Фізіологічні особливості розвитку люцерни за інокуляції змішаними культурами азотфіксувальних мікроорганізмів
В умовах вегетаційного досліду досліджували динаміку утворення бульбочок, інтенсивність азотфіксації, наростання надземної маси та ризогенез у люцерни, інокульованої моно- й бінарними композиціями на основі бульбочкових бактерій Sinorhizobium meliloti i синьозеленої водорості Nostoc commune. Показан...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Физиология и биохимия культурных растений |
|---|---|
| Дата: | 2009 |
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Iнститут фізіології рослин і генетики НАН України
2009
|
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/30285 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Фізіологічні особливості розвитку люцерни за інокуляції змішаними культурами азотфіксувальних мікроорганізмів / Н.А. Воробей, О.В. Пацко, С.Я. Коць, Т.В. Паршикова // Физиология и биохимия культурных растений. — 2009. — Т. 41, № 4. — С. 344-352. — Бібліогр.: 24 назв. — укр. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-30285 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Воробей, Н.А. Пацко, О.В. Коць, С.Я. Паршикова, Т.В. 2012-01-28T13:50:37Z 2012-01-28T13:50:37Z 2009 Фізіологічні особливості розвитку люцерни за інокуляції змішаними культурами азотфіксувальних мікроорганізмів / Н.А. Воробей, О.В. Пацко, С.Я. Коць, Т.В. Паршикова // Физиология и биохимия культурных растений. — 2009. — Т. 41, № 4. — С. 344-352. — Бібліогр.: 24 назв. — укр. 0522-9310 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/30285 581.133.138.1 В умовах вегетаційного досліду досліджували динаміку утворення бульбочок, інтенсивність азотфіксації, наростання надземної маси та ризогенез у люцерни, інокульованої моно- й бінарними композиціями на основі бульбочкових бактерій Sinorhizobium meliloti i синьозеленої водорості Nostoc commune. Показано, що N. commune у результаті сумісної інокуляції з бульбочковими бактеріями впливає на симбіотичні властивості ризобій залежно від їх генотипу. Зміна інтенсивності азотфіксації у симбіотичних системах люцерни засвідчує різну реакцію партнерів симбіозу на дію N. commune. Найефективнішою виявилась інокуляція люцерни альгоризобіальною сумішшю S. meliloti Т17 + N. commune, яка стимулювала вегетативний ріст і сприяла підвищенню її продуктивності на 15,5 % порівняно з моноінокуляцією Тn5-мутантом Т17 S. meliloti. В условиях вегетационного опыта исследовали динамику образования клубеньков, интенсивность азотфиксации, нарастание надземной массы и ризогенез у люцерны, инокулированной моно- и бинарными композициями на основе клубеньковых бактерий Sinorhizobium meliloti и синезеленой водоросли Nostoc commune. Показано, что N. commune вследствие совместной инокуляции с клубеньковыми бактериями влияет на симбиотические свойства ризобий в зависимости от их генотипа. Изменение интенсивности азотфиксации в симбиотических системах люцерны свидетельствует о разной реакции партнеров симбиоза на действие N. commune. Наиболее эффективной оказалась инокуляция люцерны альгоризобиальной смесью S. meliloti Т17 + N. commune, которая стимулировала вегетативный рост и способствовала повышению ее продуктивности на 15,5 % по сравнению с моноинокуляцией Tn5-мутантом Т17 S. meliloti. The dynamics of nodules formation, nitrogen fixation activity, accumulation of above-ground mass and rhizogenesis of alfalfa plants inoculated with various mono- and binary compositions on the basis of nodule bacteria Sinorhizobium meliloti and cyanobacteria Nostoc commune was studied in greenhouse experiments. It was shown that N. commune used together with nodule bacteria had affected symbiotic properties of rhizobia dependently to its genotype. Changes in nitrogen fixation activity of symbiotic systems of alfalfa had demonstrated different reaction of symbiosis partners on the action of N. commune. Plants inoculation with algorhizobial composition of S. meliloti T17 + N. commune had appeared to be the most effective due to the growth stimulation effect and yield increase by 15.5 % as compared to the single application of Tn5-mutant T17 S. meliloti. uk Iнститут фізіології рослин і генетики НАН України Физиология и биохимия культурных растений Фізіологічні особливості розвитку люцерни за інокуляції змішаними культурами азотфіксувальних мікроорганізмів Физиологические особенности развития люцерны при инокуляции смешанными культурами азотфиксирующих микроорганизмов Physiological traits of alfalfa plants development under the inoculation by mixed nitrogen fixing microorganisms cultures Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Фізіологічні особливості розвитку люцерни за інокуляції змішаними культурами азотфіксувальних мікроорганізмів |
