Формування і функціонування симбіотичних систем соя—Bradyrhizobium japonicum за різного водозабезпечення
Вивчали динаміку вегетативної маси рослин, кількість, масу та азотфіксувальну активність бульбочок сої, інокульованої різними за симбіотичними властивостями штамами і Tn5-мутантами Bradyrhizobium japonicum за недостатнього водозабезпечення (30 % повної вологоємності (ПВ)) у вегетаційному експеримент...
Saved in:
| Published in: | Физиология растений и генетика |
|---|---|
| Date: | 2015 |
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Iнститут фізіології рослин і генетики НАН України
2015
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/159552 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Формування і функціонування симбіотичних систем соя—Bradyrhizobium japonicum за різного водозабезпечення / В.М. Мельник, С.Я. Коць // Физиология растений и генетика. — 2015. — Т. 47, № 6. — С. 483-490. — Бібліогр.: 17 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859864425997008896 |
|---|---|
| author | Мельник, В.М. Коць, С.Я. |
| author_facet | Мельник, В.М. Коць, С.Я. |
| citation_txt | Формування і функціонування симбіотичних систем соя—Bradyrhizobium japonicum за різного водозабезпечення / В.М. Мельник, С.Я. Коць // Физиология растений и генетика. — 2015. — Т. 47, № 6. — С. 483-490. — Бібліогр.: 17 назв. — укр. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Физиология растений и генетика |
| description | Вивчали динаміку вегетативної маси рослин, кількість, масу та азотфіксувальну активність бульбочок сої, інокульованої різними за симбіотичними властивостями штамами і Tn5-мутантами Bradyrhizobium japonicum за недостатнього водозабезпечення (30 % повної вологоємності (ПВ)) у вегетаційному експерименті. Встановлено, що всі досліджені показники у симбіотичних системах за посушливих умов знижувалися порівняно з тими, що формувалися і функціонували за оптимального поливу (60 % ПВ). Штам В. japonicum Т21-2 позитивно впливав на азотфіксувальну активність симбіотичного апарату й ріст вегетативної маси сої порівняно з інокуляцією насіння ризобіями штаму 646 за оптимального і недостатнього водозабезпечення рослин.
Изучали динамику вегетативной массы растений, количество, массу и азотфиксирующую активность клубеньков сои, инокулированной разными по симбиотическим свойствам штаммами и Тn5-мутантами Bradyrhizobium japonicum при недостаточном водообеспечении (30 % полной влагоемкости (ПВ)) в вегетационном эксперименте. Установлено, что все исследованные показатели в симбиотических системах в условиях засухи снижались по сравнению с теми, которые формировались и функционировали при оптимальном поливе (60 % ПВ). Штамм В. japonicum Т21-2 положительно влиял на азотфиксирующую активность симбиотического аппарата и рост вегетативной массы сои по сравнению с инокуляцией семян ризобиями штамма 646 при оптимальном и недостаточном водообеспечении растений.
The plant biomass production, the number, weight and nitrogen-fixing activity of soybean nodules formed by strains and Tn5-mutants of Bradyrhizobium japonicum with different symbiotic properties under drought (30 % of full water supply (FWS)) in pot experiment were studied. It was shown that water stress decreased all this parameters in symbiotic systems compared to those that formed and functioned under optimal water supply (60 % FWS). Application of strain В. japonicum T21-2 caused positive effect on nitrogen-fixing activity of the symbiotic systems and plant biomass production in soybean compared with inoculation of the seeds by strain 646 under optimal and insufficient water supply.
|
| first_indexed | 2025-12-07T15:47:35Z |
| format | Article |
| fulltext |
УДК 581.557:58.032.3
ФОРМУВАННЯ І ФУНКЦІОНУВАННЯ СИМБІОТИЧНИХ СИСТЕМ
СОЯ—BRADYRHIZOBIUM JAPONICUM ЗА РІЗНОГО
ВОДОЗАБЕЗПЕЧЕННЯ
В.М. МЕЛЬНИК, С.Я. КОЦЬ
Інститут фізіології рослин і генетики Національної академії наук України
03022 Київ, вул. Васильківська, 31/17
e-mail: vasyliukvm@ukr.net
Вивчали динаміку вегетативної маси рослин, кількість, масу та азотфіксувальну
активність бульбочок сої, інокульованої різними за симбіотичними властивостя-
ми штамами і Tn5-мутантами Bradyrhizobium japonicum за недостатнього водоза-
безпечення (30 % повної вологоємності (ПВ)) у вегетаційному експерименті.
