Динаміка вмісту фітогормонів цитокінінової природи у коренях і бульбочках сої на ранніх етапах формування бобово-ризобіального симбіозу
Досліджено динаміку вмісту зеатину та зеатинрибозиду в коренях і бульбочках рослин сої Glycine max (L.) Merr., інокульованої штамами й Tn5-мутантами Bradyrhizobium japonicum із різними симбіотичними характеристиками. Показано, що інокуляція насіння сої азотфіксувальними батеріями приводить до збільш...
Saved in:
| Published in: | Физиология и биохимия культурных растений |
|---|---|
| Date: | 2013 |
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Iнститут фізіології рослин і генетики НАН України
2013
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/66449 |
| 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: | Динаміка вмісту фітогормонів цитокінінової природи у коренях і бульбочках сої на ранніх етапах формування бобово-ризобіального симбіозу / О.О. Грищук, С.Я. Коць, М.В. Волкогон // Физиология и биохимия культурных растений. — 2013. — Т. 45, № 1. — С. 20-28. — Бібліогр.: 28 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-66449 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Грищук, О.О. Коць, С.Я. Волкогон, М.В. 2014-07-15T19:13:33Z 2014-07-15T19:13:33Z 2013 Динаміка вмісту фітогормонів цитокінінової природи у коренях і бульбочках сої на ранніх етапах формування бобово-ризобіального симбіозу / О.О. Грищук, С.Я. Коць, М.В. Волкогон // Физиология и биохимия культурных растений. — 2013. — Т. 45, № 1. — С. 20-28. — Бібліогр.: 28 назв. — укр. 0522-9310 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/66449 581.557:577.175.1 Досліджено динаміку вмісту зеатину та зеатинрибозиду в коренях і бульбочках рослин сої Glycine max (L.) Merr., інокульованої штамами й Tn5-мутантами Bradyrhizobium japonicum із різними симбіотичними характеристиками. Показано, що інокуляція насіння сої азотфіксувальними батеріями приводить до збільшення пулу цитокінінів у коренях і кореневих бульбочках на початкових етапах формування та функціонування бобово-ризобіального симбіозу. Встановлено обернену залежність азотфіксувальної активності ризобій-інокулянтів від вмісту зеатинрибозиду в бульбочках сої, а також прямий зв’язок між вмістом зеатинрибозиду і зеатину в бульбочках на 28-му добу після появи сходів сої. Исследована динамика содержания зеатина и зеатинрибозида в корнях и клубеньках растений сои Glycine max (L.) Merr., инокулированной штаммами и Tn5-мутантами Bradyrhizobium japonicum с различными симбиотическими характеристиками. Показано, что инокуляция семян сои азотфиксирующими бактериями приводит к увеличению пула цитокининов в корнях и корневых клубеньках на начальных этапах формирования и функционирования бобово-ризобиального симбиоза. Установлена обратная зависимость азотфиксирующей активности ризобий-инокулянтов от содержания зеатинрибозида в клубеньках сои, а также прямая связь между содержанием зеатинрибозида и зеатина в клубеньках на 28-е сутки после появления всходов сои. The dynamics of zeatin and zeatin-riboside content in roots and nodules of soybean plants inoculated with strains and Tn5-mutants of Bradyrhizobium japonicum with various symbiotic characteristics were studied. It was shown that soybean seed inoculation by nitrogen fixing bacteria leads to the increase of cytokinins pool in roots and nodules on the early stages of formation and functioning of legume-rhizobial symbiotic systems. The reverse relationship of nitrogenase activity of rhizobia-inoculums with zeatin-riboside content in nodules of soybean and direct link between the zeatin-riboside content and zeatin content in nodules on 28 day after seedling emergence were revealed. uk Iнститут фізіології рослин і генетики НАН України Физиология и биохимия культурных растений Динаміка вмісту фітогормонів цитокінінової природи у коренях і бульбочках сої на ранніх етапах формування бобово-ризобіального симбіозу Динамика содержания фитогормонов цитокининовой природы в корнях и клубеньках сои на ранних этапах формирования бобово-ризобиального симбиоза The dynamics of cytokinins content in roots and nodules of soybean on the early stages of legume-rhizobium symbiosis forming Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Динаміка вмісту фітогормонів цитокінінової природи у коренях і бульбочках сої на ранніх етапах формування бобово-ризобіального симбіозу |