| spellingShingle |
Фізіологічні особливості розвитку люцерни за інокуляції змішаними культурами азотфіксувальних мікроорганізмів Воробей, Н.А. Пацко, О.В. Коць, С.Я. Паршикова, Т.В. |
| title_short |
Фізіологічні особливості розвитку люцерни за інокуляції змішаними культурами азотфіксувальних мікроорганізмів |
| title_full |
Фізіологічні особливості розвитку люцерни за інокуляції змішаними культурами азотфіксувальних мікроорганізмів |
| title_fullStr |
Фізіологічні особливості розвитку люцерни за інокуляції змішаними культурами азотфіксувальних мікроорганізмів |
| title_full_unstemmed |
Фізіологічні особливості розвитку люцерни за інокуляції змішаними культурами азотфіксувальних мікроорганізмів |
| title_sort |
фізіологічні особливості розвитку люцерни за інокуляції змішаними культурами азотфіксувальних мікроорганізмів |
| author |
Воробей, Н.А. Пацко, О.В. Коць, С.Я. Паршикова, Т.В. |
| author_facet |
Воробей, Н.А. Пацко, О.В. Коць, С.Я. Паршикова, Т.В. |
| publishDate |
2009 |
| language |
Ukrainian |
| container_title |
Физиология и биохимия культурных растений |
| publisher |
Iнститут фізіології рослин і генетики НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Физиологические особенности развития люцерны при инокуляции смешанными культурами азотфиксирующих микроорганизмов Physiological traits of alfalfa plants development under the inoculation by mixed nitrogen fixing microorganisms cultures |
| description |
В умовах вегетаційного досліду досліджували динаміку утворення бульбочок, інтенсивність азотфіксації, наростання надземної маси та ризогенез у люцерни, інокульованої моно- й бінарними композиціями на основі бульбочкових бактерій Sinorhizobium meliloti i синьозеленої водорості Nostoc commune. Показано, що N. commune у результаті сумісної інокуляції з бульбочковими бактеріями впливає на симбіотичні властивості ризобій залежно від їх генотипу. Зміна інтенсивності азотфіксації у симбіотичних системах люцерни засвідчує різну реакцію партнерів симбіозу на дію N. commune. Найефективнішою виявилась інокуляція люцерни альгоризобіальною сумішшю S. meliloti Т17 + N. commune, яка стимулювала вегетативний ріст і сприяла підвищенню її продуктивності на 15,5 % порівняно з моноінокуляцією Тn5-мутантом Т17 S. meliloti.
В условиях вегетационного опыта исследовали динамику образования клубеньков, интенсивность азотфиксации, нарастание надземной массы и ризогенез у люцерны, инокулированной моно- и бинарными композициями на основе клубеньковых бактерий Sinorhizobium meliloti и синезеленой водоросли Nostoc commune. Показано, что N. commune вследствие совместной инокуляции с клубеньковыми бактериями влияет на симбиотические свойства ризобий в зависимости от их генотипа. Изменение интенсивности азотфиксации в симбиотических системах люцерны свидетельствует о разной реакции партнеров симбиоза на действие N. commune. Наиболее эффективной оказалась инокуляция люцерны альгоризобиальной смесью S. meliloti Т17 + N. commune, которая стимулировала вегетативный рост и способствовала повышению ее продуктивности на 15,5 % по сравнению с моноинокуляцией Tn5-мутантом Т17 S. meliloti.
The dynamics of nodules formation, nitrogen fixation activity, accumulation of above-ground mass and rhizogenesis of alfalfa plants inoculated with various mono- and binary compositions on the basis of nodule bacteria Sinorhizobium meliloti and cyanobacteria Nostoc commune was studied in greenhouse experiments. It was shown that N. commune used together with nodule bacteria had affected symbiotic properties of rhizobia dependently to its genotype. Changes in nitrogen fixation activity of symbiotic systems of alfalfa had demonstrated different reaction of symbiosis partners on the action of N. commune. Plants inoculation with algorhizobial composition of S. meliloti T17 + N. commune had appeared to be the most effective due to the growth stimulation effect and yield increase by 15.5 % as compared to the single application of Tn5-mutant T17 S. meliloti.
