Введение. Обеспечение населения страны безопасной, качественной и доступной сельскохозяйственной продукцией в настоящее время является основной стратегической целью достижения продовольственной безопасности в России [1].Внедрение инновационных технологий и развитие экологически безопасных производств получения сырья и продукции – важные задачи «Стратегии национальной безопасности» [2].Одним из приоритетных направлений в растениеводстве в настоящее время является переход на технологии выращивания, предусматривающие снижение или отказ от применения химических пестицидов с использованием интегрированных систем и биотехнологических подходов, одним из которых является применение различных биопрепаратов, биоудобрений, стимуляторов роста на основе микроорганизмов [3, 4].Для обработки посевного материала, в процессе выращивания и при закладке на хранение сельскохозяйственного сырья и продукции, в настоящее время применяют микробные биопрепараты, разработанные на основе бакте­риальных штаммов Pseudomonas и Bacillus, которые способствуют максимальной сохранности качества и пищевой ценности продуктов, снижая микробиальную порчу и увеличивая продолжительность хранения продукции [5–7].Однако очень мало исследований относительно аспектов, раскрывающих вопросы способности Bacillus проявлять антиоксидантные свойства, приводящих к их толерантности в неблагоприятных условиях окружающей среды как при выращивании сельскохозяйственной продукции, так и при хранении [8].Применение микробных препаратов при выращивании и хранении в комплексе с повышенными температурами при выращивании и пониженными при хранении являются стрессовыми факторами для многих видов растительной продукции, оказывающими влияние на активность ферментов и, как следствие, на формирование качества продукции [6, 7].Цель исследования – изучение ферментативной активности и степени потемнения клубней картофеля, выращенного с применением биопрепарата на основе Bаcillus atrophaeus ВКПМ В-11474, разрабатываемого на кафедре «Прикладная биология и микробиология» Астраханского государственного технического университета.Задачи: провести анализ ферментативной активности и степени потемнения клубней раннего картофеля сорта Ред Скарлетт в полевом опыте и при последующем хранении.Объекты и методы. Полевой эксперимент проводили на сельскохозяйственных полях в Камызякском районе Астраханской области. Объект исследований – ранний картофель сорта Ред Скарлетт. Исследования проводили согласно Методике полевого опыта [9, 10].Определение активности ферментов и технологических свойств картофеля проводили на базе кафедры «Прикладная биология и микробиология» АГТУ.Биопрепарат на основе штамма B. Atro­phaeus ВКПМ В-11474 применялся в виде суспензии (ВП). Суспензию получали при непрерывном жидкофазном культивировании в промышленном ферментере на картофельно-глюкозной среде с титром жизнеспособных клеток не менее 109 КОЕ/мл.Выращивание картофеля осуществляли с применением следующих вариантов: контроль – выращивание картофеля без обработки биопрепаратами; Витаплан СП (биологический фунгицид на основе Bacillus subtilis) – коммерческий биопрепарат выбран для сравнения, использован в соответствие с рекомендациями по применению (опрыскивание дна борозды перед посадкой, норма расхода 80 г/га); ВП1 – жидкая форма биопрепарата на основе B. atrophaeus ВКПМ В-11474, способ применения – опрыскивание дна борозды перед посадкой (1 %-й раствор. 300 л/га)+2 пролива под корень растений (100 мл/растение) в фазах бутонизации и массового цветения; ВП2 – двукратное опрыскивание растений (1 %-й раствор, 300 л/га) в фазах единичного цветения и в конце вегетации.На хранение картофель закладывали после сбора урожая по окончании лечебного периода (14 суток при температуре 13–18 °С) насыпью при оптимальной температуре хранения для картофеля 1–4 °С в течение 4 месяцев.Определение степени потемнения мякоти клубней картофеля в сыром и вареном виде проводилось визуальным методом. При визуальном определении степени потемнения картофеля были взяты образцы разных вариантов, разрезанные пополам. Одна половинка картофеля была сварена на пару для определения изменения цвета в вареном виде, вторая – оставлена на сутки на свету для определения степени потемнения мякоти в сыром виде. Учет потемнения проводился по следующей шкале, в баллах: 9 баллов – цвет не изменился; 7 баллов – слабое изменение цвета; 5 баллов – среднее окрашивание; 3 балла – сильное окрашивание; 1 балл – очень сильное окрашивание [11].Активность ферментов (пероксидазы, каталазы, полифенолоксидазы, амилазы) определяли в клубнях до закладки на хранение (по окончании лечебного периода) и по окончании периода хранения.Определение активности пероксидазы (ПО) проводили ферментативной реакцией окисления пирогаллола пероксидом водорода с образованием окрашенного соединения пурпурогаллина, количество которого оценивали фотоколориметрически (Фотометр КФК-3) и выражали в единицах оптической плотности раствора пурпурогаллина, образовавшегося под действием пероксидаз в расчете на 1 г растительной массы (далее ед. акт) [12].