhya. 2022; 1(38). 15-23 p. doi: 10.35523/2307-5872-2022-38-1-15-23.
3. Sharma K, Sharma P. Wheat as a nutritional powerhouse: shaping global food security. IntechOpen. 2025. doi: 10.5772/intechopen.1009499.
4. Mikhina NG, Bukhonova YuV. [Monitoring of pests and diseases of cereal crops]. Zashchita i karantin rasteniy. 2024; 1. 20-26 p. doi: 10.47528/1026-8634_2024_1_20.
5. Chai Y, Senay S, Horvath D, Pardey P. Multi-peril pathogen risks to global wheat production: A probabilistic loss and investment assessment. Front Plant Sci. 2022; Vol.13. 1034600. doi: 10.3389/fpls.2022.1034600
6. Sanin SS. [Plant disease epidemics: monitoring, forecast, control]. Zashchita i karantin rasteniy.2018;1. 35-36p.
7. Zubko NG, Zeleneva YuV, Konkova EA. [Features of occurrence, development and genetic mechanisms of resistance to fungicides from the chemical classes of triazoles and strobilurins in Zymoseptoria tritici (review)]. Mikologiya i fitopatologiya. 2024; Vol.58. 6. 423-434 p. doi: 10.31857/S0026364824060011.
8. Beckerman J, Palmer C, Tedford E, Ypema H. Fifty years of fungicide development, deployment and future use. Phytopathology. 2023; Vol.113. 4. 694-706 p. doi: 10.1094/PHYTO-10-22-0399-IA.
9. Asaturova AM, Zhevnova NA, Sidorov NM, Kremneva OYu. [Efficiency of antagonistic bacteria Bacillus and Pseudomonas as biocontrol agents of net blotch of winter barley under field conditions]. Sibirskiy vestnik selskokhozyaystvennoy nauki. 2024; Vol.54. 10(311). 69-77 p. doi: 10.26898/0370-8799-2024-10-7
10. Kuznetsova NI. [Development of environmentally safe biological products based on natural bacillary strains with biocidal properties for plant protection against phytopathogens for organic farming]. Biotekhnologiya. 2025; Vol.41. 5. 108-112 p. doi: 10.56304/S0234275825050072.
11. Fadiji AE, Lanrewaju AA, Omomowo IO, Parra-Cota FI, de los Santos-Villalobos S. Harnessing seed endophytic microbiomes: a hidden treasure for enhancing sustainable agriculture. Plants. 2025; Vol.14. 15. Art.2421. doi: 10.3390/plants14152421
12. Norboev MT, Ismailov ZF. [Endophytic bacteria isolated from plants and their antagonistic and synergistic interactions]. Universum: khimiya i biologiya. 2025; 12-4(138). 19-24 p. doi: 10.32743/UniChem.2025.138.12.21454
13. Dolgov AR, Utkin DV, Khachaturov EG. [Comparative analysis of biodiversity of endophytic microorganisms of spring durum wheat at different phases of plant growth and development]. Vestnik Permskogo universiteta. Seriya: Biologiya. 2024; 2. 165-175 p. doi: 10.17072/1994-9952-2024-2-165-175
14. Pal G, Kumar K, Verma A. Seed-inhabiting endophytes: their role in plant development and disease protection. New and future developments in microbial biotechnology and bioengineering: phytomicrobiome for sustainable agriculture. Amsterdam: Elsevier. 2021; 99-118 p. doi: 10.1016/B978-0-444-64325-4.00004-3
15. Maksimov IV, Maksimova TI, Sarvarova ER, Blagova DK. [Endophytic bacteria as agents for new generation biopesticides (review)]. Prikladnaya biokhimiya i mikrobiologiya. 2018; Vol. 54. 2. 134-148 p. doi: 10.7868/S0555109918020034
16. Zhang K, Yu X, Yang X. Biocontrol potential and mechanism of a seed-endophytic Bacillus velezensis NEAU-HLD-9 against gray mold in green beans. Food Microbiol. 2026; Vol.136. Art.105018. doi: 10.1016/j.fm.2025.105018.
17. Nyzhnyk T, Kiedrzynski M, Kiedrzynska E. Salicylic and succinic acids as inducers of phytoimmunity in winter wheat for the management of powdery mildew (Blumeria graminis (DC) Speer f. sp. tritici). BMC Plant Biol. 2025; Vol.25. Art.376. doi: 10.1186/s12870-025-06403-2.
18. Salicylic acid: a key natural foundation for next-generation plant defense stimulators / R. Oussou, S. La Camera, C. Marivingt-Mounir, J. F. Chollet // Pest Management Science. 2025; Vol.82. No.3. 2165-2176 p. doi: 10.1002/ps.70389.
19. Lastochkina O, Allagulova C, Fedorova K. Application of endophytic Bacillus subtilis and salicylic acid to improve wheat growth and tolerance under combined drought and fusarium root rot stresses. Agronomy. 2020; Vol.10. 9. Art.1343. doi: 10.3390/agronomy10091343.
20. Khomyak AI, Asaturova AM. [Biopesticide formulations for crop protection - current status and prospects (review)]. Yug Rossii: ekologiya, razvitie. 2024; Vol.19. 3(72). 83-96 p. doi:10.18470/1992-1098-2024-3-8
21. Ismagilov KR, Kiraev RS, Shayakhmetov AS, Ismagilov RR. [Formation of spring wheat yield under changing climate conditions in the Trans-Ural steppe]. Dostizheniya nauki i tekhniki APK. 2025. Vol.39. 4. 31-36 p. doi: 10.53859/02352451_2025_39_4_31
22. Verner AV, Kokonov SI. [Adaptation of sowing dates of promising varieties of spring soft wheat to the conditions of a changing climate in Northern Kazakhstan]. Vestnik Ulyanovskoy gosudarstvennoy selskokhozyaystvennoy akademii. 2025; 3(71). 13-20 p. doi:10.18286/1816-4501-2025-3-13-20.
23. Smirnova YuD, Fomicheva NV, Mitrofanov YuI, Rabinovich GYu. [Comparison of spring wheat cultivation technologies in Non-Chernozem zone of Russia]. Permskiy agrarnyy vestnik. 2025; 3(51). 64-70 p. doi:10.47737/2307-2873_2025_51_64.
24. Lebedeva TV, Zuev EV. [Genetic control of juvenile resistance to powdery mildew in spring soft wheat accessions from VIR collection]. Vavilovia. 2021; Vol.4. 1. 25-35 p. doi: 10.30901/2658-3860-2021-1-25-35.
25. Sudnikova VP, Zeleneva YuV, Gusev IV. [New sources and donors of wheat with high potential for complex resistance to especially dangerous diseases]. Selskokhozyaystvennaya biologiya. 2025; Vol.60. 1. 3-20 p. doi: 10.15389/agrobiology.2025.1.3rus.
26. Chumakov AE, Zakharova TI. Vredonosnost bolezney selskokhozyaystvennykh kultur. [Harmfulness of agricultural crops diseases]. Moscow: Agropromizdat. 1990; 127 p.
27. Shaner G, Finney RE. The effect of nitrogen fertilization on the expression of slow-mildewing resistance in Knox wheat. Phytopathology. 1977; Vol.77. 1051-1056 p.
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
Categories
License
Copyright (c) 2026 Vestnik of Kazan state agrarian university
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Метаданные научных статей, включая название, аннотацию, сведения об авторах, список литературы, идентификаторы и иные элементы библиографического описания для дальнейшего неограниченного использования, передаются в редакцию с правом их неограниченного использования на условиях открытой лицензии Creative Commons Attribution (CC BY).