|
| issn |
0522-9310 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/30285 |
| citation_txt |
Фізіологічні особливості розвитку люцерни за інокуляції змішаними культурами азотфіксувальних мікроорганізмів / Н.А. Воробей, О.В. Пацко, С.Я. Коць, Т.В. Паршикова // Физиология и биохимия культурных растений. — 2009. — Т. 41, № 4. — С. 344-352. — Бібліогр.: 24 назв. — укр. |
| work_keys_str_mv |
AT vorobeina fízíologíčníosoblivostírozvitkulûcernizaínokulâcíízmíšanimikulʹturamiazotfíksuvalʹnihmíkroorganízmív AT packoov fízíologíčníosoblivostírozvitkulûcernizaínokulâcíízmíšanimikulʹturamiazotfíksuvalʹnihmíkroorganízmív AT kocʹsâ fízíologíčníosoblivostírozvitkulûcernizaínokulâcíízmíšanimikulʹturamiazotfíksuvalʹnihmíkroorganízmív AT paršikovatv fízíologíčníosoblivostírozvitkulûcernizaínokulâcíízmíšanimikulʹturamiazotfíksuvalʹnihmíkroorganízmív AT vorobeina fiziologičeskieosobennostirazvitiâlûcernypriinokulâciismešannymikulʹturamiazotfiksiruûŝihmikroorganizmov AT packoov fiziologičeskieosobennostirazvitiâlûcernypriinokulâciismešannymikulʹturamiazotfiksiruûŝihmikroorganizmov AT kocʹsâ fiziologičeskieosobennostirazvitiâlûcernypriinokulâciismešannymikulʹturamiazotfiksiruûŝihmikroorganizmov AT paršikovatv fiziologičeskieosobennostirazvitiâlûcernypriinokulâciismešannymikulʹturamiazotfiksiruûŝihmikroorganizmov AT vorobeina physiologicaltraitsofalfalfaplantsdevelopmentundertheinoculationbymixednitrogenfixingmicroorganismscultures AT packoov physiologicaltraitsofalfalfaplantsdevelopmentundertheinoculationbymixednitrogenfixingmicroorganismscultures AT kocʹsâ physiologicaltraitsofalfalfaplantsdevelopmentundertheinoculationbymixednitrogenfixingmicroorganismscultures AT paršikovatv physiologicaltraitsofalfalfaplantsdevelopmentundertheinoculationbymixednitrogenfixingmicroorganismscultures |
| first_indexed |
2025-11-25T23:50:37Z |
| last_indexed |
2025-11-25T23:50:37Z |
| _version_ |
1850585798651412480 |
| fulltext |
ФИЗИОЛОГИЯ И БИОХИМИЯ КУЛЬТ. РАСТЕНИЙ. 2009. Т. 41. № 4
УДК 581.133.138.1
ФIЗIОЛОГIЧНI ОСОБЛИВОСТI РОЗВИТКУ ЛЮЦЕРНИ
ЗА IНОКУЛЯЦIЇ ЗМIШАНИМИ КУЛЬТУРАМИ
АЗОТФIКСУВАЛЬНИХ МИКРООРГАНIЗМIВ
Н.А.ВОРОБЕЙ,1 О.В. ПАЦКО,2 С.Я. КОЦЬ,1 Т.В. ПАРШИКОВА2
1Iнститут фізіології рослин і генетики Національної академії наук України
03022 Київ, вул. Васильківська, 31/17
2Київський національний університет імені Тараса Шевченка
01033 Київ, вул. Володимирська, 64
В умовах вегетаційного досліду досліджували динаміку утворення бульбочок, ін-
тенсивність азотфіксації, наростання надземної маси та ризогенез у люцерни,
інокульованої моно- й бінарними композиціями на основі бульбочкових бакте-
рій Sinorhizobium meliloti i синьозеленої водорості Nostoc commune. Показано, що
N. commune у результаті сумісної інокуляції з бульбочковими бактеріями впливає
на симбіотичні властивості ризобій залежно від їх генотипу. Зміна інтенсивності
азотфіксації у симбіотичних системах люцерни засвідчує різну реакцію партнерів
симбіозу на дію N. commune. Найефективнішою виявилась інокуляція люцерни
альгоризобіальною сумішшю S. meliloti Т17 + N. commune, яка стимулювала веге-
тативний ріст і сприяла підвищенню її продуктивності на 15,5 % порівняно з мо-
ноінокуляцією Тn5-мутантом Т17 S. meliloti.
Ключові слова: Sinorhizobium meliloti, Nostoc commune, Тn5-мутанти, синьозелені
водорості, симбіоз, люцерна, азотфіксація.
Фізіологічні особливості розвитку бобових культур у природних умовах
залежать від виду і сорту бобової рослини, штаму ризобій, типу ґрунту,
попередника, кліматичних умов, використаних добрив, пестицидів, аг-
ротехніки та багатьох інших чинників [16]. Ефективна взаємодія буль-
бочкових бактерій з бобовими рослинами забезпечує активацію низки
метаболічних процесів їх життєдіяльності й насамперед фіксацію атмо-
сферного азоту. У результаті цього поліпшується живлення рослин, під-
вищується їх продуктивність, зростає якість сільськогосподарської про-
дукції [15].
Перспективними об’єктами біотехнології є синьозелені водорості
(ціанобактерії), які здатні до оксигенного фотосинтезу, а окремі види —
і до азотфіксації. Ціанобактерії містять комплекс речовин, що активують
ріст, позитивно впливають на кореневу систему рослин [7, 18], підвищу-
ють родючість ґрунтів та вміст у них азоту [3, 13, 23], внаслідок накопи-
чення органічних речовин [12] стимулюють активність ґрунтової біоти,
чинять фітосанітарний ефект [20]. Позитивний поліфункціональний
вплив різних генотипів азотфіксувальних мікроорганізмів (бульбочкових
бактерій і синьозелених водоростей) на рослини спонукає до пошуку
шляхів ефективного поєднання їхніх агрономічно корисних ознак і
застосування цих біологічних чинників стимуляції розвитку рослин у
практиці сільськогосподарського виробництва.