Встановлено, що всі досліджені показники у симбіотичних системах за посуш-
ливих умов знижувалися порівняно з тими, що формувалися і функціонували за
оптимального поливу (60 % ПВ). Штам В. japonicum Т21-2 позитивно впливав на
азотфіксувальну активність симбіотичного апарату й ріст вегетативної маси сої
порівняно з інокуляцією насіння ризобіями штаму 646 за оптимального і недо-
статнього водозабезпечення рослин.
Ключові слова: Bradyrhizobium japonicum, соя, симбіоз, нодуляція, азотфіксувальна
активність, ефективність, водозабезпечення.
Недостатнє водозабезпечення є одним з основних лімітувальних чин-
ників навколишнього середовища, що обмежує ріст, розвиток і продук-
тивність бобових культур [3, 13, 17]. Посуха негативно впливає на
симбіоз останніх із бульбочковими бактеріями, порушує формування та
функціонування симбіотичного апарату, внаслідок чого зменшується
біологічна фіксація молекулярного азоту, що призводить до зниження
врожаю зерна та погіршення його якості [12]. У результаті стресу, спри-
чиненого водним дефіцитом, порушуються механізм кисневого контро-
лю, що важливо для активної азотфіксації, процеси метаболізму і
функціонування бульбочок, що призводить до їх передчасного старіння
[7—10, 15]. Однією з відповідей симбіотичних систем на дію абіотичних
стресорів, у тому числі посухи, є морфологічні модифікації структури
оболонки бульбочки, які сповільнюють проникнення кисню до бакте-
роїдів через дифузійний бар’єр [14].
Відомо, що реакція бобових рослин на посуху змінюється залеж-
но від генотипів макро- і мікросимбіонтів. Згідно з результатами
досліджень, використання ефективних штамів бульбочкових бактерій
сприяє підвищенню біологічної фіксації азоту в умовах дії стресових
чинників [16, 17]. Вивчення фізіологічних відмінностей стійкості ор-
ганізмів до дії несприятливих чинників, зокрема таких, як водний
дефіцит, дасть змогу створити нові високопродуктивні комплемен-
тарні пари ризобії—бобові рослини.
ФИЗИОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ И ГЕНЕТИКА. 2015. Т. 47. № 6
483
© В.М. МЕЛЬНИК, С.Я. КОЦЬ, 2015
Отже, дослідження механізмів реакції рослин-партнерів симбіозу на
дію водного стресу необхідні для контролю і поліпшення їхніх агро-
номічних характеристик, а також актуальні у зв’язку з глобальним по-
теплінням клімату.
Метою цієї роботи було вивчення впливу різних за активністю
штамів і Tn5-мутантів Bradyrhizobium japonicum на наростання вегетатив-
ної маси рослин, кількість, масу та азотфіксувальну активність бульбо-
чок сої за умов недостатнього водозабезпечення.
Методика
Об’єктами дослідження слугували симбіотичні системи, створені за уча-
стю рослин сої (Glycine max (L.) Merr.) сорту Васильківська (селекція Се-
лекційно-генетичного інституту—Національного центру насіннєзнавства
та сортовивчення, Інституту фізіології рослин і генетики НАН України
(ІФРГ НАН України) й Інституту землеробства НААН України) і різних
за активністю бульбочкових бактерій В. japonicum.
Рослини сої вирощували по 8 у 16-кілограмових посудинах Вагнера,
попередньо простерилізованих 20 %-м розчином Н2О2, на промитому
річковому піску, за природного освітлення та оптимального (60 % ПВ) і
недостатнього (30 % ПВ) водозабезпечення. Джерелом мінерального
живлення була суміш Гельригеля [1], що містила 0,25 норми азоту (повна
норма азоту становить 0,708 г Са(NO3)2 на 1 кг субстрату), в яку добав-
ляли мікроелементи.
