ВПЛИВ БУЛЬБОЧКОВИХ БАКТЕРІЙ КОЗЛЯТНИКА НА ФОРМУВАННЯ І ФУНКЦІОНУВАННЯ СИМБІОЗУ СОЯ – BRADYRHIZOBIUM JAPONICUM 634Б
Objective. Study the peculiarities of nodule formation upon the formation of the symbiotic sys-tem soybean-Bradyrhizobium japonicum 634b, as well as the symbiotic nitrogen-fixation ability and plant growth and development under the influence of goat’s-rue rhizobia. Methods. Microbiologi-cal, physiol...
Збережено в:
| Дата: | 2019 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
Institute of Agrocultural Microbiology and Agro-industrial Manufacture of NAAS of Ukraine
2019
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://smic.in.ua/index.php/journal/article/view/58 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Agriciltural microbiology |
| Завантажити файл: |  |
Репозитарії
Agriciltural microbiology| _version_ | 1871465509948489728 |
|---|---|
| author | Мельникова, Н. М. Коць, С. Я. |
| author_facet | Мельникова, Н. М. Коць, С. Я. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "Н. М. Мельникова",
"institution": "Інститут фізіології рослин і генетики НАН України"
},
{
"author": "С. Я. Коць",
"institution": "Інститут фізіології рослин і генетики НАН України"
}
] |
| author_sort | Мельникова, Н. М. |
| baseUrl_str | https://smic.in.ua/index.php/journal/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-07-22T10:10:40Z |
| description | Objective. Study the peculiarities of nodule formation upon the formation of the symbiotic sys-tem soybean-Bradyrhizobium japonicum 634b, as well as the symbiotic nitrogen-fixation ability and plant growth and development under the influence of goat’s-rue rhizobia. Methods. Microbiologi-cal, physiological, statistical, gas chromatography. Results. In green house experiments, using sand as a substrate for growing plants, the mixed microbial cultures combining soybean nodule bacteria B. japonicum 634b and goat’s-rue nodule bacteria R. galegae 0702 or R. galegae 0703 in the ratio of 1 : 1 differed from the monoculture bradyrhizobium by their influence on the nodulation, nitro-gen-fixation ability of soybean-rhizobial symbiosis and development of soybean plants (variety Almaz). Increased nodulation activity in the primordial leaf and budding phases, as well as a signif-icant decrease in the level of symbiosis nitrogen fixation during budding, were observed when used in binary bacterial compositions of strain R. galegae 0703. These rhizobia of goat’s-rue suppressed the development of the root system of soybeans, but had no significant effect on the formation of the aerial part of the plants throughout the observation period. R. galegae 0702 strain slightly slowed the formation of nodules by bacteria in the primordial leaf phase, which caused a decrease in the number of soybean plants that formed symbiosis with B. japonicum 634b. Goat’s-rue nodule bacte-ria R. galegae 0702 improved the formation of the root system, and stimulated the growth and de-velopment of the aerial part of the macro symbiont in the phase of two trigeminal leaves. Conclu-sion. Combined inoculation of the rhizobia of goat’s-rue with nodule bacteria B. japonicum 634b showed a multidirectional effect on the formation of symbiosis by soybean plants of variety Almaz and functioning of soybean rhizobial symbiosis. The nature of the influence of R. galegae depended on their strain affiliation. |
| doi_str_mv | 10.35868/1997-3004.29.29-36 |
| first_indexed | 2025-07-17T12:23:42Z |
| format | Article |
| fulltext |
29
Сільськогосподарська мікробіологія. 2019. Вип. 29. С. 29–36.