Активность полифенолоксидазы (ПФО) на спектрофотометре ПромЭкоЛаб ПЭ-5300В определяли измерением оптической плотности продуктов реакции, образовавшихся при окислении пирокахетина за определенный промежуток времени, и выражали в относительных единицах на 1 г сырой ткани (далее ед. акт) [13].Определение активности амилаз и каталазы проводили фотоколориметрически (Фотометр КФК-3) и выражали в мг гидролизованного крахмала на единицу времени в расчете на 1 г растительной массы (мг/ед. акт.) [12, 14].Опыты проводили в 3 биологических и 3 аналитических повторностях. Статистическую обработку полученных результатов осуществляли с помощью стандартных методов описательной статистики с использованием программ MS Excel [15]. Дисперсионный анализ цифровых данных полевого опыта осуществляли по Б.А. Доспехову [9], достоверность различий между вариантами определяли, сравнивая их с показателями наименьшей существенной разницы (НСР0,05).Результаты и их обсуждение. Определение активности ферментов в клубнях картофеля до закладки на хранение показало (табл. 1), что в клубнях, выращенных при использовании биопрепарата на основе B. аtrophaeus, активность пероксидазы и каталазы находится практически на том же уровне, что и в контрольном варианте (табл. 1).При закладке на хранение для всех образцов картофеля отмечена максимальная активность для полифенолоксидазы (ПФО) (табл. 1), при этом следует отметить повышенные значения в клубнях картофеля в вариантах, где применялась суспензия биопрепарата (ВП2), в сравнении с контролем (670,98 и 533,41 ед. акт. соответственно), практически незначительно уступая по активности ПФО в клубнях, выращенных при использовании коммерческого препарата Витаплан СП (677,25 ед. акт.).Определение активности амилазы (суммарной, ɑ-амилазы и β-амилазы) показало (табл. 1), что применение биопрепарата на основе B. Atro­phaeus ВКПМ В-11474 способствует значительному снижению активности данных ферментов в клубнях картофеля при закладке на хранение (в 6,45–7,8 раза), не уступая коммерческому препарату Витапалан СП (в 7,2 раза).  Таблица 1 Ферментативная активность в клубнях картофеля*, ед. акт. Вариант опытаПероксидазаКаталазаПолифенолоксидазаАмилазасуммарнаяα-амилазаβ –амилазаКонтроль0,02±0,00027,6±0,3533,41±40,9425,89±1,314,51±0,7311,39±0,571,09±0,0125±1,2536,82±1,8413,19±0,668,47±0,24,72±0,19Витаплан, СП0,17±0,0027,05±0,31677,25±74,53,55±0,142,4±0,071,15±0,041,95±0,0825,4±0,2221,52±0,0766,83±0,33,57±0,13,3±0,1ВП10,07±0,0078,0±0,32592,98±65,234,01±0,042,71±0,11,3±0,041,24±0,03722,45±1,1232,93±1,558,1±0,32,86±0,15,25±0,16ВП20,03±0,0038,2±0,32670,98±74,23,3±0,132,22±0,021,07±0,021,37±0,0424,6±0,9942,24±2,538,57±0,325,56±0,23,03±0,12* – в числителе – до закладки на хранение; в знаменателе – по окончании хранения.  Учитывая то, что повышение уровней антиоксидантных ферментов каталазы, пероксидазы и полифенолоксидазы в ответ на воздействие стрессовых факторов окружающей среды яв­ляется ключевым в защитных механизмах картофеля от проявления внешних агрессивных воздействий [16], можно предположить, что в целом применение суспензии биопрепарата на основе B. atrophaeus ВКПМ В-11474 способствует повышению иммунной системы клубней картофеля. Данное предположение подтверждается тем, что в полевом опыте перед уборкой урожая отмечена эффективность биопрепарата на основе B. atrophaeus ВКПМ В-11474 против развития такого заболевания, как альтернариоз, вызываемого Alternaria solani (табл. 2).Кроме этого, присутствие бациллярных клеток и их экзометаболитов оказывает, вероятно, влияние на формирование химического состава ризосферы и ризопланы картофеля, что выражается в препятствовании всасывания присутствующих в почвах хлорид-ионов, имеющих функции активаторов амилаз. Данное предположение подтверждается тем, что в клубнях картофеля, выращенных с применением B. Atro­phaeus ВКПМ В-11474, активность суммарной амилазы находится на минимальном уровне (3,3–4,01 ед. акт.) в сравнении с контролем (25,89 ед. акт.).  Таблица 2 Действие биопрепарата на основе B. atrophaeus ВКПМ В-11474 на развитие альтернариоза (Alternaria solani) на картофеле сорта Ред Скарлетт ВариантПоказатель развития, %Р*R**БЭ***Контроль100,091,4-Витаплан, СП (стандарт)96,965,228,7ВП199,464,928,9ВП299,867,126,6НСР0,051,64,1-* Р – распространение болезни, ** R – развитие болезни, *** БЭ – биологическая эффективность изучаемого препарата против заболевания.  