CELLULOLYTIC BACTERIAL STRAIN BACILLUS ARYABHATTAI 21N2 AS THE BASIS FOR A BACTERIAL FERTILIZER FOR FORAGE LEGUME CROPS: GROWTH-PROMOTING, ANTIFUNGAL ACTIVITY, AND EFFECTIVENESS UNDER FIELD CONDITIONS

Abstract

Objective - characterization of a new strain of cellulolytic bacteria, Bacillus aryabhattai 21N2, promising for the development of a bacterial fertilizer for the forage legume crops sweet clover and alfalfa. The strain was isolated from decomposing cellulose-containing plant residues in the alfalfa rhizosphere (Almaty region, Kazakhstan) and deposited in the Republican Collection of Microorganisms under number RKM 0856. In laboratory experiments, pre-sowing seed treatment with a suspension of the strain (titer 1×108 cells/mL) increased alfalfa seed germination to 82.6% versus 73.9% for the prototype strain Cellulomonas biazotea IMiV-43 and 52.4% in the control, while increasing seedling shoot and root length by 25.5% and 30.5%, respectively. The strain exhibited pronounced antifungal activity against phytopathogenic fungi of the genus Fusarium (F. solani, F. oxysporum, F. oxysporum var. solani, F. culmorum), the causative agents of root rot in sweet clover and alfalfa, and also synthesized biologically active metabolites -B-group vitamins and free amino acids. Under field conditions, pre-sowing seed inoculation with the B. aryabhattai 21N2 strain increased sweet clover seedling density from 76.3 to 153 plants/m², reduced root rot incidence from 25.2% to 9.0%, and increased green mass yield by 17.3 dt/ha for sweet clover and 15.2 dt/ha for alfalfa compared with the control and the prototype. The results obtained confirm the promise of the B. aryabhattai 21N2 strain as an environmentally safe alternative to chemical growth stimulants and fungicides in forage production. Цель исследования - характеристика нового штамма целлюлолитических бактерий Bacillus aryabhattai 21N2, перспективного для создания бактериального удобрения под кормо-бобовые культуры донник и люцерну. Штамм выделен из разлагающихся целлюлозосодержащих растительных остатков в ризосфере люцерны (Алматинская область, Казахстан) и депонирован в Республиканской коллекции микроорганизмов под номером RKM 0856. В лабораторных опытах предпосевная обработка семян суспензией штамма (титр 1×10⁸ кл/мл) повысила всхожесть семян люцерны до 82,6 % против 73,9 % у штамма-прототипа Cellulomonas biazotea ИМиВ-43 и 52,4 % в контроле, при увеличении длины стебля и корня проростков на 25,5 % и 30,5 %, соответственно. Штамм проявил выраженную антифунгальную активность в отношении фитопатогенных грибов рода Fusarium (F. solani, F. oxysporum, F. oxysporum var. solani, F. culmorum), вызывающих корневую гниль донника и люцерны, а также синтезировал биологически активные метаболиты - витамины группы В и свободные аминокислоты. В полевых условиях предпосевная инокуляция семян штаммом B. aryabhattai 21N2 увеличила густоту всходов донника с 76,3 до 153 шт./м², снизила поражённость корневой гнилью с 25,2 до 9,0 %, повысила урожайность зелёной массы донника на 17,3 ц/га и люцерны - на 15,2 ц/га по сравнению с контролем и прототипом. Полученные результаты подтверждают перспективность штамма B. aryabhattai 21N2 как экологически безопасной альтернативы химическим стимуляторам роста и фунгицидам в кормопроизводстве.