Бульбочкові бактерії вирощували на манітно-дріжджовому агарі
(МДА) у термостаті протягом 8 діб за температури 28 °С. Мікроорганізми
з поверхні МДА змивали стерильною водопровідною водою. Насіння сої
стерилізували протягом 15 хв 70 %-м розчином етанолу, потім промива-
ли протягом 1 год під проточною водою. Насіння інокулювали зволо-
женням його упродовж 1 год бактеріальною суспензією концентрацією
108 кл/мл і висівали в субстрат. У роботі використано бульбочкові бак-
терії В. japonicum, різні за азотфіксувальною (АФА) та нодуляційною ак-
тивностями: штами 646 (активний, вірулентний), 604к (неактивний, ви-
соковірулентний) і Тn5-мутанти, отримані внаслідок транспозонового
мутагенезу В. japonicum 646 [4]: Т21-2 (активний, вірулентний) та 113
(малоактивний, вірулентний). Ризобії взято з музейної колекції
азотфіксувальних мікроорганізмів відділу симбіотичної азотфіксації
ІФРГ НАН України.
Модельну посуху (30 % ПВ) створювали, починаючи з фази двох
справжніх листків за допомогою контрольованого поливу упродовж 16 діб,
після чого полив відновлювали до рівня оптимальної вологості субстра-
ту (60 % ПВ). Рослини для аналізу відбирали у фази двох справжніх
листків (до посухи), трьох справжніх листків, бутонізації, цвітіння
(відповідно 3-тя, 10-та і 16-та доби посухи). Контролем слугували росли-
ни відповідних варіантів, вирощені за оптимального водозабезпечення.
Азотфіксувальну активність кореневих бульбочок визначали ацети-
леновим методом [11] на газовому хроматографі «Agilent GC system 6850»
(США) у чотириразовій повторності.
Біометричні показники — масу рослин і масу бульбочок —
вимірювали у шести—дев’ятиразовій повторності.
Усі результати оброблено статистично за загальноприйнятою ме-
тодикою [2]. В таблицях наведено середньоарифметичні дані та їх
стандартні похибки.
484
В.Н. МЕЛЬНИК, С.Я. КОЦЬ
ISSN 2308-7099. Физиология растений и генетика. 2015. Т. 47. № 6
Результати та обговорення
Протягом усього періоду спостереження кількість бульбочок, сформова-
них на коренях сої різними за активністю мікросимбіонтами в умовах
недостатнього поливу, була меншою, ніж у відповідних рослин, вироще-
них за оптимального водозабезпечення (табл. 1). При цьому з наростан-
ням посухи різниця в кількостях сформованих бульбочок у рослин усіх
дослідних варіантів помітно зростала порівняно з контрольними.
За нодуляційною активністю найчутливішими до стресу вияви-
лися штами В. japonicum 604к і Т21-2: кількість бульбочок, утворених
ними за 30 % ПВ була меншою, ніж у варіанті з 60 % ПВ (відповідно
в 1,5—1,6 раза на 3-тю і в 1,9—2,1 раза на 16-ту добу посухи) (див.
табл. 1). В умовах недостатнього водозабезпечення на коренях сої, іно-
кульованої Тn5-мутантом 113, кількість сформованих бульбочок була ли-
ше в 1,1—1,3 раза меншою порівняно з рослинами, вирощеними за оп-
тимального поливу. Це означає, що посуха чинила найменший
негативний вплив на нодуляційну активність цих ризобій. Виявлено, що
за 30 % ПВ бульбочки на коренях рослин наростали протягом усього
періоду спостереження.
За недостатнього водозабезпечення рослин сої (30 % ПВ) маса
бульбочок на їх коренях була меншою, ніж на коренях рослин, вироще-
них за оптимального поливу (60 % ПВ) (табл. 2). Протягом досліджено-
го періоду найбільший приріст маси бульбочок за 60 % ПВ давала оброб-
ка штамами Т21-2 і 646. Встановлено, що за 30 % ПВ маса бульбочок,
сформованих В. japonicum 646, зменшувалася в 1,8 і 1,6 раза, а штамом
Т21-2 — у 2,6 і 3,3 раза відповідно на 10- і 16-ту доби посухи порівняно
з рослинами, вирощеними за 60 % ПВ (див. табл. 2).
Відомо, що на інфікування бобових рослин бульбочковими бак-
теріями впливає здатність останніх проникати в тканину кореня і
розмножуватися в ній [5]. Ймовірно, посуха пригнічувала цей процес,
унаслідок чого кількість і маса бульбочок, сформованих на коренях
рослин за недостатнього поливу, зменшувалися порівняно з контроль-
ними варіантами.