ISSN 1997-3004
https://doi.org/10.35868/1997-3004.29.29-36
УДК 579.64: 631.847:581.138.1
ВПЛИВ БУЛЬБОЧКОВИХ БАКТЕРІЙ КОЗЛЯТНИКА
НА ФОРМУВАННЯ І ФУНКЦІОНУВАННЯ СИМБІОЗУ
СОЯ – BRADYRHIZOBIUM JAPONICUM 634Б
Н. М. Мельникова, С. Я. Коць
Інститут фізіології рослин і генетики НАН України
вул. Васильківська, 31/17; м. Київ, 03022, Україна; e-mail: mnn_knu@ukr.net
Мета. Дослідити характер бульбочкоутворення у процесі формування симбіотичної
системи соя – Bradyrhizobium japonicum 634б, азотфіксувальну активність симбіозу та осо-
бливості росту і розвитку рослин за впливу ризобій козлятника. Методи. Мікробіологічні,
фізіологічні, газової хроматографії, статистичні. Результати. В умовах вегетаційного до-
сліду за вирощування рослин у піщаній культурі змішані бактеріальні композиції, до складу
яких входили бульбочкові бактерії сої Bradyrhizobium japonicum 634б та козлятника
Rizobium galegae 0702 або R. galegae 0703 у співвідношенні 1 : 1, відрізнялись від монокуль-
тури брадіризобій за характером впливу на бульбочкоутворення, азотфіксувальну актив-
ність соєво-ризобіального симбіозу та розвиток рослин сої сорту Алмаз. Підвищення ноду-
ляційної активності у фази примордіальних листків та бутонізації, а також суттєве зни-
ження рівня азотфіксації симбіозу під час бутонізації cпостерігали за використання у
бінарних бактеріальних композиціях штаму R. galegae 0703. Зазначені ризобії козлятника
пригнічували розвиток кореневої системи сої, проте не мали суттєвого впливу на форму-
вання надземної частини рослин протягом усього періоду спостереження. Штам R. galegae
0702 дещо уповільнював бульбочкоутворення брадіризобіями у фазу примордіальних листків,
що зумовило зменшення кількості рослин сої, які утворили симбіоз з B. japonicum 634б. Буль-
бочкові бактерії козлятника R. galegae 0702 покращували формування кореневої системи, а
також стимулювали ріст і розвиток надземної частини макросимбіонта у фазу двох трій-
частих листків. Висновки. Ризобії козлятника за сумісної інокуляції з бульбочковими бакте-
ріями B. japonicum 634б виявили різноспрямовану дію на формування симбіозу рослинами сої
сорту Алмаз та функціонування соєво-ризобіального симбіозу. Характер впливу мікроорга-
нізмів R. galegae залежав від їх штамової належності.
Ключові слова: Bradyrhizobium japonicum, Rhizobium galegae, соя, симбіоз, азотфіксація,
бульбочкоутворення, розвиток рослин.
Вступ. Серед численних видів ґрунтових
мікроорганізмів, що оточують насіння і міс-
тяться в прикореневій зоні бобових рослин,
найбільше значення мають бульбочкові бак-
терії, які здатні у симбіозі з рослиною відно-
влювати атмосферний азот, перетворюючи
його у доступні азотовмісні сполуки. Бобо-
во-ризобіальний симбіоз — це потужне дже-
рело біологічного азоту, використання якого
у сільськогосподарському виробництві до-
зволяє зменшити собівартість продукції та
підвищити рівень екологічної безпеки зі збе-
реженням високих показників врожайності
цінних сільськогосподарських культур, що
особливо важливо в умовах сталого розвит-
ку. Одним із перспективних шляхів покра-
щення формування і функціонування симбі-
отичних азотфіксувальних систем, зокрема
сої, як цінної сільськогосподарської культу-
ри, є розробка і застосування бактеріальних
препаратів комплексної дії, до складу яких
входять специфічні бульбочкові бактерії та
ризосферні мікроорганізми з рістстимулюва-
льними властивостями. За допомогою різних
механізмів ризобактерії можуть модулювати
процеси, які спричинюють утворення бобо-
© Н. М. Мельникова, С. Я. Коць, 2019
30
во-ризобіальних симбіозів [1], підвищуючи
їх ефективність та продуктивність [2; 3]. Ра-
зом з іншими мікроорганізмами прикорене-
вої зони бульбочкові бактерії беруть активну
участь у збагаченні ґрунтів мінеральними
елементами, у регуляції рівня фітопатогенів,
синтезують низку біологічно активних речо-
вини, покращуючи у такий спосіб ріст і роз-
виток рослин [4; 5].
