Селекція генетично маркованих бульбочкових бактерій Bradyrhizobium japonicum за симбіотичними властивостями
У результаті селекції мутантів Bradyrhizobium japonicum, отриманих з використанням вектора pSUP5051::Tn5mob, за показниками «азотфіксація», «вірулентність», «ефективність симбіозу» відібрано генетично марковані ризобії В-2, В-16, В-18, В-20, В-21 із поліпшеними властивостями. Tn5-мутанти В-20 і В-21...
Saved in:
| Published in: | Физиология и биохимия культурных растений |
|---|---|
| Date: | 2013 |
| Main Author: | |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Iнститут фізіології рослин і генетики НАН України
2013
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/66476 |
| 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: | Селекція генетично маркованих бульбочкових бактерій Bradyrhizobium japonicum за симбіотичними властивостями / Н.А. Воробей // Физиология и биохимия культурных растений. — 2013. — Т. 45, № 2. — С. 173-182. — Бібліогр.: 21 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860107427704209408 |
|---|---|
| author | Воробей, Н.А. |
| author_facet | Воробей, Н.А. |
| citation_txt | Селекція генетично маркованих бульбочкових бактерій Bradyrhizobium japonicum за симбіотичними властивостями / Н.А. Воробей // Физиология и биохимия культурных растений. — 2013. — Т. 45, № 2. — С. 173-182. — Бібліогр.: 21 назв. — укр. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Физиология и биохимия культурных растений |
| description | У результаті селекції мутантів Bradyrhizobium japonicum, отриманих з використанням вектора pSUP5051::Tn5mob, за показниками «азотфіксація», «вірулентність», «ефективність симбіозу» відібрано генетично марковані ризобії В-2, В-16, В-18, В-20, В-21 із поліпшеними властивостями. Tn5-мутанти В-20 і В-21 активніше асимілювали N2 в симбіозі з соєю сортів Аннушка і Васильківська, а мутанти В-18 і В-2 — із сортами сої Мар’яна і Колбі. Зроблено висновок про доцільність подальшого вивчення цих мутантів як можливих ефективних мікросимбіонтів із підвищеною комплементарністю до різних сортів сої.
В результате селекции Tn5-мутантов Bradyrhizobium japonicum, полученных с использованием вектора pSUP5051::Tn5mob, по признакам «вирулентность», «азотфиксация», «эффективность симбиоза» отобраны генетически маркированные ризобии В-2, В-16, В-18, В-20, В-21 с улучшенными свойствами. Tn5-мутанты В-20 и В-21 активнее ассимилировали N2 в симбиозе с соей сортов Аннушка и Васильковская, а мутанты В-18 и В-2 — с сортами сои Марьяна и Колби. Сделан вывод о целесообразности дальнейшего изучения этих мутантов как возможных эффективных микросимбионтов с повышенной комплементарностью к разным сортам сои.
As a result of screening Tn5-mutants of Bradyrhizobium japonicum, which were obtained using vector pSUP5051::Tn5mob on the characteristics of «virulence», «nitrogen fixation», «efficiency of symbiosis», genetically marked rhizobia B-2, B-16, B-18, B-20, B-21 with improved properties were selected. Tn5-mutants B-20 and B-21 assimilated N2 more actively in symbiosis with soybean cultivars Anna and Vasilkovskaya, mutants B-18 and B-2 — with soybeans cultivars Mariana and Colby. The perspectivity of further studuing of these mutants as possible complementary microsymbionts of soybean with increased complementarity to different cultivars was discussed.
|
| first_indexed | 2025-12-07T17:31:50Z |
| format | Article |
| fulltext |
УДК 576.871.155.557
СЕЛЕКЦIЯ ГЕНЕТИЧНО МАРКОВАНИХ БУЛЬБОЧКОВИХ
БАКТЕРIЙ BRADYRHIZOBIUM JAPONICUM ЗА СИМБIОТИЧНИМИ
ВЛАСТИВОСТЯМИ
Н.А. ВОРОБЕЙ
Iнститут фізіології рослин і генетики Національної академії наук України
03022 Київ, вул. Васильківська, 31/17
e-mail: n-vorobey@ukr.net
У результаті селекції мутантів Bradyrhizobium japonicum, отриманих з використан-
ням вектора pSUP5051::Tn5mob, за показниками «азотфіксація», «вірулентність»,
«ефективність симбіозу» відібрано генетично марковані ризобії В-2, В-16, В-18,
В-20, В-21 із поліпшеними властивостями. Tn5-мутанти В-20 і В-21 активніше
асимілювали N2 в симбіозі з соєю сортів Аннушка і Васильківська, а мутанти
В-18 і В-2 — із сортами сої Мар’яна і Колбі. Зроблено висновок про доцільність
подальшого вивчення цих мутантів як можливих ефективних мікросимбіонтів із
підвищеною комплементарністю до різних сортів сої.
