Nové trendy ve výzkumu a vývoji nosičů mikroorganismů pro zemědělské aplikace

Abstract

Táto práca sa venuje problematike nosičových systémov mikroorganizmov pre agronomické aplikácie. V súčasnosti sa do popredia dostáva výskum a vývoj alternatívnych hnojív na báze živých organizmov. Cieľom tejto práce bolo navrhnúť a pripraviť vhodný bioinokulant s použitím mikroorganizmu Azotobocter vinelandii, ktorý patrí do skupiny tzv. PGPR. Bioinokulant bol pripravený mokrou cestou princípom chemického sieťovania alginátu, produkovaného A. vinelandii, a chloridu vápenatého. Zároveň boli pripravené bioinokulanty pozostávajúce z lyofilizovaných kmeňov vybraného mikroorganizmu. Tieto bioinokulanty boli nanesené na semená modelovej rastliny, ktorou bol hlávkový šalát, a v priebehu dvoch týždňov bol pozorovaný vplyv na klíčenie semena. V optimalizačnej časti práce bol pozorovaný negatívny vplyv pôvodnej koncentrácie chloridu vápenatého (2 % hm.) na klíčivosť semien. Toto zistenie malo vplyv na použitie nižších koncentrácií v príprave bioinokulantov mokrou cestou. V procese práce boli vykonané experimenty na posúdenie vybraných PGPR efektov. Na záver experimentu bola vykonaná morfologická analýza povrchových vrstiev na semenách metódou SEM. Prínosom tejto práce je optimalizácia bioinokulantov a overenie ich účinku priamo na modelových rastlinách, čím udáva podklad, pre budúci výskum.

This thesis focuses on the use of carrier systems of microorganisms within agronomic applications, focusing on bio-based fertilizers. The creation of alternative, living organism-based fertilizers is gaining more and more attention due to harmful effects of traditional fertilizers. The aim of the presented work was to prepare and design a suitable bioinoculant from the microorganism Azotobacter vinelandii, belonging to the so-called PGPR (plant growth-promoting rhizobacteria) group of microorganisms. Preparation of the bioinoculant was performed by a wet procedure involving chemical cross-linking of alginate, which is an extracelular product of A. vinelandii metabolism, with calcium chloride. Bioinoculants consisting of lyophilized strains of the desired microorganism were prepared in parallel. These bioinoculants were applied to a model plant Lactuca sativa (lettuce) to evaluate their impact on seed germination over a two-week period. During optimization, it was observed that thie initial calcium chloride chloride (2 % w/w) negatively affected germination, promting the investigation of lower concentrations in subsequent formulations. Additional experiments assessed PGPR activity and quantified indole-3-acetic acid (IAA) production. Morphological observation of the seed surface layers was made at the end of the experiment using scanning electron microscopy (SEM). The novelty of this work lies in the refined bioinoculant production process and the direct validation of its biological efficacy on a model plant, establishing a foundation for further agricultural applications and research.