Аналіз останніх досліджень і публіка-
цій. Дослідження останніх років вказують на
те, що симбіотичним азотфіксаторам, як і ри-
зобактеріям, притаманна рістстимулювальна
активність, а отже бульбочкові бактерії здат-
ні покращувати ріст і розвиток бобових і не-
бобових рослин [4; 5], забезпечуючи їх жив-
лення, зокрема за рахунок фіксації атмосфе-
рного азоту [1] і мобілізації фосфору [6] з
важкодоступних сполук, а також синтезуючи
фітогормони [7; 8], сидерофори [9] і сполуки
з антагоністичною дією [10] та за допомогою
інших механізмів [1]. Зазначені властивості
ризобій дозволяють розглядати їх як компо-
нент бактеріальних композицій для інокуля-
ції рослин з метою створення ефективного
бобово-ризобіального симбіозу та підвищен-
ня його продуктивності. Поєднання гомо- та
гетерологічних штамів бульбочкових бакте-
рій в інокуляційній суспензії може бути діє-
вим технологічним підходом, який дозволить
активізувати бульбочкоутворення на коренях
бобових рослин та покращити формування
надземної маси рослин [11]. У той же час
сумісне застосування гомологічних ризобій
часто призводить до зниження активності
бобово-ризобіального симбіозу [12]. Бульбо-
чкові бактерії R. galegae — це маловивчена
група мікроорганізмів. Однак їх стійкість до
дії стресових чинників навколишнього сере-
довища, здатність продукувати значну кіль-
кість полісахаридів та інші властивості [13;
14] дають підстави для поглибленого ви-
вчення цих ризобій і їх залучення під час
створення бактеріальних композицій для
інокуляції бобових культур, зокрема зміша-
них культур на основі гомо- і гетерологічних
штамів бульбочкових бактерій. Актуальність
таких досліджень полягає також у необхід-
ності вивчення впливу ненодулюючих і гете-
рологічних симбіотичних азотфіксаторів, які
можуть перебувати у ризосфері бобових
рослин, на формування симбіотичних азот-
фіксувальних систем.
Мета досліджень. Дослідити характер
бульбочкоутворення за формування симбіо-
тичної системи соя – Bradyrhizobium japoni-
cum 634б, азотфіксувальну активність симбі-
озу та особливості росту і розвитку рослин за
впливу ризобій козлятника.
Матеріали та методи досліджень. Дос-
лідження проводили із залученням бульбоч-
кових бактерій сої Bradyrhizobium japonicum
634б та козлятника східного Rhizobium (Neo-
rhizobium) galegae 0702, 0703 (зберігаються у
Всеросійській колекції непатогенних мікро-
організмів сільськогосподарського призначен-
ня ГНУ Всеросійського науково-дослідного
інституту сільськогосподарської мікробіоло-
гії РАСН (С.-Петербург, Росія)). Модельною
рослиною під час формування бобово-ризо-
біального симбіозу була соя Glycine max (L.)
Merr. сорту Алмаз (селекція Полтавської аг-
рарної академії).
Мікроорганізми вирощували на манітно-
дріжджовому агаризованому середовищі до
початку стаціонарної фази росту мікробної
культури за температури 28 °С. Бактеріальні
суспензії готували шляхом змиву біомаси
мікроорганізмів з поверхні живильного сере-
довища стерильним фізіологічним розчином
та ретельно суспендували. Оптичну густину
суспензій для визначення титру ризобій ви-
мірювали за допомогою спектрофотометра
BIORAD SmartSpectPlus (США). Кількість
мікроорганізмів в 1 мл складала 108 клітин.
Для інокуляції насіння сої використовували
змішані культури бульбочкових бактерій із
співвідношенням компонентів 1 : 1. У разі
монокультури ризобій сої (контроль) до су-
спензії мікроорганізмів додавали фізіологіч-
ний розчин.
Вплив бактерій R. galegae на формуван-
ня і функціонування симбіозу соя – B. japoni-
cum 634б вивчали у вегетаційних експериме-
нтах на базі Інституту фізіології рослин і ге-
нетики НАН України. Рослини вирощували у
посудинах Вагнера, наповнених промитим
річковим піском з додаванням середовища
Гельрігеля зі стартовою дозою азоту 0,2 нор-
ми, за природних умов освітлення та темпе-
ратури протягом травня-липня. Вологість
субстрату підтримували на рівні 60 % від йо-
го повної вологоємності. Насіння поверхнево
стерилізували 10 % перекисом водню і ре-
тельно промивали стерильною водою. Після
цього його інокулювали підготовленими су-
ISSN 1997-3004 Сільськогосподарська мікробіологія. 2019. Вип. 29.