Ключові слова: Bradyrhizobium japonicum, Tn5-мутанти, транспозоновий мутагенез,
соя, азотфіксація, ефективність, симбіоз.
Сьогодні у багатьох країнах світу проводяться інтенсивні дослідження
біологічної фіксації атмосферного азоту. Вивчаються можливості підви-
щення ефективності цього процесу, який відіграє важливу роль у круго-
обігу азоту в біосфері, та створення нових азотфіксувальних симбіотич-
них асоціацій окрім існуючих між бобовими рослинами і бактеріями
роду Rhizоbium [10, 11, 17]. Тому на сучасному етапі провідні лабораторії
світу працюють над проблемою генно-інженерного конструювання
штамів ризобій із підвищеною симбіотичною активністю [9, 17, 21]. Для
вирішення питання окреслено кілька підходів, зокрема збільшення чис-
ла копій структурних або регуляторних nif-генів, зростання потоків
енергії до нітрогенази внаслідок підвищення активності dct-генів,
поєднання в одному штамі генів, які визначають специфічність до різних
рослин-хазяїв [14]. Перспективним напрямом є активування генів кон-
курентоздатності, необхідних інтродукованим азотфіксувальним штамам
для конкуренції в польових умовах за утворення бульбочок із ґрунтовою
мікрофлорою. Актуальний також прямий добір мутантів ризобій із
підвищеною симбіотичною активністю [17, 18].
Перші кроки на шляху спрямованого конструювання господарсь-
ко-цінних штамів бульбочкових бактерій зроблено введенням транспо-
зонів у гени, що контролюють симбіотичну активність [18]. Механізм
впливу транспозону поки що остаточно не досліджений. Ймовірно, йо-
го інсерція інактивує гени, функцією яких є негативна регуляція
симбіотичної азотфіксації. Конструювання штамів бульбочкових бак-
терій із господарсько-цінними властивостями буде результативним лише
ФИЗИОЛОГИЯ И БИОХИМИЯ КУЛЬТ. РАСТЕНИЙ. 2013. Т. 45. № 2
173
© Н.А. ВОРОБЕЙ, 2013
в разі, якщо проводитиметься паралельно зі створенням нових сортів бо-
бових рослин [17, 18], які раціонально витрачатимуть продукти фотосин-
тезу на енергозатратну реакцію відновлення молекулярного азоту до
іонів амонію і максимально використовуватимуть симбіотрофний азот
для розвитку і формування високого врожаю. В останні роки селекція
ризобій спрямована на добір як штамів, найефективніших щодо певно-
го виду і сорту рослин [4], так і штамів із розширеним спектром компле-
ментарності (ефективних у симбіозі з різними сортами рослини-хазяїна).
Нині у відділі симбіотичної азотфіксації IФРГ НАН України у се-
лекції бульбочкових бактерій успішно застосовують транспозоновий му-
тагенез [1]. Унаслідок інсерції Tn5 до геному бульбочкових бактерій от-
римано генетично марковані штами, особливістю яких є здатність
(набута внаслідок мутагенезу) рости на мінеральних поживних середови-
щах із сульфатом канаміцину (200 мкг/мл) та змінені культуральні й
симбіотичні властивості, які відрізняють їх від вихідного (батьківського)
штаму [1, 5, 6].
Метою нашої роботи була селекція Tn5-мутантів бульбочкових
бактерій Bradyrhizobium japonicum за симбіотичними властивостями з ви-
користанням різних сортів сої.
Методика
Досліди проводили із соєю Glycine max (L.) Merr. сортів Аннушка се-
лекції ЧП НССФ «Соєвий вік», Мар’яна та Васильківська — спільної се-
лекції Iнституту фізіології рослин і генетики НАН України, Селекційно-
генетичного інституту НААН України та Iнституту землеробства НААН
України, а також Колбі — канадської селекції Хайленд Сидс Томпсон
ЛТД.
Насіння сої інокулювали бульбочковими бактеріями B. japonicum із
колекції азотфіксувальних мікроорганізмів IФРГ НАН України — шта-
мами 634б, 646 та Tn5-мутантами (В-1 — В-21) штаму 646. Мутанти от-
римані методом транспозонового мутагенезу з використанням вектора
pSUP5011::Tn5mob, здатного переносити транспозон Tn5 до ризобіаль-
ної клітини [20]. Генетично марковані бульбочкові бактерії відібрані за
здатністю до репродукції на середовищі TY [7], збагаченому антибіотика-
ми канаміцином (Кm) i стрептоміцином (Str) відповідно 200 і 500 мкг/мл.
Для приготування інокуляційних суспензій ризобії вирощували на
манітно-дріжджовому агарі (МДА) [19] за 28 °С протягом 7—8 діб. Біома-
су бактерій із поверхні агару змивали водою, суспендували. Бактеріаль-
ний титр суспензій дорівнював 109 клітин/мл.