| spellingShingle |
Динаміка вмісту фітогормонів цитокінінової природи у коренях і бульбочках сої на ранніх етапах формування бобово-ризобіального симбіозу Грищук, О.О. Коць, С.Я. Волкогон, М.В. |
| title_short |
Динаміка вмісту фітогормонів цитокінінової природи у коренях і бульбочках сої на ранніх етапах формування бобово-ризобіального симбіозу |
| title_full |
Динаміка вмісту фітогормонів цитокінінової природи у коренях і бульбочках сої на ранніх етапах формування бобово-ризобіального симбіозу |
| title_fullStr |
Динаміка вмісту фітогормонів цитокінінової природи у коренях і бульбочках сої на ранніх етапах формування бобово-ризобіального симбіозу |
| title_full_unstemmed |
Динаміка вмісту фітогормонів цитокінінової природи у коренях і бульбочках сої на ранніх етапах формування бобово-ризобіального симбіозу |
| title_sort |
динаміка вмісту фітогормонів цитокінінової природи у коренях і бульбочках сої на ранніх етапах формування бобово-ризобіального симбіозу |
| author |
Грищук, О.О. Коць, С.Я. Волкогон, М.В. |
| author_facet |
Грищук, О.О. Коць, С.Я. Волкогон, М.В. |
| publishDate |
2013 |
| language |
Ukrainian |
| container_title |
Физиология и биохимия культурных растений |
| publisher |
Iнститут фізіології рослин і генетики НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Динамика содержания фитогормонов цитокининовой природы в корнях и клубеньках сои на ранних этапах формирования бобово-ризобиального симбиоза The dynamics of cytokinins content in roots and nodules of soybean on the early stages of legume-rhizobium symbiosis forming |
| description |
Досліджено динаміку вмісту зеатину та зеатинрибозиду в коренях і бульбочках рослин сої Glycine max (L.) Merr., інокульованої штамами й Tn5-мутантами Bradyrhizobium japonicum із різними симбіотичними характеристиками. Показано, що інокуляція насіння сої азотфіксувальними батеріями приводить до збільшення пулу цитокінінів у коренях і кореневих бульбочках на початкових етапах формування та функціонування бобово-ризобіального симбіозу. Встановлено обернену залежність азотфіксувальної активності ризобій-інокулянтів від вмісту зеатинрибозиду в бульбочках сої, а також прямий зв’язок між вмістом зеатинрибозиду і зеатину в бульбочках на 28-му добу після появи сходів сої.
Исследована динамика содержания зеатина и зеатинрибозида в корнях и клубеньках растений сои Glycine max (L.) Merr., инокулированной штаммами и Tn5-мутантами Bradyrhizobium japonicum с различными симбиотическими характеристиками. Показано, что инокуляция семян сои азотфиксирующими бактериями приводит к увеличению пула цитокининов в корнях и корневых клубеньках на начальных этапах формирования и функционирования бобово-ризобиального симбиоза. Установлена обратная зависимость азотфиксирующей активности ризобий-инокулянтов от содержания зеатинрибозида в клубеньках сои, а также прямая связь между содержанием зеатинрибозида и зеатина в клубеньках на 28-е сутки после появления всходов сои.
The dynamics of zeatin and zeatin-riboside content in roots and nodules of soybean plants inoculated with strains and Tn5-mutants of Bradyrhizobium japonicum with various symbiotic characteristics were studied. It was shown that soybean seed inoculation by nitrogen fixing bacteria leads to the increase of cytokinins pool in roots and nodules on the early stages of formation and functioning of legume-rhizobial symbiotic systems. The reverse relationship of nitrogenase activity of rhizobia-inoculums with zeatin-riboside content in nodules of soybean and direct link between the zeatin-riboside content and zeatin content in nodules on 28 day after seedling emergence were revealed.