485
ФОРМИРОВАНИЕ И ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ СИМБИОТИЧЕСКИХ СИСТЕМ
ISSN 2308-7099. Физиология растений и генетика. 2015. Т. 47. № 6
ТАБЛИЦЯ 1. Кількість бульбочок (шт/рослину) на коренях сої, інокульованої
бульбочковими бактеріями B. japonicum за різного водозабезпечення
Тривалість посухи, добаВаріант До посухи
3-тя 10-та 16-та
60 % ПВ
646 15,0±0,7 19,0±0,6 27,5±1,2 38,3±1,4
604к 23,0±1,1 32,3±0,9 80,0±5,5 114,0±5,8
113 12,0±0,4 20,0±0,6 26,3±1,2 33,3±1,4
Т21-2 16,0±0,7 24,3±0,9 38,3±4,3 48,0±1,5
30 % ПВ
646 — 15,7±0,9 25,2±1,1 27,3±1,4
604к — 21,7±0,9 44,0±1,2 60,3±2,6
113 — 15,0±0,6 23,0±1,1 28,7±0,9
Т21-2 — 14,7±0,3 21,3±0,8 23,0±0,6
З літератури відомо, що водний дефіцит обмежує симбіотичну
азотфіксацію у бобових, що негативно впливає на функціонування
симбіотичних систем і призводить до зниження їх продуктивності [3, 16,
17]. У результаті досліджень ми виявили значне зменшення АФА у рос-
лин, вирощених за умов недостатнього поливу (табл. 3). Так, за 30 % ПВ
у варіантах з інокуляцією сої штамом Т21-2 АФА кореневих бульбочок
протягом усього досліджуваного періоду зменшувалася у 2,3—6,5 раза
порівняно з рослинами, інокульованими цим же штамом, але вироще-
ними за нормального водозабезпечення (60 % ПВ). Бактеризація насіння
В. japonicum 646 за аналогічних умов призводила до зниження АФА у
2,1—6,5 раза.
Між нодуляційною та азотфіксувальною активностями бульбочко-
вих бактерій не завжди існує прямий зв’язок. Так, за дефіциту вологи
486
В.Н. МЕЛЬНИК, С.Я. КОЦЬ
ISSN 2308-7099. Физиология растений и генетика. 2015. Т. 47. № 6
ТАБЛИЦЯ 2. Динаміка маси бульбочок (г сухої речовини/рослину) на коренях сої,
інокульованої бульбочковими бактеріями B. japonicum за різного водозабезпечення
Тривалість посухи, добаВаріант До посухи
3-тя 10-та 16-та
60 % ПВ
646 0,010±0 0,014±0,001 0,023±0,003 0,050±0,007
604к 0,005±0 0,010±0 0,014±0 0,029±0,001
113 0,005±0 0,007±0,001 0,018±0,002 0,051±0,008
Т21-2 0,007±0 0,008±0,001 0,042±0,004 0,073±0,005
30 % ПВ
646 — 0,008±0 0,013±0,001 0,032±0,005
604к — 0,007±0 0,009±0,001 0,016±0,001
113 — 0,006±0 0,012±0,001 0,022±0,002
Т21-2 — 0,008±0 0,016±0,002 0,022±0,004
ТАБЛИЦЯ 3. Динаміка загальної азотфіксувальної активності (мкмоль С2Н4/(рослину · год))
кореневих бульбочок сої, інокульованої бульбочковими бактеріями B. japonicum за різного
водозабезпечення
Тривалість посухи, добаВаріант До посухи
3-тя 10-та 16-та
60 % ПВ
646 0 0,033±0,001 0,041±0,01 0,415±0,093
604к 0 0 0 0
113 0 0,004±0 0,030±0,003 0,123±0,025
Т21-2 0 0,014±0,001 0,202±0,019 0,771±0,095
30 % ПВ
646 — 0,005±0 0,019±0,005 0,069±0,014
604к — 0 0 0
113 — 0,001±0 0,006±0,001 0,011±0,001
Т21-2 — 0,006±0 0,024±0,004 0,118±0,001
АФА бульбочок, сформованих штамом Т21-2, на 10-ту добу посухи була
більшою на 26 %, на 16-ту добу — на 71 % порівняно з відповідними
варіантами з інокуляцією насіння В. japonicum 646 (див. табл. 3). Ана-
логічну тенденцію спостерігали і за оптимального поливу. Проте за
посушливих умов за кількістю сформованих на коренях сої бульбочок
В. japonicum Т21-2 поступався штаму 646 (див. табл. 1).