Для зернобобових культур, до яких належить соя, методика Федоро-
ва, що полягає у визначенні азотфіксувальної активності (АФА) бульбо-
чок в умовах стерильного лабораторного досліду на ранньому етапі роз-
витку симбіозу, не зовсім придатна [13], оскільки через великий запас
азоту в насінні сої рослини успішно долають перші стадії вегетативного
розвитку без включення нітрогеназного комплексу бульбочок. Тому пер-
винний добір Tn5-мутантів B. japonicum за симбіотичними властивостя-
ми й Eff++-фенотипом рослин ми проводили в умовах вегетаційного
досліду. Рослини вирощували у пластикових посудинах, простерилізованих
20 %-м розчином Н2О2, на промитому річковому піску (4 кг) за 60 %-ї
вологості субстрату. Джерелом мінерального живлення слугувала суміш
Гельригеля [2] з 0,25 норми азоту. Насіння сої сорту Мар’яна стерилізу-
174
Н.А. ВОРОБЕЙ
Физиология и биохимия культ. растений. 2013. Т. 45. № 2
вали протягом 15 хв 70 %-м етанолом, промивали проточною водою й
інокулювали 1 год суспензіями бульбочкових бактерій. Повторність
варіантів дослідів семиразова.
Симбіотичний фенотип перспективних за господарсько-цінними
властивостями Tn5-мутантів вивчали також в умовах дрібноділянкового
польового досліду на сої сортів Аннушка, Васильківська, Мар’яна,
Колбі. Досліди проводили на ділянці IФРГ НАН України (ґрунт сірий
супіщаний, рН 5,9—6,0, вміст гумусу — 1,2—1,5 %, азоту — 10,4—12,6,
фосфору — 8,8—10,1, калію — 9,4—10,2 мг/100 г ґрунту). Контроль на
наявність у ґрунті ризобій сої — негативний. У рядки завдовжки 1 м
висівали по 50 насінин сої, бактеризованих B. japonicum. Повторність
варіантів досліду чотириразова, розміщення — рендомізоване.
Контрольними у дослідах були варіанти з інокуляцією насіння сої
штамами B. japonicum 646 (вихідний) і 634б (виробничий).
Для аналізу рослини відбирали у фази бутонізації (30-та доба після
появи сходів) і бутонізації—початку цвітіння (42-га доба). Ефективність
формування і функціонування симбіозу сої з Tn5-мутантами B. japonicum
оцінювали за кількістю та масою кореневих бульбочок, їх азотфіксуваль-
ною активністю, показниками надземної маси рослин. Азотфіксувальну
активність визначали за рівнем ацетиленвідновлювальної активності ко-
реневих бульбочок методом Харді та співавт. [15], загальну АФА виража-
ли в мкмоль С2Н4/(рослину · год), питому — в мкмоль С2Н4/(г бульбо-
чок · год). Газову суміш аналізували на газовому хроматографі Agilent
Technologies 6855 Network GC System (США), визначення проводили у
п’ятиразовій повторності.
Статистичну обробку експериментальних даних виконано за
Доспєховим [3] із використанням програми Мicrosoft Excel 2010. У таб-
лицях і на рисунках наведено середньоарифметичні значення та їх стан-
дартні похибки.
Результати та обговорення
До первинного скринінгу за ознаками «азотфіксація», «вірулентність»,
«ефективність симбіозу» залучили Tn5-мутанти B. japonicum, які
внаслідок інсерційного мутагенезу набули резистентності до канаміцину
і зберігають цю властивість, що підтверджується інтенсивним ростом
культур на селективному середовищі МДА + 200 мкг/мл Кm.
У результаті досліджень з’ясовано, що рослини сої сорту Мар’яна,
інокульовані Tn5-мутантами, відрізнялися від контрольних за кількістю
симбіотичних утворень (табл. 1, вегетаційний дослід) та їх розміщенням
на кореневій системі. Окремі Tn5-мутанти за вірулентністю, швидкістю
формування бульбочок, нітрогеназною активністю й ефективністю
симбіозу перевершували штами 646 і 634б B. japonicum. Проте відібрані
ризобії з підвищеною азотфіксувальною активністю чи здатністю викли-
кати утворення більшого числа бульбочок не завжди характеризувалися
симбіотичним Еff++-фенотипом, тобто симбіоз рослин сої з цими мутан-
тами не завжди супроводжувався збільшенням надземної маси. Напри-
клад, інтенсивність асиміляції N2 кореневими бульбочками сої, утворе-
ними Tn5-мутантом В-2, дорівнювала 8,66 мкмоль С2Н4/(рослину · год),
а бульбочками, ініційованими штамом 646 B. japonicum — 6,21 мкмоль
С2Н4/(рослину · год), проте це не приводило до адекватного збільшення
надземної маси рослин сої відповідного варіанта досліду. I навпаки, у
175
СЕЛЕКЦИЯ ГЕНЕТИЧЕСКИ МАРКИРОВАННЫХ
Физиология и биохимия культ. растений. 2013. Т. 45. № 2
рослин, інокульованих Tn5-мутантом В-12, надземна маса була більшою
на 22 %, а АФА — меншою на 12,4 % порівняно з рослинами, бактери-
зованими штамом 646. Отримані нами результати узгоджуються зі спос-
тереженнями інших дослідників за симбіотичною азотфіксацією люцер-
ни [11].