|
| issn |
0522-9310 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/66449 |
| citation_txt |
Динаміка вмісту фітогормонів цитокінінової природи у коренях і бульбочках сої на ранніх етапах формування бобово-ризобіального симбіозу / О.О. Грищук, С.Я. Коць, М.В. Волкогон // Физиология и биохимия культурных растений. — 2013. — Т. 45, № 1. — С. 20-28. — Бібліогр.: 28 назв. — укр. |
| work_keys_str_mv |
AT griŝukoo dinamíkavmístufítogormonívcitokínínovoíprirodiukorenâhíbulʹbočkahsoínaranníhetapahformuvannâbobovorizobíalʹnogosimbíozu AT kocʹsâ dinamíkavmístufítogormonívcitokínínovoíprirodiukorenâhíbulʹbočkahsoínaranníhetapahformuvannâbobovorizobíalʹnogosimbíozu AT volkogonmv dinamíkavmístufítogormonívcitokínínovoíprirodiukorenâhíbulʹbočkahsoínaranníhetapahformuvannâbobovorizobíalʹnogosimbíozu AT griŝukoo dinamikasoderžaniâfitogormonovcitokininovoiprirodyvkornâhiklubenʹkahsoinarannihétapahformirovaniâbobovorizobialʹnogosimbioza AT kocʹsâ dinamikasoderžaniâfitogormonovcitokininovoiprirodyvkornâhiklubenʹkahsoinarannihétapahformirovaniâbobovorizobialʹnogosimbioza AT volkogonmv dinamikasoderžaniâfitogormonovcitokininovoiprirodyvkornâhiklubenʹkahsoinarannihétapahformirovaniâbobovorizobialʹnogosimbioza AT griŝukoo thedynamicsofcytokininscontentinrootsandnodulesofsoybeanontheearlystagesoflegumerhizobiumsymbiosisforming AT kocʹsâ thedynamicsofcytokininscontentinrootsandnodulesofsoybeanontheearlystagesoflegumerhizobiumsymbiosisforming AT volkogonmv thedynamicsofcytokininscontentinrootsandnodulesofsoybeanontheearlystagesoflegumerhizobiumsymbiosisforming |
| first_indexed |
2025-11-24T16:28:02Z |
| last_indexed |
2025-11-24T16:28:02Z |
| _version_ |
1850484858064732160 |
| fulltext |
ФИЗИОЛОГИЯ И БИОХИМИЯ КУЛЬТ. РАСТЕНИЙ. 2013. Т. 45. № 1
УДК 581.557:577.175.1
ДИНАМІКА ВМІСТУ ФІТОГОРМОНІВ ЦИТОКІНІНОВОЇ
ПРИРОДИ У КОРЕНЯХ І БУЛЬБОЧКАХ СОЇ НА РАННІХ ЕТАПАХ
ФОРМУВАННЯ БОБОВО-РИЗОБІАЛЬНОГО СИМБІОЗУ
О.О. ГРИЩУК, С.Я. КОЦЬ, М.В. ВОЛКОГОН
Інститут фізіології рослин і генетики Національної академії наук України
03022 Київ, вул. Васильківська, 31/17
e-mail: shuminka@rambler.ru
Досліджено динаміку вмісту зеатину та зеатинрибозиду в коренях і бульбочках
рослин сої Glycine max (L.) Merr., інокульованої штамами й Tn5-мутантами
Bradyrhizobium japonicum із різними симбіотичними характеристиками. Показано,
що інокуляція насіння сої азотфіксувальними батеріями приводить до збільшен-
ня пулу цитокінінів у коренях і кореневих бульбочках на початкових етапах фор-
мування та функціонування бобово-ризобіального симбіозу. Встановлено обер-
нену залежність азотфіксувальної активності ризобій-інокулянтів від вмісту
зеатинрибозиду в бульбочках сої, а також прямий зв’язок між вмістом зеатинри-
бозиду і зеатину в бульбочках на 28-му добу після появи сходів сої.
Ключові слова: Glycine max (L.) Merr., Bradyrhizobium japonicum, Tn5-мутанти, зеа-
тин, зеатинрибозид.
Урожайність сільськогосподарських культур великою мірою визна-
чається належним їх забезпеченням мінеральним азотом. Тому інтен-
сифікація біологічної фіксації молекулярного азоту бобовими культура-
ми за використання ефективних азотфіксувальних мікроорганізмів
особливо актуальна в умовах сучасного розвитку сільськогосподарського
виробництва.
Здатність рослин родини бобових формувати симбіотичні
взаємовідносини з ризобіальними мікроорганізмами приводить до мор-
фогенезу високоспеціалізованого органа — азотфіксувальної кореневої
бульбочки [6, 20]. Утворення і функціонування останньої потребує
складної регуляції на генетичному й біохімічному рівнях, у тім числі за
участі регуляторів росту рослин, зокрема фітогормонів [4, 19].
Мікроорганізми, що перебувають у симбіозі та асоціаціях із росли-
нами, здатні до синтезу фітогормонів [5, 10, 14, 15] і використовують їх
як посередників у взаємодії з рослиною. Ця властивість є важливим чин-
ником у становленні й подальшому функціонуванні бобово-ризобіально-
го симбіозу [2, 3, 10, 18].
Серед відомих на сьогодні класів гормонів рослин важливе місце у
встановленні симбіотичних взаємозв’язків посідають цитокініни (ЦК),
зокрема зеатин і зеатинрибозид. Iз літератури відомо, що основний
вплив фітогормонів цитокінінової природи виявляється в регуляції
поділу та диференціації клітин [19]. Вважають, що цитокініни беруть
участь у процесі утворення й росту кореневих бульбочок унаслідок акти-
© О.О. ГРИЩУК, С.Я. КОЦЬ, М.В. ВОЛКОГОН, 2013
20
вації клітинного циклу та генів, асоційованих із ним, а також низки
генів ранньої нодуляції, зокрема ENOD2 [13, 17], ENOD12A [13],
ENOD40 [12, 19, 24]. При цьому важливе значення має не лише концен-
трація ЦК, а й їх співвідношення з іншими гормональними сполуками.