31
спензіями бульбочкових бактерії протягом
години і висівали. Контрольні рослини іно-
кулювали культурою бульбочкових бактерій
без додаванням ризобій козлятника.
Рослини відбирали у фази: примордіаль-
них листків (VC), двох трійчастих листків
(V2) та бутонізації (V3–V4). Оцінювали
кількість бульбочок, їх масу, а також масу
рослин. Азотфіксувальну активність корене-
вих бульбочок вимірювали за допомогою
ацетиленового методу [15] у модифікації [16]
на газовому хроматографі «Agilent GC sys-
tem 6850» (США) з полум’яно-іонізаційним
детектором. Розділення газів проводили на
колонці Supelco Porapak N за температури
термостата 55 °С і детектора 150 °С. Як
газ-носій використовували гелій (20 мл/хв).
Об’єм аналізованої проби складав 1 см3.
Повторність дослідів — трикратна.
Статистичну обробку експерименталь-
них даних проводили за Доспєховим [17].
Достовірність відмінностей між варіанта-
ми оцінювали за t-критерієм Стьюдента за
р < 0,05. На рисунку і в таблицях наведено
результати досліджень, представлені як се-
реднє арифметичне та похибка середнього
арифметичного.
Результати та їх обговорення. Експе-
риментальні дані свідчать, що штами буль-
бочкових бактерій козлятника за характером
впливу на формування і функціонування со-
єво-ризобіального симбіозу відрізняються
між собою. Так, ризобії R. galegae 0702 у фа-
зу примордіальних листків уповільнювали
бульбочкоутворення на коренях сої, іноку-
льованої змішаною бактеріальною культу-
рою, до складу якої, окрім бульбочкових
бактерій козлятника, входили також B. japo-
nicum 634б (рисунок), викликаючи зменшен-
ня кількості рослин, на яких утворилися
бульбочки, проти контролю.
Водночас штам R. galegae 0703 сприяв
нодуляції, на що вказує тенденція до збіль-
шення числа кореневих бульбочок, яку спос-
терігали у період розвитку примордіальних
листків у сої (табл. 1). Суттєва активізація
процесів бульбочкоутворення в процесі фо-
рмування соєво-ризобіального симбіозу за
інокуляції рослин бінарною композицією з
бульбочковими бактеріями R. galegae 0703
відзначена також у фазу бутонізації (табл. 1).
Проте азотфіксувальна активність симбіоти-
чної системи соя – B. japonicum 634б була в
1,5 раза нижчою проти контролю (табл. 2).
Бульбочкові бактерії козлятника R. galegae
0703 також пригнічували розвиток коренів
(табл. 2). Штам R. galegae 0702, навпаки, не
чинив позитивного впливу на формування
бульбочок та їх азотфіксувальну активність.
Однак, зазначені ризобії козлятника сприяли
Рис. Активність бульбочкоутворення на коренях сої за змішаної інокуляції рослин гомо-
та гетерологічними ризобіями.
Примітка: 1 — фаза примордіальних листків (VC); 2 — фаза двох трійчастих листків (V2);
Bj634б — B. japonicum 634б; Rg0702 — R. galegae 0702; Rg0703 — R. galegae 0703.
0
20
40
60
80
100
120
Bj634б Bj634б + Rg0702 Bj634б + Rg0703
К
іл
ьк
іс
ть
р
ос
ли
н
з б
ул
ьб
оч
ка
м
и,
%
Мікроорганізми
1 2
ISSN 1997-3004 Сільськогосподарська мікробіологія. 2019. Вип. 29.
32
Таблиця 1. Бульбочкоутворення та формування надземної частини сої за інокуляції
змішаними культурами гомо- і гетерологіних ризобій протягом різних фаз розвитку
рослин**
Мікроорганізми Кількість бульбочок,
од./рослину
Суха маса надземної
частини рослини, г
Фаза примордіальних листків (VC)
B. japonicum 634б 4,1 ± 0,5 0,21 ± 0,01
B. japonicum 634б +
R. galegae 0702 3,1 ± 0,5 0,22 ± 0,01
B. japonicum 634б +
R. galegae 0703 5,3 ± 0,6 0,20 ± 0,01
Фаза двох трійчастих листків (V2)
B. japonicum 634б 18,7 ± 1,9 0,56 ± 0,02
B. japonicum 634б +
R. galegae 0702 20,5 ± 2,7 0,69 ± 0,03*
B. japonicum 634б +
R. galegae 0703 13,7 ± 1,5 0,60 ± 0,02
Фаза бутонізації (V3–V4)
B. japonicum 634б 22,7 ± 1,6 1,10 ± 0,02
B. japonicum 634б +
R. galegae 0702 21,8 ± 1,5 1,11 ± 0,04
B. japonicum 634б +
R. galegae 0703 30,0 ± 2,1* 1,02 ± 0,05
Примітка: у таблицях 1 і 2: * — різниця з контролем достовірна за р < 0,05; ** — проаналізова-
но по 14–24 рослин.
