Мельникова Наталія

к. б. н., старший науковий співробітник

Інститут фізіології рослин і генетики НАН України

м. Київ

ОСОБЛИВОСТІ ФОРМУВАННЯ СОЄВО-РИЗОБІАЛЬНОГО СИМБІОЗУ ЗА ДІЇ БАКТЕРІЙ ПРИКОРЕНЕВОЇ ЗОНИ ГОРОХУ ТА СОЇ

Протягом онтогенезу рослини взаємодіють зі значною кількістю мікроорганізмів, зокрема ризобактеріями. Численними дослідженнями було показано, що прикоренева мікрофлора може покращувати ріст і розвиток рослин, забезпечуючи їх необхідними елементами живлення, зокрема фосфором та азотом, збільшуючи поглинальну здатність коренів, продукуючи фітогормони [1]. Опосередковано мікроорганізми ризосфери впливають на ріст і розвиток рослин, пригнічуючи активність фітопатогенів, трансформуючи шкідливі для рослин речовини [1], тощо. Завдяки своїм властивостям ризобактерії також можуть діяти як біотичний фактор навколишнього середовища, змінюючи параметри формування симбіотичних взаємовідносин між бобовими рослинами і бульбочковими бактеріями [1]. Останнім належить особливе місце серед представників ґрунтової мікрофлори, оскільки вони у симбіозі з бобовими здатні перетворювати атмосферний азот в доступні для засвоєння живими організмами азотні сполуки [2]. Використання ризобактерій розглядається як необхідний агротехнічний захід для покращення росту і розвитку сільськогосподарських культур і інноваційний елемент технологій вирощування рослин. У зв’язку з цим актуальним є питання пошуку нових штамів ризобактерій для створення ефективних комплексних бактеріальних препаратів під бобові культури з метою підвищення продуктивності останніх.

До дослідження були залучені рослини сої Glycine max L. (Merr.) сорту Васильківська, бульбочкові бактерії Bradyrhizobium japonicum 634б та бактеріальні ізоляти з ризосфери гороху RP9 і сої S5, що зберігаються в музейній колекції азотфіксувальних мікроорганізмів відділу симбіотичної азотфіксації ІФРГ НАН України. Бактерії вирощували на МДА до пізньої експоненціальної фази росту. Вплив ізолятів ризосферних мікроорганізмів сої  і гороху на формування бобово-ризобіального симбіозу у рослин сої вивчали в умовах вегетаційного експерименту. Простерилізоване насіння інокулювали монокультурою бульбочкових бактерій або бінарними суспензіями мікроорганізмів, що включали ризобії і один із ізолятів ризобактерій у співвідношенні 1:0,1. Масу рослин, а також рівень бульбочкоутворення і азотфіксувальну активність симбіозу ацетиленовим методом [3] визначали у фазу початку цвітіння сої.

Раніше було показано, що ізоляти, виділені з ризосфери гороху RP9 і сої S5 не мають антагоністичної дії щодо бульбочкових бактерій сої та секретують в навколишнє середовище  низку речовин гормональної природи з ауксиновою і цитокініновою дією [4]. Крім того, ризобактеріям прикореневої зони гороху притаманна здатність фіксувати атмосферний азот [4]. Це обумовлює необхідність подальшого дослідження вищевказаних ізолятів, зокрема їх дії на формування і функціонування бобово-ризобіального симбіозу. У разі інокуляції насіння сої бінарною бактеріальною композицією, до складу якої входили ризобії та ізолят S5, виділений з ризосфери сої спостерігалось збільшення кількості бульбочок на коренях рослини-хазяїна на 34,6% та їх азотфіксувальної активності на 31,4% порівняно до контролю (рослини інфікували монокультурою бульбочкових бактерій). При інтродукції у прикореневу зону сої ізоляту RP9 рівень бульбочкоутворення суттєво не збільшувався. Проте ризобактерії гороху (ізолят RP9) сприяли формуванню симбіозу соя-B.japonicum 634б, азотфіксувальна активність якого на 23,1% перевищувала аналогічний показник у варіанті з монокультурою ризобій. Слід відзначити, що обидва досліджувані ізоляти не мали суттєвого впливу на масу бульбочок. Маса надземної частини сої у фазу початку цвітіння збільшувалась до 4,8 ± 0,3 г/рослину при інокуляції насіння бінарною бактеріальною композицією B.japonicum 634б + ізолят S5 порівняно до контролю (3,2 ± 0,2 г/рослину). У той же час у варіанті з використанням змішаної культури із залученням ризобактерій RP9 було відзначено зростання надземної маси до 3,7 ± 0,2 г/рослину.

Отже, ізоляти прикореневої зони сої S5 і гороху RP9 загалом стимулювали формування і функціонування соєво-ризобіального симбіозу, що вказує на можливість їх використання для створення бактеріальних препаратів під бобові. Найбільш вираженою була ефекторна дія ризобактерій сої. Відмінність між ізолятами ризосферних мікроорганізмів сої і гороху у складі бінарних бактеріальних культур за характером впливу на формування симбіозу та вегетативної маси рослин може бути обумовлена комплементарністю у системі «бобова рослина – бульбочкові бактерії – ризосферні мікроорганізми».

Література

1. Коць, С. Я. Биологическая фиксация азота: бобово-ризобиальный симбиоз [Текст]: монография в 4-х томах / С. Я. Коць, В. В. Могрун, В. Ф. Патыка, С. М. Маличенко, П. Н. Маменко, Д. А. Киризий, Л. М. Михалкив, С. К. Береговенко, Н. Н. Мельникова. – Т. 2. – К.: Логос, 2011. – 523 с.

2. Simms, E. L. Partner choice in nitrogen-fixation mutualisms of legumes and rhizobia [Текст] / E. L. Simms, D. L. Taylor // Integr. Comp. Biol. – 2002. – 42. – P. 369‒380.

3. Hardy, R. W. F. The acethylene‒ethylene assay for N₂ fixation: laboratory and field evaluation [Текст] / R. W. F. Hardy, R. D. Holsten, E. K. Jackson, R. C. Burns // Plant Physiol. – 1968. – 43. – P. 1185‒1207.

4. Melnykova, N. Plant growth promoting properties of bacteria isolated from the rhizosphere of soybean and pea [Текст] / N. Melnykova, O. Gryshchuk, L. Mykhalkiv, P. Mamenko, S. Kots // Natura Montenegrina. – 2013. – 12, N 3-4. – P. 915-923.