© Н.А. ВОРОБЕЙ, О.В. ПАЦКО, С.Я. КОЦЬ, Т.В. ПАРШИКОВА, 2009
344
У природі синьозелені водорості існують в угрупованнях, які вклю-
чають різноманітні хемоорганотрофні бактерії [11, 22]. Показано мож-
ливість заміни природних бактеріальних супутників синьозелених водо-
ростей на попередньо запрограмовану мікрофлору спрямованої дії [7,
14]. Перспективним напрямом досліджень у сфері агроекології є ство-
рення штучних симбіотичних асоціацій Nostoc із видами бактерій, які
нині широко використовують в агробіопрепаратах: Rhizobium legumino-
sarum, Rh. galegae, S. meliloti, Bradyrhizobium japonicum, Azospirillum lipo-
ferum, Agrobacterium radiobacter, Pseudomonas fluorescens.
Відомо, що в сумісній культурі водорості можуть як стимулювати
ріст і розвиток бактерій, так і зменшувати їх чисельність, що пов’язано
з виділенням метаболітів [12]. Серед причин також можуть бути: конку-
ренція за поживні речовини, високі значення рН, антибіотиків, про-
дуктів розкладання старих клітин водоростей, високий окисно-віднов-
ний потенціал. Водночас бактерії, як і водорості, чинять двоякий вплив
на своїх ценобіонтів — стимулювальний та інгібувальний — залежно від
складу і стану змішаної культури [8].
Вивчення впливу асоціацій бульбочкових бактерій S. meliloti i синьо-
зелених водоростей на формування і функціонування бобово-ризобіаль-
ного симбіозу та продуктивність люцерни є новим етапом на шляху
створення біопрепаратів для підвищення продуктивності багаторічних
бобових трав. Проте потрібно вирішити низку питань: сумісність мікро-
організмів-партнерів у штучних асоціаціях, спосіб їх внесення у ризо-
сферу бобових рослин, кількісне співвідношення азотфіксувальних мік-
роорганізмів та якісний склад у консортах тощо.
У результаті лабораторних досліджень, проведених нами раніше,
встановлено, що альгоризобіальні композиції стимулюють енергію про-
ростання, схожість насіння, сприяють збільшенню довжини та кількості
нормально сформованих проростків рослин люцерни [17].
Метою роботи було дослідження впливу композицій на основі си-
ньозеленої водорості Nostoc commune i бульбочкових бактерій Sinorhizo-
biun meliloti на фізіологічні особливості росту, розвитку та симбіотичної
азотфіксації люцерни.
Методика
Вегетаційні досліди проводили з люцерною (Medicago sativa L.) сорту
Ярославна селекції Iнституту землеробства УААН. Рослини вирощували
у 10-кілограмових пластикових посудинах по 12 у кожній на промитому
річковому піску, збагаченому сумішшю Гельрігеля із 0,25 норми азоту за
вологості субстрату 60 % і природного освітлення (1 норма відповідає
708 мг Са(NO3)2 · 4H2O на 1 кг піску). Насіння люцерни поверхнево сте-
рилізували концентрованою сірчаною кислотою упродовж 5 хв, проми-
вали проточною водопровідною водою і протягом 60 хв інокулювали мо-
но- й бінарними суспензіями, виготовленими на основі бульбочкових
бактерій S. meliloti та синьозеленої водорості N. commune.
Культури бульбочкових бактерій S. meliloti: 425а (виробничий), АС08
(реізолят) і Tn5-мутанти I-7 і Т17 взяті з колекції азотфіксувальних мік-
роорганізмів Iнституту фізіології рослин і генетики НАН України. Tn5-
мутанти отримані внаслідок міжродової кон’югації між Escherichia coli
(pSUP2021::Tn5) i S. meliloti за методикою, описаною в праці Новикової
та співавт. [10], і відібрані за поліпшеними симбіотичними властивос-
345
ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ РАЗВИТИЯ ЛЮЦЕРНЫ
Физиология и биохимия культ. растений. 2009. Т. 41. № 4
тями з-поміж інших генетично змінених бульбочкових бактерій. Штами
S. meliloti 425а та АС08 вирощували на агаризованому середовищі 79 [21],
Tn5-мутанти — на цьому ж середовищі з канаміцином (200 мкг/мл) за
28 °С. Колби з рідким середовищем 79 засівали водними суспензіями
бактерій (змив з одного косяка) і культивували на качалці за температу-
ри 27—28 °С упродовж 3 діб. Синьозелену водорість N. commune (із ко-
лекції Iнституту гідробіології НАН України) культивували на середо-
вищі Фітцджеральда в модифікації Цендера й Горем (N 11) [19] у
колбах Ерленмейєра за 22 ± 2 °С й освітленості 4500—5000 лк до ста-
ціонарної фази росту. Бінарні композиції мікроорганізмів отримували
змішуванням монокультур бульбочкових бактерій (109 клітин/мл) і синьо-
зеленої водорості (Схл = 1506,6 ± 13,4 мкг/л, F = 0,088) в об’ємному
співвідношенні 1:1. Концентрацію хлорофілу (Схл) в клітинах водорос-
ті визначали методом диференціальної флюорометрії з використанням
Planctofluorometer FL300-3M розробки Красноярського університету [4,
9]. Ступінь (показник) життєздатності клітин, або їх потенційну фото-
синтетичну активність (F), встановлювали за різницею інтенсивностей
флуоресценції до і після внесення симазину як інгібітора електронного
транспорту фотосинтезуючих клітин [4, 9]. Контролями у досліді слугу-
вали варіанти з обробкою насіння монокультурою S. meliloti і N. commune.