Недостатнє водозабезпечення у бобово-ризобіальних системах
призводить до порушення експресії генів і перебігу основних мета-
болічних процесів у рослинах, таких як зміни функціонування фотосин-
тетичного апарату, азотного й вуглецевого обміну [3, 12, 13]. Надмірне
внутрішньоклітинне генерування активних форм кисню, зумовлене вод-
ним дефіцитом, ініціює зміни в роботі антиоксидантної системи захисту
і може призвести до окиснювального «вибуху» і навіть до загибелі клітин
[7, 8]. Через усе це недостатньою мірою реалізується генетичний по-
тенціал продуктивності рослин — макропартнерів симбіозу, що спричи-
нює зменшення кількості та погіршення якості врожаю.
Головним критерієм у селекції ризобій є їх здатність формувати
ефективний симбіоз із бобовими культурами, що визначається насампе-
ред збільшенням продуктивності останніх порівняно з використанням
виробничих штамів бульбочкових бактерій. Тому важливим завданням є
отримання нових штамів ризобій із поліпшеними симбіотичними влас-
тивостями, які виявляються за різних умов вирощування рослини-ха-
зяїна, у тому числі й за недостатнього водозабезпечення.
Виявлено зменшення надземної маси рослин залежно від геноти-
пу мікросимбіонта та умов водного дефіциту (табл. 4). Так, на 10-ту до-
бу посухи надземна маса рослин, вирощених за 30 % ПВ, була в 1,1—1,2
раза меншою порівняно з контрольними (60 % ПВ). У міру наростання
водного дефіциту ця різниця збільшувалась і на 16-ту добу посухи зрос-
тала до 1,5—1,7 раза.
Найбільший приріст надземної маси рослин як за оптимальних,
так і за посушливих умов, отримано в результаті бактеризації насіння
штамом Т21-2: на 16-ту добу посухи він був більший, відповідно 33 і 25 %
відносно варіанта із інокуляцією сої В. japonicum 646.
Таким чином, недостатнє водозабезпечення (30 % ПВ) негативно
впливає на процеси формування та функціонування симбіотичних сис-
тем соя—В. japonicum. Посуха пригнічувала ріст кореневих бульбочок,
азотфіксувальну активність симбіотичного апарату та наростання вегета-
тивної маси рослин.
Симбіотичні системи, створені за участю штамів і Тn5-мутантів,
які відрізнялися за симбіотичними властивостями, по-різному реагували
на умови недостатнього водозабезпечення. Так, за нодуляційною ак-
тивністю та масою сформованих на коренях бульбочок штами Т21-2 і
604к виявилися найчутливішими до посухи з усіх досліджених. Водночас
В. japonicum Т21-2 мав найвищу АФА і сприяв істотному приросту веге-
тативної маси за стресових умов вирощування сої. Оскільки штам Т21-2
є висококомплементарним до сої сорту Васильківська [6], ймовірно, ме-
таболічні процеси у симбіотичних системах, створених за участю цих
партнерів, відбувалися активніше. Отже, незважаючи на меншу інтен-
сивність бульбочкоутворення, штам Т21-2 за недостатнього водозабезпе-
чення посилював азотфіксацію та наростання маси рослин.
За кількістю утворених бульбочок Тn5-мутант 113 виявився на
рівні варіанта з використанням штаму В. japonicum 646, але АФА
487
ФОРМИРОВАНИЕ И ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ СИМБИОТИЧЕСКИХ СИСТЕМ
ISSN 2308-7099. Физиология растений и генетика. 2015. Т. 47. № 6
488
В.Н. МЕЛЬНИК, С.Я. КОЦЬ
ISSN 2308-7099. Физиология растений и генетика. 2015. Т. 47. № 6
симбіотичних органів, утворених за його участю за посушливих умов, бу-
ла найнижчою порівняно з аналогічними варіантами за оптимального
водозабезпечення. За недостатнього поливу в разі бактеризації сої шта-
мом 646 отримували найбільший приріст кількості та маси бульбочок,
проте АФА кореневих бульбочок, ним сформованих, і вегетативна маса
рослин поступалися цим показникам при використанні штаму Т21-2.