Результати вивчення формування і функціонування бобово-ри-
зобіального симбіозу сої з Tn5-мутантами B. japonicum наведено в табл. 1.
На їх основі побудовано гістограми розподілу транспозонових мутантів
за симбіотичними показниками. Згідно з аналізом гістограм, число му-
тантів B. japonicum з високою ефективністю (приріст надземної маси по-
над 20 %) становить 14,3 % загальної кількості досліджених мутантів
(3 мутанти), із середньою (приріст 10—20 %) — 28,6 % (6 мутантів), із
низькою (надземна маса рослин на рівні контрольних значень) або пе-
ревищує їх у межах 10 % — 23,8 % (5 мутантів), неефективних (показ-
ник, нижчий від рівня штаму 646) — 33,3 % (7 мутантів) порівняно із за-
стосуванням вихідного штаму 646 (рис. 1). Отже, інокуляція сої новими
176
Н.А. ВОРОБЕЙ
Физиология и биохимия культ. растений. 2013. Т. 45. № 2
ТАБЛИЦЯ 1. Властивості Tn5-мутантів бульбочкових бактерій B. japonicum у симбіозі із
соєю сорту Мар’яна
Азотфіксувальна активність,
мкмоль С2Н4 за 1 год
Варіант
на рослину на 1 г
бульбочок
Кількість
бульбочок,
шт/рослину
Маса
бульбочок,
г/рослину
Надземна
маса, г
634б 11,81±0,76 49,25±2,97 40,0±2,6 0,30±0,001 4,83±0,30
646 6,21±0,47 23,50±0,6 36,0±3,0 0,26±0,02 4,63±0,25
В-1 4,95±1,66 14,50±2,15 53,0±5,5 0,33±0,08 4,51±0,17
В-2 8,66±0,63 27,59±0,52 37,0±5,0 0,31±0,02 5,00±0,20
В-3 3,49±0,56 10,57±0,69 61,7±5,0 0,32±0,03 4,51±0,50
В-4 6,53±0,78 28,75±3,71 23,0±2,5 0,24±0,05 4,56±0,32
В-5 6,55±0,26 17,25±0,79 39,3±3,5 0,38±0,03 5,34±0,30
В-6 4,39±1,63 16,50±5,86 32,7±3,2 0,26±0,01 4,90±0,28
В-7 3,81±1,07 19,08±6,07 47,7±3,0 0,20±0,02 4,15±0,34
В-8 4,80±0,47 13,70±1,50 58,7±4,0 0,32±0,03 4,42±0,29
В-9 1,81±0,16 13,76±1,01 13,0±1,0 0,13±0,01 4,50±0,37
В-10 5,51±0,75 21,79±1,16 35,3±3,5 0,25±0,20 4,73±0,35
В-11 6,28±0,35 22,72±2,42 34,3±2,2 0,27±0,03 5,18±0,20
В-12 5,44±0,11 25,80±3,35 15,0±3,0 0,17±0,01 5,65±0,25
В-13 4,77±0,09 20,16±0,40 30,7±3,0 0,27±0,03 4,76±0,34
В-14 6,51±0,20 22,06±2,15 37,3±4,0 0,30±0,02 5,20±0,24
В-15 4,97±0,13 28,19±3,36 20,0±3,2 0,18±0,02 5,58±0,28
В-16 10,55±0,35 26,72±0,86 53,7±2,4 0,39±0,01 5,17±0,20
В-17 7,25±1,30 20,02±2,02 30,7±1,0 0,36±0,03 5,17±0,22
В-18 9,00±1,38 22,10±1,57 65,7±2,0 0,40±0,03 4,80±0,26
В-19 6,88±0,37 21,78±3,18 27,7±5,0 0,33±0,04 4,53±0,16
В-20 8,97±0,18 28,40±2,75 45,3±2,0 0,31±0,05 5,44±0,40
В-21 7,12±0,83 21,21±0,98 57,0±6,0 0,28±0,06 5,85±0,23
Tn5-мутантами B. japonicum істотно збільшувала надземну масу не всіх
дослідних рослин, що, вірогідно, обумовлено жорсткішим контролем
цього показника генотипом рослини-хазяїна. Лише за умови високо-
ефективного партнерства макро- і мікросимбіонтів та внаслідок поси-
лення низки фізіолого-біохімічних процесів вегетативний ріст бобових
рослин активізувався. У сої, інокульованої Tn5-мутантами, надземна ма-
са рослин змінювалась від —10,4 до +26,3 %, а загальна АФА симбіотич-
них систем — у ширшому інтервалі — від —70,9 до +70,0 %.