Абсолютний контроль — варіант зі зволоженням насіння люцерни водо-
провідною водою. Повторність досліду — семиразова. Протягом вегета-
ційного періоду рослини люцерни відбирали тричі у фази: стеблування
(32-а доба після сходів насіння), бутонізації (40-а доба) і цвітіння (50-а
доба). Ацетиленвідновлювальну активність бульбочок люцерни визначали
за методом Харді [24] на газовому хроматографі й обчислювали у мікро-
молях утвореного етилену на 1 рослину за 1 год. Ефективність інокуляції
альгоризобіальними композиціями оцінювали за формуванням сим-
біотичного апарату, інтенсивністю азотфіксації, вегетативним ростом і
продуктивністю люцерни. Результати оброблено статистично за методи-
кою Доспєхова [6] та програмою Excel.
Результати та обговорення
Ефективність комплексної бактеризації люцерни зумовлюється низкою
чинників, з-поміж яких сумісність культур бульбочкових бактерій і си-
ньозелених водоростей в асоціації впливає на формування симбіотично-
го апарату рослин [2]. У лабораторних дослідах із чистими культурами
N. commune і S. meliloti ми виявили, що синьозелені водорості пригнічу-
ють або стимулюють розмноження бульбочкових бактерій залежно від
досліджуваного генотипу ризобій (рис. 1). Зокрема, якщо ризобіальний
газон на поверхні агаризованого середовища 79 формувався бульбочко-
вими бактеріями S. meliloti 425а або АС08, то наявність у його централь-
ній частині N. commune з часом призводила до появи дисків пригнічення
росту цих ризобій (див. рис. 1, а). В аналогічних дослідах із культурами
Tn5-мутантів S. meliloti виявлено зону стимуляції репродукції клітин
бульбочкових бактерій навколо колоній N. commune (див. рис. 1, б). От-
римані нами результати узгоджуються з літературними даними, адже ві-
домо, що синьозелені водорості є продуцентами не лише біологічно ак-
тивних речовин, а й можуть чинити бактеріостатичний ефект внаслідок
синтезу антибіотиків [5].
346
Н.А. ВОРОБЕЙ, О.В. ПАЦКО, С.Я. КОЦЬ, Т.В. ПАРШИКОВА
Физиология и биохимия культ. растений. 2009. Т. 41. № 4
Вивченням динаміки утворення симбіотичних органів та азотфіксу-
вальної активності (АфА) люцерни в умовах вегетаційного досліду вияв-
лено неоднозначний характер змін цих показників за участю у симбіозі
різних штамів бульбочкових бактерій S. meliloti, які зазнали безпосеред-
нього впливу альгологічно чистої (аксенічної) культури N. commune. Рос-
лини, інокульовані моно- і бінарними суспензіями на основі штамів
S. meliloti 425а і АС08, істотно різнились за кількістю утворених бульбочок
у ранній період формування симбіотичного апарату люцерни (табл. 1,
фаза стеблування). Зменшення кількості і загальної маси бульбочок у
люцерни, інокульованої сумішами S. meliloti 425а + N. commune або
S. meliloti АС08 + N. commune, ослабило інтенсивність симбіотичної азот-
фіксації рослин цих варіантів порівняно з рослинами, обробленими від-
повідно штамами 425а і АС08 у фазу стеблування (рис. 2). На підставі
отриманих результатів ми дійшли висновку про наявність депресивного
впливу ціанобактерій N. commune на штами 425а і АС08 S. meliloti у про-
цесі сумісної інокуляції ними насіння люцерни. Вірогідно, N. commune
відіграв роль чинника, який ослабив інтенсивність інвазії бульбочкових
бактерій 425а і АС08 S. meliloti до коренів люцерни, внаслідок чого
сповільнились процеси нодуляції. У подальшому в цих рослин загальна
кількість бульбочок збільшилась, проте переважала частка дрібних, мож-
ливо через інтродукцію ризобій S. meliloti 425а і АС08 з насінням у суб-
страт, розмноження їх і вторинне інфікування люцерни (див. табл. 1).