Так, цитокініни разом з ауксинами діють комплексно на поділ корових
клітин кореня [23], можуть слугувати медіаторами змін його клітинної
стінки, пов’язаних з утворенням інфекційної нитки всередині деформо-
ваного кореневого волоска і наступним проникненням бактерій у кору
кореня [9].
Важливу роль фітогормонів цитокінінової природи в ініціації утво-
рення кореневих бульбочок було продемонстровано за використання
nod–-штамів мікроорганізмів, нездатних до синтезу Nod-факторів, яким
перенесли ген секреції транс-зеатину [17]. Доведено, що синтез зеатину
індукував утворення неколонізованих мікроорганізмами бульбочко-
побідних структур на коренях Medicago sativa, а також, що цитокініни
імітують деякі морфогенетичні ефекти Nod-факторів [17]. У дослідах із
використанням екзогенних цитокінінів встановлено здатність останніх
до стимуляції утворення псевдобульбочкових структур на коренях як бо-
бових, так і небобових рослин, зокрема Nicotiana tabacum (тютюн звичай-
ний) [11], Alnus glutinosa (вільха чорна) [27], Pisum sativum (горох
посівний) [24], Macroptilium atropurpureum (квасоля темно-пурпурова)
[26], Medicago sativa (люцерна посівна) [13, 17].
Широке застосування генетичних методів у сучасній біології рос-
лин і мікробіології уможливило створення низки модельних систем для
дослідження рослинно-мікробних взаємодій [19]. Зокрема з використан-
ням транспозонового мутагенезу [7, 22] отримано штами Bradyrhizobium
japonicum зі зміненими симбіотичними характеристиками, що має вели-
ке практичне значення при вивченні механізмів утворення і функціону-
вання симбіозу [2, 7, 16, 28].
Метою нашої роботи було дослідження динаміки вмісту зеатину та
зеатинрибозиду в коренях і бульбочках рослин сої за інокуляції насіння
штамами й Tn5-мутантами Bradyrhizobium japonicum різної ефективності,
встановлення зв’язку між вмістом цитокінінів у коренях і бульбочках та
азотфіксувальною активністю штамів.
Методика
Дослідження проводили з рослинами сої (Glycine max (L.) Merr.) сорту
Мар’яна (селекція Iнституту фізіології рослин і генетики НАН України,
Селекційно-генетичного інституту та Iнституту землеробства НААН),
інокульованими різними за ефективністю штамами B. japonicum: 646
(вихідний штам, високоактивний), 604к (неактивний), Т66 (високоак-
тивний) та Tn5-мутантами штаму 646: 9-1 (високоактивний), Т21-2 (ви-
сокоактивний), 113 (малоактивний) із музейної колекції азотфіксуваль-
них мікроорганізмів відділу симбіотичної азотфіксації IФРГ НАН
України.
Рослини сої вирощували в умовах вегетаційного досліду в посудинах
Вагнера на промитому річковому піску за 60 % ПВ і природного
освітлення, по 6 рослин у кожній. Джерело мінерального живлення —
поживна суміш Гельригеля, збагачена мікроелементами молібденом, бо-
ром, манганом і міддю та збіднена на азот — 0,25 норми (1 норма азоту
відповідає 708 мг Са(NO3)2 · 4Н2О на 1 кг субстрату).
21
ДИНАМИКА СОДЕРЖАНИЯ ФИТОГОРМОНОВ
Физиология и биохимия культ. растений. 2013. Т. 45. № 1
Перед посівом простерилізоване 70 %-м етанолом і промите під
проточною водою протягом 1 год насіння інокулювали суспензіями
бульбочкових бактерій, концентрація яких становила 107 клітин/мл.
Зразки рослин для аналізу відбирали на 11-, 13-, 15-, 20-ту, 28-му, 34-ту
та 47-му доби після появи сходів.
Активність процесу азотфіксації визначали ацетиленовим методом
[21] на газовому хроматографі «Agilent GC system 6850» (США).