У результаті проведених досліджень ми встановили, що за водного
дефіциту 30 % ПВ протягом вегетації пригнічувалось наростання буль-
бочок на коренях сої, а також знижувались продуктивність вегетативної
маси та азотфіксувальна активність симбіотичного апарату, утвореного
за участю штамів і Тn5-мутантів В. japonicum, що відрізнялися за
симбіотичними характеристиками. Показано, що зі збільшенням трива-
лості недостатнього водозабезпечення різниця за цими показниками у
дослідних рослин помітно зростала порівняно з відповідними контроль-
ними варіантами.
Відомо, що одним з інтегральних показників ефективності форму-
вання і функціонування симбіозу між бобовими рослинами і бульбочко-
вими бактеріями є вегетативна маса рослин. Оскільки В. japonicum Т21-2
висококомплементарний до сої сорту Васильківська [6], його викорис-
тання як штаму-інокулянта виявилось ефективнішим порівняно з
варіантами з бактеризацією насіння ризобіями штаму 646 як за опти-
мальних, так і за посушливих умов вирощування. Соя — високоспе-
цифічна культура за відношенням до штамів бульбочкових бактерій.
Ефективність функціонування її симбіотичної системи та реалізація ви-
сокого потенціалу продуктивності за умов водного дефіциту можуть бу-
ти пов’язані з комплементарністю рослин певного сорту до того чи
іншого штаму ризобій. Тому при вирощуванні сої за недостатнього во-
дозабезпечення одним із дієвих заходів зменшення депресивного впливу
посухи на ефективність симбіозу може слугувати інокуляція активними
комплементарними штамами В. japonicum.
1. Гродзинский А.М., Гродзинский Д.М. Краткий справочник по физиологии растений. —
Киев: Наук. думка, 1964. — 388 с.
2. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. — М.: Агропромиздат, 1985. — 351 с.
3. Коць С.Я., Михалків Л.М. Фізіологія симбіозу та азотне живлення люцерни. — К.: Ло-
гос, 2005. — 299 с.
4. Маліченко С.М., Даценко В.К., Василюк В.М., Коць С.Я. Транспозоновий мутагенез
штамів Bradyrhizobium japonicum // Физиология и биохимия культ. растений. — 2007. —
39, № 5. — С. 409—418.
5. Тихонович И.А., Проворов Н.А. Генетика симбиотической азотфиксации с основами се-
лекции. — СПб.: Наука, 1998. — 194 с.
6. Патент № 64086 на корисну модель «Штам бактерій Bradyrhizobium japonicum Т21-2
(ІМВ В-7322) для одержання бактеріального добрива під сою» / С.Я. Коць, Н.А. Воро-
бей, П.М. Маменко, С.М. Маліченко, Р.А. Якимчук, заявл. 18.04.11. — Опубл. 25.10.11,
Бюл. № 20.
7. Apel A., Hirt H. Reactive oxygen species: metabolism, oxidative stress and signal transduc-
tion // Annu. Rev. Plant Biol. — 2004. — 55. — P. 373—399.
8. Becana M., Dalton D.A., Moran J.F. et al. Reactive oxygen species and antioxidants in legume
nodules // Physiol. Plant. — 2000. — 109, N 4. — P. 372—381.
9. Dalton D.A., Joyner S.L., Becana M. et al. Antioxidant defenses in the peripheral cell layers of
legume root nodules // Plant Physiol. — 1998. — 116. — P. 37—43.
10. Esfahani M.N., Mostajeran A. Rhizobial strain involvement in symbiosis efficiency of chick-
pea-rhizobia under drought stress: plant growth, nitrogen fixation and antioxidant enzyme
activities // Acta Physiol. Plant. — 2011. — 33. — P. 1075—1083.
489
ФОРМИРОВАНИЕ И ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ СИМБИОТИЧЕСКИХ СИСТЕМ
ISSN 2308-7099. Физиология растений и генетика. 2015. Т. 47. № 6
11. Hardy R.W.F., Holsten R.D., Jackson E.K., Burns R.C. The acetylene-ethylene assay for N2
fixation: laboratory and field evaluation // Plant Physiol. — 1968. — 43, N 8. — P. 1185—
1207.
12. Kots S.Ya., Mykhalkiv L.M., Mamenko P.M., Volkogon M.V. The study of alfalfa —
Sinorhizobium meliloti symbiosis productivity under different water conditions and the in-
fluence of the legume seed lectin // J. of Agricult. Sci. Technol. B 1. — 2011. — N 3. —
P. 454—457.
13. Marino D., Frendo P., Ladrera R. et al. Nitrogen fixation control under drought stress.
Localized or systemic? // Plant Physiol. — 2008. — 143. — P. 1968—1974.