Механізм впливу N. commune на бульбочкові бактерії цілком не дослід-
жений і потребує уточнення. Зі збільшенням кількості бульбочок (дріб-
них) у фазу бутонізації (див. табл. 1) у люцерни, інокульованої суміша-
ми АС08 + N. commune або 425а + N. commune, її загальна АфА зросла,
але це не забезпечило істотних переваг бінарної інокуляції за цим показ-
ником у цю (бутонізація) та наступну (бутонізація—початок цвітіння)
фази вегетації рослин (див. рис. 2). Отже, рослини, бактеризовані моно-
культурами 425а або АС08 S. meliloti і відповідно їхніми сумішами із N.
commune, за азотфіксувальною активністю з урахуванням похибки досліду
істотно не відрізнялись (див. рис. 2). Втім різниця за кількістю бульбочок
між цими рослинами, яка нівелювалась у фазу бутонізації люцерни, в
процесі вегетації рослин поступово набувала тенденції до збільшення
347
ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ РАЗВИТИЯ ЛЮЦЕРНЫ
Физиология и биохимия культ. растений. 2009. Т. 41. № 4
Рис. 1. Вплив Nostoc commune на ріст культур бульбочкових бактерій S. meliloti:
а — зона пригнічення росту S. meliloti 425а; б — зона стимуляції росту Тn5-мутант Т17
а б
348
Н.А. ВОРОБЕЙ, О.В. ПАЦКО, С.Я. КОЦЬ, Т.В. ПАРШИКОВА
Физиология и биохимия культ. растений. 2009. Т. 41. № 4
(див. табл. 1). У період формування генеративних органів (початок цві-
тіння) за цим показником з-поміж інших домінували рослини, інокульо-
вані сумішами АС08 + N. commune і Т17 + N. commune.
У результаті досліджень виявлено також особливості функціонування
бобово-ризобіальних систем люцерни, сформованих внаслідок інокуляції
її композиціями Тn5-мутант S. meliloti + N. commune. У фазу молодих буль-
бочок (у люцерни — фаза стеблування), коли процес азотфіксації ще ма-
лоактивний, відмінність за АфА між відповідними варіантами з моно- і бі-
нарною інокуляцією за участю Тn5-мутантів Т17 і I-7 (див. рис. 2) була
неістотною. Однак у фази бутонізації і бутонізації—початку цвітіння за
АфА значно переважали бульбочки рослин, інфікованих сумішами I-7 +
+ N. commune і Т17 + N. commune. У цьому разі рівень АфА мабуть зале-
жав від сумісності партнерів у інокуляційній суспензії, генетично детер-
мінованої активності нітрогеназного комплексу мікросимбіонта й моду-
лювального впливу ціанобактерій. Доказом певної регуляторної ролі
N. commune у формуванні бульбочок є їх більша маса в фазу бутонізації—
початку цвітіння (табл. 2) у люцерни, інокульованої альгоризобіальними
композиціями на основі N. commune і Тn5-мутантів Т17 або I-7.
Слід зауважити, що Тn5-мутант Т17 S. meliloti серед залучених шта-
мів-інокулянтів характеризується найбільшою інтенсивністю асиміляції
атмосферного азоту [1]. Використання його як складової інокуляційної
суміші забезпечило збільшення азотфіксувальної активності бульбочок
люцерни у фазу бутонізації й подовження періоду активної фіксації азо-
ту в фазу бутонізації—початку цвітіння (див. рис. 2) порівняно з іншими
інокульованими рослинами.
Передпосівна обробка насіння змішаними суспензіями посилювала
ризогенез люцерни (табл. 3). Найбільший приріст маси коренів зафіксо-
вано в рослин, інокульованих композиціями Т17 + N. commune і АС08 +
+ N. commune порівняно з моноризобіальною інокуляцією їх відповідно
Т17 і АС08 S. meliloti.
349
ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ РАЗВИТИЯ ЛЮЦЕРНЫ
Физиология и биохимия культ. растений. 2009. Т. 41. № 4
Рис. 2. Динаміка азотфіксувальної активності люцерни (ммоль С2Н4/(рослину · год)), іно-
кульованої моно- й бінарними суспензіями мікроорганізмів (бульбочкові бактерії + Nostoc
commune):
I — моноінокуляція (S. meliloti); II — сумісна інокуляція (S. meliloti + N. commune)
початок цвітіння
350
Н.А. ВОРОБЕЙ, О.В. ПАЦКО, С.Я. КОЦЬ, Т.В. ПАРШИКОВА
Физиология и биохимия культ. растений. 2009. Т. 41. № 4
Особливості взаємодії симбіопартнерів за умов штучної бактеризації
рослин змішаними суспензіями зумовили відмінності урожаю зеленої
маси люцерни між варіантами з моно- та бінарною інокуляцією (табл. 4).