Вміст цитокінінів у коренях і бульбочках рослин сої знаходили ме-
тодом кількісної спектроденситометричної тонкошарової хроматографії
[1, 8]. Для цього фітогормони з рослинної наважки екстрагували 96 %-м
етанолом; етанольний екстракт випарювали на ротаційному випарнику
(HEIDOLPH Laboporta 4000 efficient, Німеччина) і повторно розчиняли
в 1,5 мл спирту. Екстракт очищували хроматографією на пластинках із
силікагелем «Merck» (№ 105554, Німеччина) у різних системах розчин-
ників: хлороформ (Rf = 0), аміак 12,5 % (Rf = 1) та етилацетат : оцтова
кислота (19 : 1). Після очищення зони, що збігались за Rf із нанесеними
раніше стандартами цитокінінів, знімали й елюювали н-бутанолом. Елю-
ати зеатину і зеатинрибозиду рехроматографували на пластинках із ша-
ром оксиду алюмінію «Merck» (№ 105550, Німеччина) в системі розчин-
ників хлороформ : оцтова кислота (19 : 1). Кількісно фітогормони
визначали за допомогою сканувального спектроденситометра «Camag
TLC Scanner» (Швейцарія).
Експериментальні дані оброблено статистично методом дис-
персійного аналізу з використанням ПЕОМ із залученням пакета
спеціальних програм Microsoft Excel’10.
Результати та обговорення
Під час дослідження азотфіксувальної активності симбіотичних систем
сої виявлено, що на 15-ту добу після появи сходів рослини, насіння яких
було інокульоване високоактивним Tn5-мутантом Т21-2, вирізнялись
найбільшим показником активності азотфіксації, яка надалі продовжу-
вала зростати і на 20-ту добу становила 2,71 мкмоль С2Н4/(рослину · год)
(рис. 1). На 28-му добу після появи сходів найвищі значення азотфіксу-
вальної активності спостерігали у кореневих бульбочках сої за викорис-
22
Е.А. ГРИЩУК, С.Я. КОЦЬ, Н.В. ВОЛКОГОН
Физиология и биохимия культ. растений. 2013. Т. 45. № 1
Рис. 1. Азотфіксувальна активність (мкмоль С2Н4/(рослину · год)) рослин сої за інокуляції
різними за ефективністю штамами й Tn5-мутантами В. japonicum:
1 — штам B. japonicum 646; 2 — штам B. japonicum Т66; 3 — Tn5-мутант Т21-2; 4 — штам B. japonicum
604к; 5 — Tn5-мутант 9-1; 6 — Tn5-мутант 113
тання високоактивних штамів B. japonicum Т66, 646 і Tn5-мутантів Т21-
2, 9-1. На 34-ту добу після появи сходів ці варіанти з високоактивними
штамами й Tn5-мутантами істотно відрізнялись і перевищували за зазна-
ченим показником варіанти з використанням неактивного штаму 604к та
малоактивного Tn5-мутанта 113.
Вміст цитокінінів у коренях і кореневих бульбочках сої визначали
як на початкових етапах формування симбіотичного апарату, так і в
період його активного функціонування. Кількісний аналіз зеатину в ко-
ренях сої показав зростання вмісту цього гормону майже в усіх варіантах
порівняно з контрольними рослинами без інокуляції (табл. 1). На 11-ту
добу після появи сходів найбільшим вмістом зеатину характеризувалися
корені рослин, інокульованих транспозоновими мутантами B. japonicum
9-1 і 113, на 13-ту добу — зростання його вмісту в коренях сої відміче-
но у рослин, інокульованих штамами 646 і 604к. Починаючи з 15-ї доби
після появи сходів, у коренях сої спостерігали незначне зменшення пу-
лу зеатину (див. табл. 1).
Різке зростання вмісту зеатину на 34-ту добу після появи сходів
імовірно можна пояснити активним функціонуванням азотфіксувально-
го апарату сої. При цьому пул цього гормону в рослинах, інфікованих
Tn5-мутантами B. japonicum, був істотно вищим, ніж у контрольних та
інокульованих вихідним штамом 646 рослинах (див. табл. 1).
Визначення рівня зеатину в бульбочках досліджуваних рослин сої
показало, що найвищий його вміст спостерігався на 15-ту добу вегетації
(табл. 2) — період, який у наших дослідженнях характеризувався актив-
ним ростом і морфогенезом цих органів. Виявлений факт узгоджується
з даними Ньюкомба та співавт. [25], за якими найвищий рівень ци-
токінінів зосереджується у молодих і тих, що розвиваються, бульбочках,
що підтверджує зазначену нами раніше роль цитокінінів у клітинному
поділі й диференціації [19]. Особливо активний біосинтез зеатину
відмічено у бульбочках рослин, бактеризованих високоактивними шта-
мами 646, Т66 і Тn5-мутантами B. japonicum 9-1, Т21-2.