14. Matamoros M.A., Baird L.M., Escuredo P.R. et al. Stress-induced legume root nodule senes-
cence. Physiological, biochemical and structural alternation // Plant Physiol. — 1999. —
121. — P. 97—111.
15. Matamoros M.A., Dalton D.A., Ramos J. et al. Biochemistry and molecular biology of anti-
oxidants in the rhizobia-legume symbiosis // Plant Physiol. — 2003. — 133. — P. 449—509.
16. Serraj R., Sinclair T.R., Purcell L.C. Symbiotic N2 fixation response to drought // J. Exp.
Bot. — 1999. — 50. — P. 143—155.
17. Zahran H.H. Rhizobium-legume symbiosis and nitrogen fixation under severe conditions and
in an arid climate // Microbiol. Mol. Biol. Rev. — 1999. — 63. — P. 968—989.
Отримано 14.09.2015
ФОРМИРОВАНИЕ И ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ СИМБИОТИЧЕСКИХ СИСТЕМ
СОЯ—BRADYRHIZOBIUM JAPONICUM ПРИ РАЗНОМ ВОДООБЕСПЕЧЕНИИ
В.Н. Мельник, С.Я. Коць
Институт физиологии растений и генетики Национальной академии наук Украины, Киев
Изучали динамику вегетативной массы растений, количество, массу и азотфиксирующую
активность клубеньков сои, инокулированной разными по симбиотическим свойствам
штаммами и Тn5-мутантами Bradyrhizobium japonicum при недостаточном водообеспечении
(30 % полной влагоемкости (ПВ)) в вегетационном эксперименте. Установлено, что все ис-
следованные показатели в симбиотических системах в условиях засухи снижались по срав-
нению с теми, которые формировались и функционировали при оптимальном поливе
(60 % ПВ). Штамм В. japonicum Т21-2 положительно влиял на азотфиксирующую актив-
ность симбиотического аппарата и рост вегетативной массы сои по сравнению с инокуля-
цией семян ризобиями штамма 646 при оптимальном и недостаточном водообеспечении
растений.
FORMATION AND FUNCTIONING OF THE SYMBIOTIC SYSTEMS
SOYBEAN—BRADYRHIZOBIUM JAPONICUM UNDER DROUGHT
V.M. Melnyk, S.Ya. Kots
Institute of Plant Physiology and Genetics, National Academy of Sciences of Ukraine
31/17 Vasylkivska St., Kyiv, 03022, Ukraine
The plant biomass production, the number, weight and nitrogen-fixing activity of soybean nodules
formed by strains and Tn5-mutants of Bradyrhizobium japonicum with different symbiotic proper-
ties under drought (30 % of full water supply (FWS)) in pot experiment were studied. It was shown
that water stress decreased all this parameters in symbiotic systems compared to those that formed
and functioned under optimal water supply (60 % FWS). Application of strain В. japonicum T21-2
caused positive effect on nitrogen-fixing activity of the symbiotic systems and plant biomass pro-
duction in soybean compared with inoculation of the seeds by strain 646 under optimal and insuf-
ficient water supply.
Key words: Bradyrhizobium japonicum, soybean, symbiosis, nodulation, nitrogen fixation, efficien-
cy, drought.