Загальна азотфіксувальна активність може слугувати інтегральним
показником, який характеризує функціонування симбіотичної системи,
оскільки висока нітрогеназна активність спостерігається за наявності
специфічного штаму ризобій, збалансованості С- і N-метаболізму в
бульбочках і потреби рослини в азоті [18, 21]. Число мутантів B. japon-
icum, які забезпечили бульбочкам, утвореним за їх участю, високий
рівень асиміляції N2, становить 19,0 % загальної кількості досліджених
мутантів (4 мутанти), середній — 9,5 % (2 мутанти), низький (на рівні
контрольних) — 23,8 % (5 мутантів) і нижчий порівняно зі штамом 646 —
47,6 % (10 мутантів) (див. рис. 1). Отже, внаслідок транспозонового му-
тагенезу отримано мутанти штаму 646 B. japonicum із розширеним спек-
тром варіювання інтенсивності азотфіксації. Здатність до асиміляції N2
кореневими бульбочками сої змінювалась залежно від взятого для іноку-
ляції насіння рослин Tn5-мутанта B. japonicum. На гістограмі (див. рис. 1)
представлено також розподіл мутантів за показниками питома АФА,
вірулентність, маса бульбочок.
У результаті скринінгу відібрано Tn5-мутанти В-2, В-16, В-18, В-20,
В-21, які переважали вихідний штам 646 одночасно за кількома
симбіотичними показниками більш як на 20 % (табл. 2). Селекціоновані
Tn5-мутанти викликали активне утворення бульбочок на коренях сої, за-
безпечували інтенсивнішу асиміляцію N2 бульбочками, поліпшували
азотне живлення рослин, що сприяло стимуляції їх вегетативного росту
177
СЕЛЕКЦИЯ ГЕНЕТИЧЕСКИ МАРКИРОВАННЫХ
Физиология и биохимия культ. растений. 2013. Т. 45. № 2
Рис. 1. Гістограма розподілу Tn5-мутантів B. japonicum за рівнем симбіотичних показників
із соєю сорту Мар’яна (досліджено 21 мутант)
більшою мірою, ніж застосування вихідного 646 і виробничого 634б
штамів B. japonicum (див. табл. 2). Відібрано також Tn5-мутанти з істот-
но зниженими симбіотичними показниками порівняно з батьківським
штамом 646 (АФА бульбочок, утворених мутантом В-9, була нижчою на
70 %, мутантами В-3, В-7 — на 40 %, див. табл. 1). Ці мутанти можна
використовувати для вивчення особливостей формування й функціону-
вання малоефективних симбіозів соя Glycine max (L.) — B. japonicum.
Відомо, що утворення бобово-ризобіального симбіозу є спе-
цифічною взаємодією мікро- й макросимбіонтів, яка визначається вели-
ким числом полігенів обох партнерів і тому потребує певної
відповідності генотипів рослин і штамів бактерій [8]. У зв’язку з цим ми
продовжили вивчення нодуляційної й азотфіксувальної активностей
відібраних Tn5-мутантів В-2, В-16, В-18, В-20, В-21 B. japonicum у
симбіозі з соєю сортів Аннушка, Васильківська, Мар’яна, Колбі в умо-
вах дрібноділянкового польового досліду. Встановлено, що кількість
симбіотичних бульбочок, які утворюються на коренях сої, істотно зале-
жить від сорту рослини-хазяїна (рис. 2 ). Найбільшу вірулентність транс-
позонові мутанти виявили за бактеризації сої сорту Мар’яна, проте за
масою ініційованих кореневих бульбочок (г/рослину) переважали мутан-
ти В-16, В-20, В-21 на сої сорту Аннушка, В-20, В-21 — сорту Ва-
сильківська, В-2, В-16 — сорту Мар’яна, В-2, В-18 — сорту Колбі (див.
рис. 2), а в процесі функціонування симбіотичної системи вони забезпе-
чували відповідно й більшу інтенсивність фіксації N2.
