Биологические науки / 6

Биологические науки / 6. Микробиология

Д-р биол. наук Кириченко Е. В.

Институт физиологии растений и генетики

Национальной академии наук Украины, Киев, Украина

Степень реализации нодуляционной и азотфиксирующей способности клубеньковых бактерий сои под влиянием

растительных и микробных метаболитов

Клубеньковые бактерии – почвенные микроорганизмы, образующие с бобовыми растениями симбиотические системы в виде структурных новообразований – клубеньков, в которых осуществляется процесс преобразования молекулярного азота [1]. Соя – зернобобовая культура, пользующаяся все возрастающим спросом на рынке агропродукции [2], что предусматривает необходимость разработки биотехнологических приемов повышения ее продуктивности. В симбиозе с активными штаммами клубеньковых бактерий растения сои накапливают в почве до 500 кг/га азота.

Разработка путей интенсификации процесса биологической фиксации азота, направленных на более полную реализацию потенциальных генетически детерминированных способностей азотфиксирующих микроорганизмов является актуальным для развития современных микробных биотехнологий. Из литературы известно о положительном влиянии природных биологически активных веществ (флавоноидов, фитогормонов, витаминов, сапонинов, аминокислот, полисахаридов и др.) на развитие и функциональную активность диазотрофов в условиях in vitro и in situ [3-5]. Важная роль в установлении растительно-микробных взаимодействий и эффективном функционировании симбиоза принадлежит фитолектинам и ризобиальным полисахаридам [1].

Целью нашей работы было изучение симбиотических свойств (нодуляционной способности: по количеству корневых клубеньков на растении, азотфиксирующей активности клубеньков: ацетиленовым методом [см. 1]) Bradyrhizobium japonicum 634б (коллекция азотфиксирующих бактерий отдела симбиотической азотфиксации ИФРГ НАНУ) в симбиозе с растениями сои сорта Марьяна (высокобелковый, среднепродуктивный сорт Украинской селекции) под влиянием растительных (лектин семян сои) и микробных (экзополисахариды: ЭПС штамма 634б) метаболитов на культуру бактерий. ЭПС и экзометаболиты (ЭМ) ризобий сои получали, как описано в работе [1, с. 128, с. 134]. Штамм B. japonicum 634б инкубировали в течение 1 сут с ЭПС (1,5 мг/мл), лектином (5 мкг/мл) в соотношении 1:1.

В условиях вегетационных опытов получены результаты (табл.), свидетельствующие о перспективности применения исследуемых БАВ с целью активизации симбиотических свойств ризобий сои. Клубенькообразующая способность штамма 634б под влиянием специфичных ЭПС, ЭМ, лектина увеличилась соответственно в 1,9 раза, в 1,6 раза, в 1,4-1,5 раза. Нитрогеназная активность клубеньков – в 1,3 раза, в 2,0-2,2 раза, в 1,5 раза соответственно.

Таким образом, специфичные клубеньковым бактериям метаболиты растения-хозяина (лектин семян) и ризобиальные экзогликаны (ЭПС, ЭМ) являются эффективными БАВ, повышающими степень реализации нодуляционного и азотфиксирующего потенциала симбиозов сои с ризобиями.

Литература

1. Коць С.Я, Береговенко С.К, Кириченко Е.В., Мельникова Н.Н. Особенности взаимодействия растений и азотфиксирующих микроорганизмов. – К.: Наукова думка, 2007. – 316 с.

2. Крупнейшие аграрные компании Украины // rtpp.com.ua/4business/11/1862.html/

3. Волобуева О. Г. Влияние природного регулятора роста индолил-3-уксусной кислоты на бобово-ризобиальный симбиоз // Докл. ТСХА. – 2004. – № 276. – С. 292–295.

4. Леонова Н.О., Титова Л.В., Танцюренко О.В., Антипчук А.Ф. Фізіологічна активність Bradyrhizobium japonicum за дії регуляторів росту рослин // Мікробіол. журн. – 2005. – Т. 67, № 4. – С. 35–43.

5. Belkhuir A.M., Zhou X., Smith D.L. Response of soybean (Glycine max L. Merr.) cultivars to genistein-preincubated Bradyrhizobium japonicum: Nodulation and dry matter accumulation under Canadian shot-season condition // J. Agron. and Crop. Sci. – 2000. – V. 185, N 3. – P. 167–175.

Таблица. Степень реализации нодуляционной и азотфиксирующей активности Bradyrhizobium japonicum 634б под влиянием растительных и микробных метаболитов

Вариант	Количество клубеньков, на растение				Нитрогеназная активность, (растение в час)
	Песчаная культура
	Фаза 2 настоящих листьев					Фаза бутонизации
	штук		% к штамму			мкмоль С₂Н₄		% к штамму
B. japonicum 634б	10,0 ±0,1		100			18,95±1,33		100
B. japonicum 634б + ЭПС_634б	19,0±0,7*		190			24,45±0,37*		129
	3 настоящих листьев		бутонизации			3 настоящих листьев		бутонизации
	штук	%	штук	%		мкмоль С₂Н₄	%	мкмоль С₂Н₄	%
B. japonicum 634б	39,3±2,0	100	44,3±4,6	100		3,17±0,75	100	15,68±0,71	100
B. japonicum 634б + ЭМ_634б	38,8±1,0	99	71,7±2,2*	162		7,03±0,19*	222	30,41±5,75*	199
	Почвенная культура
	4 настоящих листьев		бутонизации			4 настоящих листьев		бутонизации
B. japonicum 634б	9,4±1,0	100	19,7±0,7	100		1,25±0,13	100	3,16±0,15	100
B. japonicum 634б + лектин	12,8±1,9*	136	29,6±2,3*	150		1,81±0,20*	145	4,83±0,38*	151

Примечание. B. japonicum 634б – клубеньковые бактерии сои, ЭПС – экзополисахариды, ЭМ – экзометаболиты, лектин – лектин семян сои («Лектинотест», Львов, Украина); * – достоверная разница (р<0,05) по сравнению с инокуляцией семян штаммом 634б.