Оценивая общие изменения работы ферментативных систем, утилизирующих активные формы кислорода (каталаза/пероксидаза), следует отметить, что за время хранения (4 месяца) отмечена некоторая перестройка ферментативных систем. Так, произошла перестройка оксидазных процессов: во всех образцах наблюдается увеличение активности как каталазы, так и пероксидазы, однако в разной степени. При определении активности пероксидазы (ПО) в клубнях картофеля во всех исследуемых вариантах наблюдается повышение активности ПО от 0,02–0,17 ед. акт. (до закладки на хранение) до 1,09–1,95 ед. акт. (по окончании хранения). В целом следует отметить, что активность ПО возросла в минимальной степени в клубнях, выращенных с применением биопрепарата B. atrophaeus ВКПМ В-11474 (17,7–45,7), в сравнении с контролем (в 54,5 раза). Рост актив­ности пероксидазы показывает минимальные значения (в 11,5 раза) в варианте Витаплан СП, немногим больше (в 17,7 раза) в образце картофеля варианта ВП1, что является положительным фактором в формировании качества клубней в части снижения риска развития болезней при хранении.Для каталазы в клубнях картофеля по окончании хранения также отмечено повышение данного показателя во всех исследуемых вариантах, но это повышение не такое существенное (2,8–3,6) в отличие от повышения активности ПО, что, вероятно, обусловлено тем, что чувствительность каталаз к низкой концентрации пероксида водорода ниже, чем у пероксидаз [16, 17].Для ПФО по окончании периода хранения отмечается существенное снижение показателей (в 14,5–31,5 раза). Наибольшее снижение активности ПФО показали образцы Витаплан СП и ВП1, где снижение произошло в 31,5 и 18,0 раза соответсвенно, в варианте ВП2 – в 15,9 раза, что несколько выше, чем в контрольном варианте (в 14,5 раза).В целом следует отметить, что при рассмотрении изменения активности ферментов в системе «полифенолоксидаза-каталаза-пероксида­за» образцы картофеля варианта ВП2 показали максимальные адаптационные изменения к окислительному стрессу в условиях хранения посредством перестройки ферментативных процессов.Определение активности амилазы (суммарной, ɑ-амилазы и β-амилазы) показало (см. табл. 1), что по окончании периода хранения также происходит перестройка ферментативных процессов в клубнях картофеля, сопровождающаяся повышением активности данных ферментов в клубнях, которые выращивались при использовании биопрепаратов (Витаплан СП и на основе B. atrophaeus ВКПМ В-11474), тогда как в контроле активность данных ферментов сни­жается в среднем в 2 раза.Следует отметить, что особенности изменения активности β-амилаз в образцах после хранения вполне коррелируют с данными по ɑ-ами­лазе, за исключением образца ВП1, в котором активность β-амилазы практически остается на первоначальном уровне.Несмотря на то что при хранении картофеля, выращенного с применением биопрепарата на основе B. atrophaeus, отмечено увеличение активности амилаз в сравнении с контрольным вариантом, активность данной группы ферментов в обработанных биопрепаратами клубнях остается по окончании хранения значительно ниже активности в клубнях контрольного варианта.В целом данная особенность свидетельст­вует о том, что применение биопрепарата на основе B. atrophaeus при выращивании раннего картофеля не только оказывает влияние на снижение активности амилаз в свежесобранном урожае картофеля, но и обладает пролонгированным действием.Одним из основных технологических свойств, влияющих на качество картофеля, является степень потемнения мякоти клубней, влияние на данный показатель оказывают различные факторы, в том числе активность ферментов, содержащихся в картофеле [18–20].Полученные данные (табл. 3) свидетельствуют о том, что потемнение мякоти клубней сырого и вареного картофеля, выращенного с применением биопрепарата на основе B. Atro­phaeus, менее выражено, чем в контрольном варианте, что является важным условием при получении как столовых, так и технических сортов картофеля. Таблица 3 Степень потемнения мякоти исследуемых образцов картофеля ВариантОкраскаПотемнение мякоти сырого картофеля, баллПотемнение мякоти вареного картофеля, баллкожурысырой мякотипосле-уборочныйпериодпо окончании храненияпосле-уборочныйпериодпо окончании храненияКонтрольКрасныйСветло-желтый5376Витаплан, СП(контроль)7677ВП18788ВП28788  Заключение. В результате проведенных исследований установлено, что применение биопрепарата на основе B. atrophaeus не оказывает негативного влияния на формирование ферментативных активностей, происходящих в клубнях картофеля как при выращивании, так и при хранении, а также на степень потемнения мякоти клубней картофеля. Преимуществом биопрепарата на основе B. atrophaeus является способность снижения активности амилаз как в свежесобранном урожае картофеля, так и при хранении, что оказывает пролонгированное действие, снижая вероятность накопления в клубнях редуцирующих сахаров и холодового осахаривания.Установлено, что степень потемнения опытных образцов с применением биопрепарата менее выражена, чем в контрольном варианте.Результаты исследований позволяют рекомендовать применение биопрепарата на основе B. atrophaeus ВКПМ В-11474 для биологической защиты ранних сортов продовольственного картофеля от альтернариоза.