У результаті дослідження з’ясовано, що показник азотфіксації
бульбочок коливався залежно від фази розвитку рослини-хазяїна і шта-
му-інокулянта навіть для одного й того самого сорту сої, тому ми обра-
ли показник сумарної азотфіксувальної активності бульбочок у найак-
тивніші фази перебігу асиміляційних процесів у сої: фази бутонізації та
бутонізації—початку цвітіння. За цим показником у симбіозі з соєю сор-
ту Аннушка всі 5 транспозонових мутантів перевищували вихідний штам
646 на 12,2—138,7 %, із соєю сорту Васильківська — 2 мутанти на 40,5—
72,8, із соєю сорту Мар’яна — 3 мутанти на 121,6—124,7, із соєю сорту
Колбі — 4 мутанти на 161,8—214,1 % (табл. 3). Tn5-мутанти В-20, В-21
виявились активнішими у симбіозі з соєю сортів Аннушка, Ва-
сильківська, мутанти В-18, В-2 — із сортами сої Мар’яна, Колбі, що
підтверджено збільшенням АФА (сумарної за два відбори) бульбочок
відповідно на 140,5—238,7 і 121,6—214,1 % порівняно з функціонуван-
178
Н.А. ВОРОБЕЙ
Физиология и биохимия культ. растений. 2013. Т. 45. № 2
ТАБЛИЦЯ 2. Перспективні Tn5-мутанти штаму B. japonicum 646, відібрані у результаті
первинного скринінгу за симбіотичними показниками на сої сорту Мар’яна
Перевищення вихідного штаму B. japonicum 646 за показником, %
Нодуляція Ефективність
Варіант
Азотфіксація
кількість
бульбочок,
шт/рослину
маса
бульбочок,
г/рослину
надземна
маса, г
маса
кореня, г
В-2 39,5 10,27 19,2 8,0 21,2
В-16 70,0 49,2 50,0 11,7 6,5
В-18 44,9 82,5 54,0 3,5 19,5
В-20 44,4 25,8 19,2 17,5 6,8
В-21 14,7 58,3 26,9 26,4 16,6
179
СЕЛЕКЦИЯ ГЕНЕТИЧЕСКИ МАРКИРОВАННЫХ
Физиология и биохимия культ. растений. 2013. Т. 45. № 2
ням бульбочок, утворених вихідним штамом 646 на цих сортах (див.
табл. 3).
На підставі отриманих результатів зроблено висновок про
доцільність подальшого вивчення транспозонових мутантів В-2, В-16,
В-18, В-20, В-21 B. japonicum як можливих мікросимбіонтів із підвище-
ною комплементарністю до різних сортів сої. Оскільки зазначені Tn5-
мутанти B. japonicum є генетично маркованими азотфіксувальними бак-
теріями (несуть у геномі маркер стійкості до канаміцину), вивчення
ефективності їх застосування в умовах біоценозів може бути контрольо-
ваним, що є однією з переваг при дослідженні мутантних штамів буль-
бочкових бактерій.
1. Воробей Н.А., Коць С.Я., Маліченко С.М., Якимчук Р.А. Дослідження симбіотичних сис-
тем сої, утворених за участю транспозантів Bradyrhizobium japonicum // Физиология и
180
Н.А. ВОРОБЕЙ
Физиология и биохимия культ. растений. 2013. Т. 45. № 2
Рис. 2. Формування симбіотичного апарату в різних сортів за інокуляції Tn5-мутантів буль-
бочкових бактерій B. japonicum (42-га доба після появи сходів):
а — маса бульбочок; б — кількість бульбочок
биохимия культ. растений. — 2006. — 38, № 5. — С. 418—426.
2. Гродзинский А.М., Гродзинский Д.М. Краткий справочник по физиологии растений. —
Киев: Наук. думка, 1964. — 388 с.
3. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. — М.: Агропромиздат, 1985. — 352 с.
4. Князєв О.В. Підвищення азотфіксуючого потенціалу сої координованою селекцією мак-
ро- і мікросимбіонтів: Автореф. дис. … канд. с.-г. наук. — Київ, 1995. — 20 с.
5. Маліченко С.М., Даценко В.К., Василюк В.М. Транспозоновий мутагенез штамів
Bradyrhizobium japonicum // Физиология и биохимия культ. растений. — 2007. — 39,
№ 5. — С. 409—418.
6. Мандровська Н.М., Кругова О.Д., Коць С.Я. Ефективність симбіозу рослин гороху із
транспозантами R. leguminosarum bv. viciae 236б // Вісн. Харків. аграр. ун-ту. Сер.
Біологія. — 2007. — Вип. 1 (10). — С. 65—70.
7. Миллер Д. Эксперименты в молекулярной генетике. — М.: Мир, 1976. — 395 с.
8. Проворов Н.А., Симаров Б.В. Генетический полиморфизм бобовых культур по способ-
ности к симбиозу с клубеньковыми бактериями // Генетика. — 1992. — 28, № 6. —
С. 5—14.
9. Проворов Н.А., Симаров Б.В. Направления конструирования штаммов клубеньковых
бактерий с повышенной симбиотической эффективностью // Молекулярные механиз-
мы генетических процессов. — М., 1991. — С. 190—194.
10. Сассон А. Биотехнология: свершения и надежды / Пер. с англ; под ред., с предисл. и
дополн. В.Г. Дебабова. — М.: Мир, 1987. — 411 с.