490
В.Н. МЕЛЬНИК, С.Я. КОЦЬ
ISSN 2308-7099. Физиология растений и генетика. 2015. Т. 47. № 6
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-159552 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 2308-7099 |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-07T15:47:35Z |
| publishDate | 2015 |
| publisher | Iнститут фізіології рослин і генетики НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Мельник, В.М. Коць, С.Я. 2019-10-06T18:25:49Z 2019-10-06T18:25:49Z 2015 Формування і функціонування симбіотичних систем соя—Bradyrhizobium japonicum за різного водозабезпечення / В.М. Мельник, С.Я. Коць // Физиология растений и генетика. — 2015. — Т. 47, № 6. — С. 483-490. — Бібліогр.: 17 назв. — укр. 2308-7099 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/159552 581.557:58.032.3 Вивчали динаміку вегетативної маси рослин, кількість, масу та азотфіксувальну активність бульбочок сої, інокульованої різними за симбіотичними властивостями штамами і Tn5-мутантами Bradyrhizobium japonicum за недостатнього водозабезпечення (30 % повної вологоємності (ПВ)) у вегетаційному експерименті. Встановлено, що всі досліджені показники у симбіотичних системах за посушливих умов знижувалися порівняно з тими, що формувалися і функціонували за оптимального поливу (60 % ПВ). Штам В. japonicum Т21-2 позитивно впливав на азотфіксувальну активність симбіотичного апарату й ріст вегетативної маси сої порівняно з інокуляцією насіння ризобіями штаму 646 за оптимального і недостатнього водозабезпечення рослин. Изучали динамику вегетативной массы растений, количество, массу и азотфиксирующую активность клубеньков сои, инокулированной разными по симбиотическим свойствам штаммами и Тn5-мутантами Bradyrhizobium japonicum при недостаточном водообеспечении (30 % полной влагоемкости (ПВ)) в вегетационном эксперименте. Установлено, что все исследованные показатели в симбиотических системах в условиях засухи снижались по сравнению с теми, которые формировались и функционировали при оптимальном поливе (60 % ПВ). Штамм В. japonicum Т21-2 положительно влиял на азотфиксирующую активность симбиотического аппарата и рост вегетативной массы сои по сравнению с инокуляцией семян ризобиями штамма 646 при оптимальном и недостаточном водообеспечении растений. The plant biomass production, the number, weight and nitrogen-fixing activity of soybean nodules formed by strains and Tn5-mutants of Bradyrhizobium japonicum with different symbiotic properties under drought (30 % of full water supply (FWS)) in pot experiment were studied. It was shown that water stress decreased all this parameters in symbiotic systems compared to those that formed and functioned under optimal water supply (60 % FWS). Application of strain В. japonicum T21-2 caused positive effect on nitrogen-fixing activity of the symbiotic systems and plant biomass production in soybean compared with inoculation of the seeds by strain 646 under optimal and insufficient water supply. uk Iнститут фізіології рослин і генетики НАН України Физиология растений и генетика Формування і функціонування симбіотичних систем соя—Bradyrhizobium japonicum за різного водозабезпечення Формирование и функционирование симбиотических систем соя—Bradyrhizobium japonicum при разном водообеспечении Formation and functioning of the symbiotic systems soybean— Bradyrhizobium japonicum under drought Article published earlier |
| spellingShingle | Формування і функціонування симбіотичних систем соя—Bradyrhizobium japonicum за різного водозабезпечення Мельник, В.М. Коць, С.Я. |
| title | Формування і функціонування симбіотичних систем соя—Bradyrhizobium japonicum за різного водозабезпечення |
| title_alt | Формирование и функционирование симбиотических систем соя—Bradyrhizobium japonicum при разном водообеспечении Formation and functioning of the symbiotic systems soybean— Bradyrhizobium japonicum under drought |
| title_full | Формування і функціонування симбіотичних систем соя—Bradyrhizobium japonicum за різного водозабезпечення |
| title_fullStr | Формування і функціонування симбіотичних систем соя—Bradyrhizobium japonicum за різного водозабезпечення |
| title_full_unstemmed | Формування і функціонування симбіотичних систем соя—Bradyrhizobium japonicum за різного водозабезпечення |
| title_short | Формування і функціонування симбіотичних систем соя—Bradyrhizobium japonicum за різного водозабезпечення |
| title_sort | формування і функціонування симбіотичних систем соя—bradyrhizobium japonicum за різного водозабезпечення |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/159552 |
| work_keys_str_mv | AT melʹnikvm formuvannâífunkcíonuvannâsimbíotičnihsistemsoâbradyrhizobiumjaponicumzaríznogovodozabezpečennâ AT kocʹsâ formuvannâífunkcíonuvannâsimbíotičnihsistemsoâbradyrhizobiumjaponicumzaríznogovodozabezpečennâ AT melʹnikvm formirovanieifunkcionirovaniesimbiotičeskihsistemsoâbradyrhizobiumjaponicumpriraznomvodoobespečenii AT kocʹsâ formirovanieifunkcionirovaniesimbiotičeskihsistemsoâbradyrhizobiumjaponicumpriraznomvodoobespečenii AT melʹnikvm formationandfunctioningofthesymbioticsystemssoybeanbradyrhizobiumjaponicumunderdrought AT kocʹsâ formationandfunctioningofthesymbioticsystemssoybeanbradyrhizobiumjaponicumunderdrought |