У подальшому виявлено зниження рівня зеатину в кореневих буль-
бочках сої. Проте на 34-ту добу після появи сходів (фаза бутонізації) у
бульбочках рослин зафіксовано зростання пулу цього гормону за винят-
ком варіанта з використанням B. japonicum 604к. Найвищий вміст зеати-
ну був у бульбочках сої, інокульованої штамом B. japonicum 646 та його
високоактивними мутантами 9-1 і Т21-2. При цьому встановлено пря-
мий зв’язок між активністю штаму-інокулянта та вмістом зеатину в
бульбочках інфікованих рослин. Це дає підставу стверджувати, що вне-
сок останнього у процес регуляції ініціації й розвитку азотфіксувальних
бульбочок вагомий.
Крім зеатину ми визначали вміст зеатинрибозиду — запасної і
транспортної форми цитокінінів. Коливання рівня зеатинрибозиду в ор-
ганах такий же важливий чинник гормональної регуляції рослини, як і
вміст його активної форми — зеатину.
Виявлено, що рівень зеатинрибозиду в коренях рослин сої найви-
щий саме на початкових етапах формування симбіотичних взаємовідно-
син (11-та доба після появи сходів) (табл. 3). Найбільшим вмістом запас-
ної форми зеатину характеризувались корені рослин, бактеризованих
неактивним, проте високовірулентним штамом 604к, а також високоак-
тивним і високовірулентним штамом 646. У подальшому в процесі веге-
23
ДИНАМИКА СОДЕРЖАНИЯ ФИТОГОРМОНОВ
Физиология и биохимия культ. растений. 2013. Т. 45. № 1
24
Е.А. ГРИЩУК, С.Я. КОЦЬ, Н.В. ВОЛКОГОН
Физиология и биохимия культ. растений. 2013. Т. 45. № 1
25
ДИНАМИКА СОДЕРЖАНИЯ ФИТОГОРМОНОВ
Физиология и биохимия культ. растений. 2013. Т. 45. № 1
26
Е.А. ГРИЩУК, С.Я. КОЦЬ, Н.В. ВОЛКОГОН
Физиология и биохимия культ. растений. 2013. Т. 45. № 1
тації рослин відмічено поступове зниження рівня зеатинрибозиду (див.
табл. 3).
Високий вміст цього гормону на початкових етапах розвитку
азотфіксувального апарату виявлено також під час визначення його пу-
лу в бульбочках інокульованих рослин сої (табл. 4). На 28-му добу після
появи сходів найвищий рівень зеатинрибозиду зафіксовано в кореневих
бульбочках, утворених як високоактивними Тn5-мутантами 9-1, Т21-2,
так і малоактивним 113. На 34-ту добу найбільший вміст зеатинрибози-
ду був у бульбочках сої, утворених високоактивним штамом 646 та його
Тn5-мутантами, які переважали варіант із використанням штаму 604к.
У результаті проведених досліджень показано, що вміст цитокінінів
(зеатину і зеатинрибозиду) в бульбочках набагато перевищував рівень
цих гормонів у коренях рослин сої, що підтверджено даними різних ав-
торів щодо вмісту зазначених фітогормонів у різних органах інших бобо-
вих рослин [12, 19].
Аналізом результатів стосовно рівня зеатинрибозиду в бульбочках
сої виявлено чіткий негативний зв’язок цього показника з азотфіксу-
вальною активністю сим-
біотичних систем сої та пози-
тивний із вмістом у
бульбочках активної форми
цитокінінів — зеатину на
28-му добу після появи
сходів (рис. 2, 3).
На 34-ту добу після по-
яви сходів пул зеатинрибози-
ду порівняно з попередньо
відібраними зразками змен-
шувався за одночасного зро-
стання в симбіотичних сис-
темах сої рівня зеатину. Це
очевидно обумовлено інтен-
сивним перетворенням зеа-
тинрибозиду на активну
форму у фазу бутонізації.
Отже, нами встановле-
но, що інокуляція насіння
сої азотфіксувальними бак-
теріями B. japonicum супро-
воджується збільшенням пулу
цитокінінів, зокрема зеатину
й зеатинрибозиду, як у коре-
нях, так і в кореневих буль-
бочках на початкових етапах
формування і функціонуван-
ня бобово-ризобіального сим-
біозу. При цьому вміст ци-
токінінів у бульбочках був
набагато вищим, ніж у коре-
нях. Встановлено обернений
зв’язок між вмістом зеатин-
рибозиду у бульбочках та
Рис. 2. Залежність між вмістом зеатинрибозиду в
кореневих бульбочках та азотфіксувальною ак-
тивністю симбіотичних систем сої на 28-му добу
після появи сходів
Рис. 3. Залежність між вмістом зеатинрибозиду
та зеатину в бульбочках рослин сої, інокульованої
різними за ефективністю штамами та Tn5-мутан-
тами В. japonicum (28-ма доба після появи сходів)
азотфіксувальною активністю бульбочкових бактерій (R2 = 0,78) і пря-
мий зв’язок між вмістом зеатинрибозиду й рівнем зеатину (R2 = 0,59) на
28-му добу після появи сходів.