В умовах вегетаційного досліду люцерна сорту Ярославна, бактеризова-
на суспензіями I-7 N. commune і Т17 + N. commune, за продуктивністю
(урожай надземної маси рослин за два укоси) перевищувала відповідно
на 10,2 і 15,5 % варіанти з обробкою мутантами I-7 і Т17. Про збільшен-
ня продуктивності люцерни, інокульованої суспензіями на основі 425а +
+ N. commune і АС08 + N. commune, може йтися лише як про тенденцію,
оскільки різниця між варіантами за моно- й бінарної інокуляції з ураху-
ванням похибки досліду була недостовірною (див. табл. 4).
Таким чином, передпосівна обробка насіння композиціями азотфік-
сувальних мікроорганізмів (бульбочкові бактерії S. meliloti + синьозелені
водорості N. commune) сприяє активізації процесів асиміляції атмосфер-
ного азоту і стимулює вегетативний ріст люцерни. Проте в окремих
випадках вплив бінарних суспензій азотфіксувальних мікроорганізмів
порівняно з моносуспензіями неістотний або ослаблює симбіотичні вла-
стивості ризобіопартнера на окремих етапах розвитку симбіозу. Отже,
N. commune різноспрямовано впливає на симбіотичні властивості ризо-
біопартнерів симбіозу залежно від їх генотипу.
1. Воробей Н.А., Коць С.Я., Маменко П.М. Рівень активності азотфіксації симбіотичних си-
стем люцерни в залежності від генетичних особливостей штаму // Тези наук. конф. мо-
лодих учених «Сучасні проблеми фізіології рослин і біотехнології» (Ужгород, 1—3 груд-
ня, 2005). — Ужгород, 2005. — С. 34.
2. Воробей Н.А., Коць С.Я., Пацко О.В., Паршикова Т.В. Вплив інокуляції насіння
азотфіксуючими мікроорганізмами на ріст та розвиток рослин люцерни // Вісн. Київ.
нац. ун-ту імені Тараса Шевченка. Сер. Біологія. — 2005. — 45—46. — С. 31—33.
3. Гоготов И.Н. Биологическое взаимодействие в симбиозах азоллы с микроорганизмами //
Материалы Всерос. конф. с междунар. участием (Саратов, 25—27 сентября, 2007). —
Саратов, 2007. — С. 15.
4. Гольд В.М., Гаевский Н.А., Григорьев Ю.С. и др. Теоретические основы и методы изучения
флуоресценции хлорофилла. — Красноярск: Изд-во Красноярск. ун-та, 1984. — 84 с.
5. Громов Б.В. Цианобактерии в биосфере // Соросовский образовательный журн. —
1996. — № 9. — С. 33—39.
6. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. — М.: Агропромиздат, 1985. — 352 с.
7. Калинин А.А. Цианобактерии как возможные компоненты диазотрофных микробных
ассоциаций и их влияние на растение: Автореф. дис. … канд. биол. наук. — Москва,
1995. — 23 с.
8. Максимова И.В. Биология автотрофных микроорганизмов. — М.: Изд-во Моск. ун-та,
1966. — 305 с.
9. Мусієнко М.М., ПаршиковаТ.В., Славний П.С. Спектрофотометричні методи в практиці
фізіології, біохімії та екології рослин. — К., 2001. — С. 99—101.
10. Новикова Н.И., Шарыпова Л.А., Симаров Б.В. Транспозоновый мутагенез у штамма
СХМ1-105 Rhizobium meliloti // Молекул. генетика, микробиология, вирусология. —
1986. — № 8. — С. 32—35.
11. Панкратова Е.М., Зяблых Р.Ю., Калинин А.А. и др. Конструирование микробных куль-
тур на основе синезеленой водоросли Nostoc рaludosum Kutz. // Альгология. — 2004. —
14, № 6. — С. 445—458.
12. Панкратова Е.М., Мезенцева Г.В. Деструкция клеток синезеленых водорослей в почве //
Биол. науки. — 1985. — № 3. — С. 95—100.
13. Панкратова Е.М. Участие цианобактерий в круговороте азота в почве и создании ее
плодородия // Успехи микробиологии. — 1987. — 27. — С. 212—242.
14. Панкратова Е.М., Трефилова Л.В., Зяблых Р.Ю., Устюжанин И.А. Цианобактерии Nostoc
рaludosum Kutz. как основа для создания агрономически полезных микробных ассоциаций
на примере бактерий р. Rhizobium // Микробиология. — 2008. — 77, № 2. — С. 266—272.
15. Патика В.П., Коць С.Я., Волкогон В.В. та ін. Біологічний азот / За ред. В.П. Патики. —
К.: Світ, 2003. — 424 с.
16. Патыка В.Ф., Толкачев Н.З., Бутвина Ю.З. Основные направления оптимизации сим-
биотической азотфиксации в современном земледелии Украины // Физиология и био-
химия культ. растений. — 2005. — 37, № 5. — С. 384—393.
351
ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ РАЗВИТИЯ ЛЮЦЕРНЫ
Физиология и биохимия культ. растений. 2009. Т. 41. № 4
17. Пацко О.В., Воробей Н.А. Вплив комбінованої інокуляції азотфіксуючими мікроор-
ганізмами на формування проростків бобових рослин // Молодь і поступ біології: Зб.
