Головна » Статті » Конференція_2016_10_20-21 » Секція_2_Біологічні науки

ЕФЕКТИВНСТЬ ІНОКУЛЯЦІЇ СОЇ АЗОТОСТІЙКИМИ БУЛЬБОЧКОВИМИ БАКТЕРІЯМИ BRADYRHIZOBIUM JAPONICUM

Воробей Надія

к.б.н., с. н. с. відділу симбіотичної азотфіксації

Коць Сергій

д.б.н., чл.–кор. НАН України, зав. від. симбіотичної азотфіксації

Інститут фізіології рослин і генетики НАН України

м. Київ

 

ЕФЕКТИВНСТЬ ІНОКУЛЯЦІЇ СОЇ АЗОТОСТІЙКИМИ БУЛЬБОЧКОВИМИ БАКТЕРІЯМИ BRADYRHIZOBIUM JAPONICUM

 

Ефективність симбіотичної азотфіксації визначається комплексом факторів із яких найбільше значення мають біологічні особливості культур, генотипи рослин і азотфіксуючих мікроорганізмів, відповідність екологічних умов потребам конкретних макро- та мікросимбіонтів [1]. Показано, що високий вміст мінерального азоту в грунті негативно впливає на формування бульбочок і їх азотфіксувальну активність. Намічені два шляхи подолання цього інгібування 1) селекція стійких до азоту рослин [2] і 2) отримання спеціальних штамів ризобій, для забезпечення толерантності симбіотичних систем до підвищеного вмісту азоту [3]. Використання біологічного потенціалу мікросимбіонтів за впливу негативних екологічних факторів у перспективі без сумніву є важливим елементом створення адаптивно-інтенсивної стратегії вирощування бобових культур. Метою нашої роботи було отримати нові штами бульбочкових бактерій B. japonicum ефективні у симбіозі з соєю при вирощуванні ії на підвищеному фоні мінерального азоту.

Вегетаційні досліди проводили з соєю (Glycine max L. (Merill)) сорту Васильківська, спільної селекції ІФРГ НАН України, Селекційно-генетичного інституту НААН України та Інституту землеробства НААН України. Насіння сої інокулювали виробничим штамом B. japonicum 634б (контроль) та стійкими до 50–75 Мм KNO3 (в умовах чистої культури) Tn5-мутантами Т21-2, В16 і В20, які отримали внаслідок Tn5-мутагенезу штаму B. japonicum 646 при використанні різних плазмід – рSUP2021::Tn5 і рSUP5011::Tn5mob [4]. Ефективність передпосівної інокуляції сої оцінювали за кількістю, масою кореневих бульбочок, їх азотфіксувальною активністю (АфА), надземною масою та масою коренів, урожайністю та вмістом протеїну в зерні сої при вирощуванні рослин на фоні оптимальної – 0,25 і надлишкової – 1,0 норми (н) мінерального азоту за Гельрігелем. АфА визначали за методом Харді [5]. Газову суміш аналізували на хроматографі Agilent Technologies 6855 Network GC System. Вміст протеїну в зерні визначали за методом Лоурі [6].

У результаті досліджень встановлено, що формування і функціонування симбіотичних систем сої залежить від внесеної норми азоту, властивостей штамів-інокулянтів та фази розвитку рослини-хазяїна. Зокрема, за бактеризації сої азотостійкими штамами В16, В20 і Т21-2 у фазу бутонізації-початку цвітіння кількість бульбочок зросла у 1,54, 2,08 і 1,82 раза, а їх маса в 1,50, 1,77 і 1,60 раза відповідно порівняно з обробкою штамом 634б на фоні 1,0 н азоту. Негативний вплив 1н азоту призвів до зниження (за інокуляції 634б) та відсутності (за інокуляції В16) симбіотрофного живлення рослин сої на початкових етапах функціонування симбіотичної системи (фаза 3-ох справжніх листків). АфА бульбочок сої утворених за участю ризобій В20 та Т21-2 у фазу бутонізації-початок цвітіння зросла у 4,8 та 5,7 раза порівняно з інокуляцією штамом 634б на фоні 1 н азоту, що свідчить про підвищений адаптивний потенціал толерантності до азоту Tn5-мутантів за умов симбіозу. Інтегральним показником функціонування бобово-ризобіальної системи сої – є урожай зерна. Кількість бобів у контрольних рослин на фоні 0,25 н азоту була найбільшою, проте доля невиповнених бобів знижувала показник урожайності. Внаслідок інокуляції сої Tn5-мутантами Bjaponicum В20 та Т21-2 прибавка урожаю зерна сої становила відповідно 10,9 і 7,8% за 0,25 н та 17,3 і 19,9% у порівнянні з контролем за 1 норми азоту. Вміст білка у зерні рослин, інокульованих мутантом Т21-2 був найбільшим за 0,25 н азоту серед досліджуваних ризобій (прибавка до штаму контролю 2,75%), у той же час за 1 н азоту домінував за цим показником азотостійкий мутант В20 (прибавка до штаму контролю 3,1%).

Таким чином, встановлено, що 1 н азоту негативно впливає на формування та функціонування симбіотичного апарату сої, що проявлялося у пригніченні бульбочкоутворення, послабленні АфА та зміщенні цих процесів на пізніші терміни. За умов підвищеного рівня мінерального азоту в грунті рекомендовано застосовувати передпосівну інокуляцію насіння сої азотостійкими штамами В20 та Т21-2, здатними формувати азотфіксувальні бульбочки, що сприяє повноцінному живленню рослин як мінеральним так і симбіотрофним азотом, інтенсифікує вегетативний ріст рослин, сприяє формуванню більшого урожаю зерна з підвищеним вмістом протеїну.

 

Література

  1. Сидорова К.К. Симбиотическая азотфиксация: генетические, селекционные и эколого-агрохимические аспекты [Текст] / К.К.Сидорова, В.К Шумный, В.М Назарук. – Новосибирск: ИЦиГ СО РАН, Гео, 2006. – 134с.
  2. Belgni M.V. Nitric oxide: a non traditional regulator of growth [Текст] / M.V. Belgni, L. Lamattia. – Trends Plant Sci., – 2001, 6(11) – С. 508–509.
  3. Sing Bhupinder. Nodulation and symbiotic nitrogen fixation of cowpea genotypes as affected by fertilizer nitrogen [Текст] / Sing Bhupinder, Usha Kalidindi // J. Plant Nutr. – 2003. – 26, N 2. – P. 463–473.
  4. Воробей Н.А. Реалізація азотфіксувального потенціалу Tn5-мутантів Bradyrhizobium japonicum у симбіозі з рослинами сої [Текст] / Н.А. Воробей, С.Я.Коць, П.М. Маменко // Biotechnologia Acta. – 2013. – V 6, N 5.– С. 122–130.
  5. Hardy R.W.F. The acetylene–ethylene assay for N2–fixation: Laboratory and field evaluation [Текст] / R.W.F.Hardy, R.D.Holsten R.D., E.K. Jackson, R.C. Burns // Plant Physiol. – 1968 – 43, N 8. – P. 1185–1207.
  6.  Lowry O.H. Protein measurement with Folin fenol reagent [Текст] / O.H. Lowry, N.Z. Rosenbrought, A.L. Farr, R.Z. Randall // J. Biolog. Chem. – 1951. – 153. – P. 265.
Категорія: Секція_2_Біологічні науки | Додав: Admin (19.10.2016)
Переглядів: 237
Всього коментарів: 0