Таблиця 2. Вплив бактерій R. galegae на розвиток бульбочок і кореневої системи рос-
лин за формування симбіозу соя – B. japonicum 634б та на його азотфіксувальну актив-
ність (фаза бутонізації (V3–V4))**
Мікроорганізми Суха маса
кореня, г
Азотфіксувальна активність,
мкмоль С2Н4 /
(г бульбочок × год)***
Маса бульбочок,
г/рослину
B. japonicum 634б 0,24 ± 0,01 30,5 ± 3,3 0,22 ± 0,01
B. japonicum 634б +
R. galegae 0702 0,28 ± 0,01* 31,1 ± 1,7 0,21 ± 0,01
B. japonicum 634б +
R. galegae 0703 0,21 ± 0,01* 20,3 ± 1,4* 0,20 ± 0,01
Примітка: *** — азотфіксувальну активність визначали у шестикратній повторності.
формуванню надземної частини рослин сої у
фазу двох трійчастих листків (табл. 1) та ко-
реневої системи (табл. 2), про що свідчить
збільшення їх сухої маси. Слід зазначити,
що в умовах проведення наших досліджень
бульбочкові бактерії козлятника у складі
змішаної бактеріальної культури на основі
B. japonicum 634б не впливали на масу коре-
невих бульбочок (табл. 2).
Літературні дані вказують на те, що ви-
користання комплексних бактеріальних пре-
паратів, до складу яких входять ризосферні
мікроорганізми з рістстимулювальною акти-
вністю, що належать до різних видів і родів,
ISSN 1997-3004 Сільськогосподарська мікробіологія. 2019. Вип. 29.
33
сприяє більшою мірою реалізації симбіотич-
ного потенціалу мікро- і макросимбіонтів,
якщо порівняти з моноінокуляцією бульбоч-
ковими бактеріями, що корелює із збільшен-
ням маси бобових рослин та підвищенням їх
урожайності [2; 3]. Зазвичай змішані бакте-
ріальні культури містять у своєму складі
специфічні бобовим рослинам бульбочкові
бактерії та мікроорганізми, виділені із при-
кореневої зони, які активізують ростові про-
цеси у рослин за рахунок прямих і непрямих
механізмів, а саме: продукуючи біологічно
активні речовини, забезпечуючи макроорга-
нізм мінеральними сполуками тощо [1].
Створення і використання поліризобіальних
композицій для інокуляції бобових рослин
сьогодні може розглядатися як перспектив-
ний напрям у технології підвищення ефекти-
вності симбіотичних азотфіксувальних сис-
тем, оскільки бульбочковим бактеріям при-
таманні властивості, які обумовлюють
рістстимулювальну активність ризосферних
мікроорганізмів [4; 5]. Інокуляція бобових
рослин сумішшю гомологічних ризобій в од-
них випадках сприяла формуванню бобо-
во-ризобіального симбіозу [18], тоді як в ін-
ших такого ефекту не спостерігалось [19],
що може бути пов’язано з конкуренцією між
різними штамами мікроорганізмів за сайти
зв’язування на поверхні кореня. Поєднання
ж в інокулюмі гомо- і гетерологічних буль-
бочкових бактерій може більшою мірою під-
вищувати ефективність симбіопартнерів, як
було показано на прикладі рослин квасолі
[11]. У наших дослідженнях ризобії козлят-
ника як гетерологічні мікроорганізми вияви-
ли здатність змінювати спрямованість про-
цесів формування і функціонування симбіозу
соя – B. japonicum 634б. Проте характер їх дії
мав штамову залежність. Бульбочкові бакте-
рії R. galegae 0702 негативно впливали на
бульбочкоутворення на початкових етапах
становлення симбіотичного кооперування,
проте сприяли формуванню маси рослин про-
тягом наступних фаз розвитку рослин (рис.,
табл. 1 і 2). Водночас ризобії R. galegae 0703
загалом стимулювали процеси нодуляції, од-
нак у змішаній культурі з B. japonicum 634б
вони пригнічували азотфіксувальну актив-
ність і розвиток кореневої системи сої (рис.,
табл. 1 і 2).