1. Волкогон В.В., Волкогон М.В., Дімова С.Б. Рістстимулювальні мікроорганізми / Експе-
риментальна ґрунтова мікробіологія / Ред. В.В. Волкогон. — К.: Аграрна наука, 2010. —
С. 383—416.
2. Волкогон М.В., Маменко П.М., Коць С.Я. Баланс IОК та зеатину в рослинах сої за іно-
куляції насіння різними штамами й мутантами Bradyrhizobium japonicum // Физиология
и биохимия культ. растений. — 2009. — 41, № 5. — С. 408—416.
3. Волкогон В.В., Сальник В.П. Значення регуляторів росту рослин у формуванні активних
азотфіксувальних симбіозів та асоціацій // Там само. — 2005. — 37, № 3. — С. 187—
197.
4. Дерфлинг У. Гормоны растений. Системный подход / Пер. с нем. Н.С. Гельман; Под
ред. В.И. Кефели. — М.: Мир, 1985. — 304 с.
5. Коць С.Я., Волкогон М.В., Грищук О.О. Способность штаммов и Тn5-мутантов
Bradyrhizobium japonicum к синтезу ИУК и АБК in vitro // Физиология и биохимия
культ. растений. — 2010. — 42, № 6. — С. 491—496.
6. Коць С.Я., Моргун В.В., Патыка В.Ф. и др. Биологическая фиксация азота: бобово-ри-
зобиальный симбиоз. — К.: Логос, 2010. — Т. 1. — 508 с.
7. 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.
8. Савинский С.В., Драговоз И.В., Педченко В.К. Определение зеатина, индолил-3-уксус-
ной и абсцизовой кислот из одной растительной пробы методом високоэффективной
жидкостной хроматографии // Там же. — 1991. — 23, № 6. — С. 606—614.
9. Федорова Е.Э., Жизневская Г.Я., Альжаппарова Ж.К., Измайлов С.Ф. Фитогормоны в
азотфиксирующих клубеньках бобовых растений // Там же. — № 5. — С. 426—438.
10. Цавкелова Е.А., Климова С.Ю., Чердынцева Т.А., Нетрусов А.И. Микроорганизмы —
продуценты стимуляторов роста растений и их практическое применение // Прикл.
биохимия и микробиология. — 2006. — 42, № 2. — С. 133—143.
11. Arora N., Skoog F., Alien O.N. Kinetin-induced pseudonodules on tobacco roots // Amer.
Bot. — 1959. — 46. — P. 610—613.
12. Badenoch-Jones J., Rolfe B.G., Letham D.S. Phytohormones, Rhizobium mutant, and nodula-
tion in legumes: V. Cytokinin metabolism in effective and ineffective pea root nodules // Plant
Physiol. — 1984. — 74. — P. 239—246.
13. Bauer P., Ratet P., Crespi M.D. et al. Nod-factors and cytokinins induce similar cortical cell
divisions, amyloplast deposition and MsENOD12A expression patterns in alfalfa roots // Plant
J. — 1996. — 10. — P. 91—105.
14. Bauer W.D. Infection of legumes by rhizobia // Annu. Rev. Plant Physiol. — 1981. — 32. —
P. 407—449.
15. Boiero L., Perrig D., Masciarelli O. et al. Phytohormone production by three strains of
Bradyrhizobium japonicum and possible physiological and technological implications // Appl.
Microbiol. Biotechnol. — 2007. — 74, N 4. — P. 874—880.
16. Camacho M., Burgos A., Chamber-Perez M.A. Nitrogen fixation in transposon mutants from
Bradyrhizobium japonicum USDA 110 impaired in nitrate reductase // J. Plant Physiol. —
2003. — 160, N 4. — P. 377—386.
17. Cooper J.B., Long S.R. Morphogenetic rescue of Rhizobium meliloti nodulation mutants by
trans-zeatin secretion // Plant Cell. — 1994. — 6. — P. 215—225.
18. Costacurta A., Vanderleyden J. Synthesis of phytohormones by plant-associated bacteria //
Crit. Rev. Microbiol. — 1995. — 21, N 1. — P. 1—18.
19. Ferguson B.J., Mathesius U. Signaling interactions during nodule developmental // J. Plant
Growth Regul. — 2003. — 22, N 1. — P. 47—72.