11. Симаров Б.В., Аронштам А.А., Новикова Н.И. и др. Генетические основы селекции клу-
беньковых бактерий / Под ред. Б.В. Симарова. — Л.: Агропромиздат, Ленингр. отд-ние,
1990. — 192 с.
12. Тихонович И.А., Проворов Н.А. Принципы селекции растений на взаимодействие с сим-
биотическими микроорганизмами // Вестник ВОГиС. — 2005. — 9, № 3. — С. 295—
305.
13. Федоров С.Н., Фокина И.Г., Симаров Б.В. Оценка симбиотических свойств клубенько-
вых бактерий люцерны в лабораторных условиях // С.-х. биология. — 1986. — № 1. —
С. 112—118.
14. Bellato C., Krishnan H.P., Cubo T. et al. The soybean cultivar specificity gene nolX is present,
expressed in nod D-dependent manner and of a symbiotic significance in cultivar non-speci-
fic strains of Rhizobium (Sinorhizobium fredii) // Microbiology. — 1997. — 143. — P. 1381—
1388.
15. 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.
16. Marrogui S., Zorreguieta A., Santamari C. et al. Enhanced symbiotic performance by Rhizobium
tropici glycogen synthase mutants // J. Bacteriol. — 2001. — 183, N 3. — P. 854—864.
17. Rengel Z. Breeding for better symbiosis // Plant Soil. — 2002. — 245, N 1. — P. 147—162.
18. Rhizobiaceae. Молекулярная биология бактерий, взаимодействующих с растениями /
Под ред. Г. Спайнка, А. Кондороши, П. Хукаса; рус. пeревод под ред. И.А. Тихонови-
ча, Н.А. Проворова. — СПб., 2002. — 567 с.
19. Sambrook J., Frisch E.F., Maniatis T. Molecular cloning: a laboratory manual. 2nd ed. — N.Y:
Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1989.
20. Simon R., O’Connel M., Labes M., Puhler A. Plasmid vectors for the genetic analysis and
manipulations of Rhizobia and other gram-negative bacteria // Methods in Enzymology. —
1986. — 118. — P. 640—659.
21. Zhang X., Zhou J., Zhang Z. et al. Cloning and sequencing of a 3.7 kb enhacing factor from
Rhisobium fredii B52 // Nitrogen fixation: Fundamentals and Applications. — Dordrecht,
1995. — P. 426.
Отримано 04.10.2012
СЕЛЕКЦИЯ ГЕНЕТИЧЕСКИ МАРКИРОВАННЫХ КЛУБЕНЬКОВЫХ БАКТЕРИЙ
BRADYRHIZOBIUM JAPONICUM ПО СИМБИОТИЧЕСКИМ СВОЙСТВАМ
Н.А. Воробей
Институт физиологии растений и генетики Национальной академии наук Украины, Киев
В результате селекции Tn5-мутантов Bradyrhizobium japonicum, полученных с использовани-
ем вектора pSUP5051::Tn5mob, по признакам «вирулентность», «азотфиксация», «эффек-
181
СЕЛЕКЦИЯ ГЕНЕТИЧЕСКИ МАРКИРОВАННЫХ
Физиология и биохимия культ. растений. 2013. Т. 45. № 2
тивность симбиоза» отобраны генетически маркированные ризобии В-2, В-16, В-18, В-20,
В-21 с улучшенными свойствами. Tn5-мутанты В-20 и В-21 активнее ассимилировали N2
в симбиозе с соей сортов Аннушка и Васильковская, а мутанты В-18 и В-2 — с сортами
сои Марьяна и Колби. Сделан вывод о целесообразности дальнейшего изучения этих му-
тантов как возможных эффективных микросимбионтов с повышенной комплементарнос-
тью к разным сортам сои.
SELECTION OF THE GENETICALLY MARKED NODULE BACTERIA
BRADYRHIZOBIUM JAPONICUM ON THE SYMBIOTIC PROPERTIES
N.A. Vorobey
Institute of Plant Physiology and Genetics, National Academy of Sciences of Ukraine
31/17 Vasylkivska St., Kyiv, 03022, Ukraine
As a result of screening Tn5-mutants of Bradyrhizobium japonicum, which were obtained using vec-
tor pSUP5051::Tn5mob on the characteristics of «virulence», «nitrogen fixation», «efficiency of
symbiosis», genetically marked rhizobia B-2, B-16, B-18, B-20, B-21 with improved properties
were selected. Tn5-mutants B-20 and B-21 assimilated N2 more actively in symbiosis with soy-
bean cultivars Anna and Vasilkovskaya, mutants B-18 and B-2 — with soybeans cultivars Mariana
and Colby. The perspectivity of further studuing of these mutants as possible complementary
microsymbionts of soybean with increased complementarity to different cultivars was discussed.
Key words: Bradyrhizobium japonicum, Tn5-mutants, transposon mutagenesis, soybean, nitrogen
fixation, efficiency, symbiosis.