Було показано, що мікросимбіонт козля-
тника може продукувати ауксини, відзнача-
ється рістстимулювальною дією [20], проду-
кує значну кількість полісахаридів та має
інші властивості [14], які можуть визначати
їх вплив на розвиток соєво-ризобіального
симбіозу у наших дослідах. Ймовірно, при
використанні бактеріальних суспензій B. ja-
ponicum 634б і R. galegae 0702, 0703 із ви-
щими титрами слід очікувати більш вираже-
ної позитивної дії цих мікроорганізмів на
формування і функціонування симбіотичних
систем сої. Результати досліджень впливу
змішаних ризобіальних культур на розвиток
симбіозу у квасолі показали існування тісної
кореляції між кількістю інокулюму і прирос-
том надземної маси рослин, а також актив-
ністю бульбочкоутворення і накопиченням
азоту у біомасі [11]. Крім того, важливим
фактором серед інших, які визначають ефек-
тивність соєво-ризобіального симбіозу за
інокуляції рослин змішаними бактеріальни-
ми культурами із залученням симбіотичних
азотфіксаторів козлятника, може бути сорто-
ва належність макросимбіонта.
Висновки. Ризобії козлятника за суміс-
ної інокуляції з бульбочковими бактеріями
B. japonicum 634б виявили різноспрямовану
дію на формування симбіозу рослинами сої
сорту Алмаз і функціонування соєво-ризобі-
ального симбіозу. Характер випливу R. gale-
gae залежав від штамової належності мікро-
організмів. Доцільність використання буль-
бочкових бактерій козлятника у змішаних
бактеріальних композиціях може бути вста-
новлена після проведення додаткових дослі-
джень із залученням різних сортів сої та
штамів B. japonicum, зміною бактеріального
навантаження та модифікацією інших умов
проведення експериментів. Поглибленого
вивчення також потребують властивості ри-
зобій козлятника, що дозволить активно ви-
користовувати ці бульбочкові бактерії в про-
цесі створення бактеріальних препаратів ком-
плексної дії для бобових і небобових культур.
ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
1. Мельникова Н. Н., Михалкив Л. М., Оме-
льчук С. В., Береговенко С. К. Ризосферные мик-
роорганизмы как фактор регулирования форми-
рования бобово-ризобиального симбиоза. Физио-
логия растений и генетика. 2018. Т. 50, № 4.
С. 299‒231. https://doi.org/10.15407/frg2018.04.299
2. Queiroz Rego C. H., Cardoso F. B., da Silva
Cândido A. C., Teodoro P. E., Alves C. Co-inocula-
ISSN 1997-3004 Сільськогосподарська мікробіологія. 2019. Вип. 29.
34
tion with Bradyrhizobium and Azospirillum incre-
ases yield and quality of soybean seeds. Agrono-
my Journal. 2018. Vol. 110, № 6. P. 1–8.
https://doi.org/10.2134/agronj2018.04.0278
3. Colás Sánchez A., Torres Gutiérrez R., Cu-
pull Santana R., Rodríguez Urrutia A., Fauvart M.,
Michiels J., Vanderleyden J. Effects of co-inocula-
tion of native Rhizobium and Pseudomonas strains
on growth parameters and yield of two contrasting
Phaseolus vulgaris L. genotypes under Cuban soil
conditions. European Journal Soil Biology. 2014.
Vol. 62. 105–112. https://doi.org/10.1016/j.ejsobi.