тез IV міжнар. наук. конф. студентів і аспірантів (Львів, 7—10 квітня, 2008 р.). — Львів,
2008. — С. 398—399.
18. Романова Н.Н., Селях И.О., Семенова Л.Р., Гусев М.В. Перспективы использования си-
незеленых водорослей для повышения продуктивности сельскохозяйственных расте-
ний // Микроорганизмы в сельском хозяйстве: Тез. докл. IV Всесоюз. науч. конф. (Пу-
щино, 20—24 октября 1992). — Пущино, 1992. — С. 171.
19. Сиренко Л.А., Рыбак Н.В., Паршикова Т.В., Пахомова М.Н. Коллекция живых культур
микроскопических водорослей. — Киев, 2005. — С. 54.
20. Трефилова Л.В., Пегушина О.А., Огородников О.Н. Фитосанитарный эффект цианобак-
терий // 60 лет высш. аграр. образ. северо-востока Нечерноземья: Материалы I Всерос.
науч.-практ. конф. — Киров, 2004. — С. 161—163.
21. Allen O.N. Experiments in Soil Bacteriology. 3rd end. — Minneapolis: Burges Publ. Co.,
1959. — 54 p.
22. Douglas A.E. Symbiotic interaction. — Oxford. etc.: Oxford Unev. Press, 1994. — 148 p.
23. Fogg G.E., Stevart W.D.P., Fay P., Walsby A.E. The blue-green algae. — London: Academy,
1973. — 459 p.
24. 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. — 42, N 8. — P. 1185—
1207.
Отримано 12.01.2009
ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ РАЗВИТИЯ ЛЮЦЕРНЫ ПРИ
ИНОКУЛЯЦИИ СМЕШАННЫМИ КУЛЬТУРАМИ АЗОТФИКСИРУЮЩИХ
МИКРООРГАНИЗМОВ
Н.А. Воробей,1 О.В. Пацко,2 С.Я. Коць,1 Т.В. Паршикова2
1Институт физиологии растений и генетики Национальной академии наук Украины, Киев
2Киевский национальный университет имени Тараса Шевченко
В условиях вегетационного опыта исследовали динамику образования клубеньков, интен-
сивность азотфиксации, нарастание надземной массы и ризогенез у люцерны, инокулиро-
ванной моно- и бинарными композициями на основе клубеньковых бактерий Sinorhizobium
meliloti и синезеленой водоросли Nostoc commune. Показано, что N. commune вследствие сов-
местной инокуляции с клубеньковыми бактериями влияет на симбиотические свойства ри-
зобий в зависимости от их генотипа. Изменение интенсивности азотфиксации в симбио-
тических системах люцерны свидетельствует о разной реакции партнеров симбиоза на
действие N. commune. Наиболее эффективной оказалась инокуляция люцерны альгоризо-
биальной смесью S. meliloti Т17 + N. commune, которая стимулировала вегетативный рост
и способствовала повышению ее продуктивности на 15,5 % по сравнению с моноинокуля-
цией Tn5-мутантом Т17 S. meliloti.
PHYSIOLOGICAL TRAITS OF ALFALFA PLANTS DEVELOPMENT UNDER THE
INOCULATION BY MIXED NITROGEN FIXING MICROORGANISMS CULTURES
N.A. Vorobey,1 O.V. Patsko,2 S.Ya. Kots,1 T.V. Parshikova2
1Institute of Plant Physiology and Genetics, National Academy of Sciences of Ukraine
31/17 Vasylkivska St., Kyiv, 03022, Ukraine
2Kyiv National Taras Shevchenko University
64 Volodymyrska St., Kyiv, 01033, Ukraine
The dynamics of nodules formation, nitrogen fixation activity, accumulation of above-ground mass
and rhizogenesis of alfalfa plants inoculated with various mono- and binary compositions on the
basis of nodule bacteria Sinorhizobium meliloti and cyanobacteria Nostoc commune was studied in
greenhouse experiments. It was shown that N. commune used together with nodule bacteria had
affected symbiotic properties of rhizobia dependently to its genotype. Changes in nitrogen fixation
activity of symbiotic systems of alfalfa had demonstrated different reaction of symbiosis partners
on the action of N. commune. Plants inoculation with algorhizobial composition of S. meliloti
T17 + N. commune had appeared to be the most effective due to the growth stimulation effect and
yield increase by 15.5 % as compared to the single application of Tn5-mutant T17 S. meliloti.
Key words: Sinorhizobium meliloti, Nostoc commune, Tn5-mutants, cyanobacteria, symbiosis, alfal-
fa, nitrogen fixation.
352
Н.А. ВОРОБЕЙ, О.В. ПАЦКО, С.Я. КОЦЬ, Т.В. ПАРШИКОВА
Физиология и биохимия культ. растений. 2009. Т. 41. № 4
|