182
Н.А. ВОРОБЕЙ
Физиология и биохимия культ. растений. 2013. Т. 45. № 2
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-66476 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0522-9310 |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-07T17:31:50Z |
| publishDate | 2013 |
| publisher | Iнститут фізіології рослин і генетики НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Воробей, Н.А. 2014-07-16T14:33:29Z 2014-07-16T14:33:29Z 2013 Селекція генетично маркованих бульбочкових бактерій Bradyrhizobium japonicum за симбіотичними властивостями / Н.А. Воробей // Физиология и биохимия культурных растений. — 2013. — Т. 45, № 2. — С. 173-182. — Бібліогр.: 21 назв. — укр. 0522-9310 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/66476 576.871.155.557 У результаті селекції мутантів Bradyrhizobium japonicum, отриманих з використанням вектора pSUP5051::Tn5mob, за показниками «азотфіксація», «вірулентність», «ефективність симбіозу» відібрано генетично марковані ризобії В-2, В-16, В-18, В-20, В-21 із поліпшеними властивостями. Tn5-мутанти В-20 і В-21 активніше асимілювали N2 в симбіозі з соєю сортів Аннушка і Васильківська, а мутанти В-18 і В-2 — із сортами сої Мар’яна і Колбі. Зроблено висновок про доцільність подальшого вивчення цих мутантів як можливих ефективних мікросимбіонтів із підвищеною комплементарністю до різних сортів сої. В результате селекции Tn5-мутантов Bradyrhizobium japonicum, полученных с использованием вектора pSUP5051::Tn5mob, по признакам «вирулентность», «азотфиксация», «эффективность симбиоза» отобраны генетически маркированные ризобии В-2, В-16, В-18, В-20, В-21 с улучшенными свойствами. Tn5-мутанты В-20 и В-21 активнее ассимилировали N2 в симбиозе с соей сортов Аннушка и Васильковская, а мутанты В-18 и В-2 — с сортами сои Марьяна и Колби. Сделан вывод о целесообразности дальнейшего изучения этих мутантов как возможных эффективных микросимбионтов с повышенной комплементарностью к разным сортам сои. As a result of screening Tn5-mutants of Bradyrhizobium japonicum, which were obtained using vector pSUP5051::Tn5mob on the characteristics of «virulence», «nitrogen fixation», «efficiency of symbiosis», genetically marked rhizobia B-2, B-16, B-18, B-20, B-21 with improved properties were selected. Tn5-mutants B-20 and B-21 assimilated N2 more actively in symbiosis with soybean cultivars Anna and Vasilkovskaya, mutants B-18 and B-2 — with soybeans cultivars Mariana and Colby. The perspectivity of further studuing of these mutants as possible complementary microsymbionts of soybean with increased complementarity to different cultivars was discussed. uk Iнститут фізіології рослин і генетики НАН України Физиология и биохимия культурных растений Селекція генетично маркованих бульбочкових бактерій Bradyrhizobium japonicum за симбіотичними властивостями Селекция генетически маркированных клубеньковых бактерий Bradyrhizobium japonicum по симбиотическим свойствам Selection of the genetically marked nodule bacteria Bradyrhizobium japonicum on the symbiotic properties Article published earlier |
| spellingShingle | Селекція генетично маркованих бульбочкових бактерій Bradyrhizobium japonicum за симбіотичними властивостями Воробей, Н.А. |
| title | Селекція генетично маркованих бульбочкових бактерій Bradyrhizobium japonicum за симбіотичними властивостями |
| title_alt | Селекция генетически маркированных клубеньковых бактерий Bradyrhizobium japonicum по симбиотическим свойствам Selection of the genetically marked nodule bacteria Bradyrhizobium japonicum on the symbiotic properties |
| title_full | Селекція генетично маркованих бульбочкових бактерій Bradyrhizobium japonicum за симбіотичними властивостями |
| title_fullStr | Селекція генетично маркованих бульбочкових бактерій Bradyrhizobium japonicum за симбіотичними властивостями |
| title_full_unstemmed | Селекція генетично маркованих бульбочкових бактерій Bradyrhizobium japonicum за симбіотичними властивостями |
| title_short | Селекція генетично маркованих бульбочкових бактерій Bradyrhizobium japonicum за симбіотичними властивостями |
| title_sort | селекція генетично маркованих бульбочкових бактерій bradyrhizobium japonicum за симбіотичними властивостями |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/66476 |
| work_keys_str_mv | AT vorobeina selekcíâgenetičnomarkovanihbulʹbočkovihbakteríibradyrhizobiumjaponicumzasimbíotičnimivlastivostâmi AT vorobeina selekciâgenetičeskimarkirovannyhklubenʹkovyhbakteriibradyrhizobiumjaponicumposimbiotičeskimsvoistvam AT vorobeina selectionofthegeneticallymarkednodulebacteriabradyrhizobiumjaponicumonthesymbioticproperties |