20. Gage D.J. Infection and invasion of roots by symbiotic, nitrogen-fixing rhizobia during
nodulation of temperature legumes // Microbiol. Mol. Biol. Rev. — 2004. — 68. — P. 280—
300.
21. 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. — P. 1185—
1207.
22. Hayes F. Transposon-based strategies for microbial functional genomics and proteomics //
Annu. Rev. Genet. — 2003. — 37. — P. 3—29.
23. Libbenga K.R., Harkes P.A.A. Initial proliferation of cortical cells in the formation of root
nodules in Pisum sativum L. // Planta. — 1973. — 114, N 1. — P. 17—29.
27
ДИНАМИКА СОДЕРЖАНИЯ ФИТОГОРМОНОВ
Физиология и биохимия культ. растений. 2013. Т. 45. № 1
24. Libbenga K.R., van Iren F., Bogers R.J., Schraag-Lamers M.F. The role of hormones and gra-
dients in the initiation of cortex proliferation and nodule formation in Pisum sativum L. //
Ibid. — P. 29—39.
25. Newcomb W., Syono K., Torrey J.G. Development of an ineffective pea root nodule: morpho-
genesis, fine structure, and cytokinin biosynthesis // Can. J. Bot. — 1976. — 55. — P. 1891—
1907.
26. Relic B., Perret X., Estrada-Garcia M.T. et al. Nod factors of Rhizobium are the key to the
legume door // Mol. Microbiol. — 1994. — 13. — P. 171—178.
27. Rodrigez-Barrueco C., Bermudez de Castro F. Cytokinininduced pseudonodules on Alnus gluti-
nosa // Physiol. Plant. — 1973. — 29. — P. 277—280.
28. Tsurumaru H., Yamakawa T., Tanaka M., Sakai M. Tn5 mutants of Bradyrhizobium japonicum
Is-1 with altered compatibility with Rj2-soybean cultivars // Soil. Sci. and Plant Nutr. —
2008. — 54. — P. 197—203.
Отримано 20.06.2012
ДИНАМИКА СОДЕРЖАНИЯ ФИТОГОРМОНОВ ЦИТОКИНИНОВОЙ ПРИРОДЫ В
КОРНЯХ И КЛУБЕНЬКАХ СОИ НА РАННИХ ЭТАПАХ ФОРМИРОВАНИЯ
БОБОВО-РИЗОБИАЛЬНОГО СИМБИОЗА
Е.А. Грищук, С.Я. Коць, Н.В. Волкогон
Институт физиологии растений и генетики Национальной академии наук Украины, Киев
Исследована динамика содержания зеатина и зеатинрибозида в корнях и клубеньках рас-
тений сои Glycine max (L.) Merr., инокулированной штаммами и Tn5-мутантами
Bradyrhizobium japonicum с различными симбиотическими характеристиками. Показано, что
инокуляция семян сои азотфиксирующими бактериями приводит к увеличению пула ци-
токининов в корнях и корневых клубеньках на начальных этапах формирования и функ-
ционирования бобово-ризобиального симбиоза. Установлена обратная зависимость азот-
фиксирующей активности ризобий-инокулянтов от содержания зеатинрибозида в
клубеньках сои, а также прямая связь между содержанием зеатинрибозида и зеатина в клу-
беньках на 28-е сутки после появления всходов сои.
THE DYNAMICS OF CYTOKININS CONTENT IN ROOTS AND NODULES OF
SOYBEAN ON THE EARLY STAGES OF LEGUME-RHIZOBIUM SYMBIOSIS
FORMING
O.O. Gryshchuk, S.Ya. Kots, M.V. Volkogon
Institute of Plant Physiology and Genetics, National Academy of Sciences of Ukraine
31/17 Vasylkivska St., Kyiv, 03022, Ukraine
The dynamics of zeatin and zeatin-riboside content in roots and nodules of soybean plants inoc-
ulated with strains and Tn5-mutants of Bradyrhizobium japonicum with various symbiotic charac-
teristics were studied. It was shown that soybean seed inoculation by nitrogen fixing bacteria leads
to the increase of cytokinins pool in roots and nodules on the early stages of formation and func-
tioning of legume-rhizobial symbiotic systems. The reverse relationship of nitrogenase activity of
rhizobia-inoculums with zeatin-riboside content in nodules of soybean and direct link between the
zeatin-riboside content and zeatin content in nodules on 28 day after seedling emergence were
revealed.
Key words: Glycine max (L.) Merr., Bradyrhizobium japonicum, Tn5-mutants, zeatin, zeatin-ribo-
side.
28
Е.А. ГРИЩУК, С.Я. КОЦЬ, Н.В. ВОЛКОГОН
Физиология и биохимия культ. растений. 2013. Т. 45. № 1
|