2014.03.004
4. Gopalakrishnan S., Sathya A., Vijayabhara-
thi R. Varshney R. K., Gowda C. L. L., Krishna-
murthy L. Plant growth promoting rhizobia: chal-
lenges and opportunities. 3 Biotech. 2015. Vol. 5,
№ 4. P. 355–377. https://doi.org/10.1007/s13205-
014-0241-x
5. Antoun H., Beauchamp C. J., Goussard N.,
Chabot R., Lalande R. Potential of Rhizobium and
Bradyrhizobium species as plant growth promoting
rhizobacteria on non-legumes: Effect on radishes
(Raphanus sativus L.). Plant and Soil. 1998.
Vol. 204, № 1. P. 57–67. https://doi.org/10.1023/
A:1004326910584
6. Sridevi M., Mallaiah K. V. Phosphate solu-
bilization by Rhizobium strains. Indian Journal Mi-
crobiology. 2009. Vol. 49, № 1. P. 98–102.
https://doi.org/10.1007/s12088-009-0005-1
7. Boiero L, Perrig D., Masciarelli O., Penna C.,
Cassan F., Luna V. Phytohormone production by
three strains of Bradyrhizobium japonicum and pos-
sible physiological and technological implications.
Applied Microbiology Biotechnology. 2007. Vol. 74,
№ 4. P. 874‒880. https://doi.org/10.1007/s00253-
006-0731-9
8. Kisiala A., Laffont C., Emery R. J. N., Fru-
gier F. Bioactive cytokinins are selectively secreted
by Sinorhizobium meliloti nodulating and nonnodu-
lating strains. Molecular Plant Microbe Interactions.
2013. Vol. 26, № 10. P. 1225‒1231. https://doi.org/
10.1094/MPMI-02-13-0054-R
9. Arora N. K., Kang S. C., Maheshwari D. K.
Isolation of siderophore-producing strains of Rhizo-
bium meliloti and their biocontrol potential against
Macrophomina phaseolina that causes charcoal rot
of groundnut. Current Science. 2001. Vol. 81. № 6.
P. 673‒677.
10. Das K., Prasanna R., Saxena A. K. Rhizo-
bia: a potential biocontrol agent for soilborne fungal
pathogens. Folia Microbiologia (Praha). 2017.
Vol. 62, № 5. P. 425‒435. https://doi.org/10.1007/
s12223-017-0513-z
11. Jesus E. C., Leite R. A., Bastos R. A., Ara-
gao O. O. S., Araujo P. A. Co-inoculation of Brady-
rhizobium stimulates the symbiosis efficiency of
Rhizobium with common bean. Plant and Soil.
2018. Vol. 425. P. 201‒215. https://doi.org/10.1007/
s11104-017-3541-1
12. Gano-Cohen K. A., Stokes P. J., Blan-
ton M. A., Wendlandt C. E., Hollowell A. C., Re-
gus J. U. … Sachs J. L. Nonnodulating Bradyrhizo-
bium spp. modulate the benefits of legume-Rhizo-
bium mutualism. Applied Environmental Microbio-
logy. 2016. Vol. 82. P. 5259‒5268. https://doi.org/
10.1128/AEM.01116-16
13. Lindstrom K., Sarsa M. L., Polkunen J.,
Kansanen P. Symbiotic nitrogen fixation of Rhizo-
bium (Galega) in acid soils, and its survival in soil
under acid and cold stress. Plant and Soil. 1985.
Vol. 87, № 2. P. 293‒302.
14. Lindstrom K. Rhizobium galegae, a new
species of legume root nodule bacteria. International
Journal Systematic Bacteriology. 1989. Vol. 39,
№ 3. P. 365‒367.
15. Hardy R. W. F., Holsten R. D. , Jack-
son E. K., Burns R. C. The acetylene-ethylene assay
for N2 fixation: laboratory and field evaluation.
Plant Physiol. 1968. № 43. С. 1185–1207.
https://doi.org/10.1104/pp.43.8.1185
16. Крикунець В. М. Ацетиленвідновний ме-
тод у дослідженнях з фізіології бобово-ризобі-
ального симбіозу. Физиология и биохимия куль-
турных растений. 1993. Т. 25, № 5. С. 419‒430.
17. Доспехов Б. А. Методика полевого опыта
с основами статистической обработки результа-
тов исследований. М. : Агропромиздат, 1985. 351 с.
18. Somasegaran P., Bohlool B. B. Strain ver-
sus multistrain inoculation: effect of soil mineral N
availability on Rhizobium strain effectiveness and
competition for nodulation on chick-pea, soybean
and dry bean. Applied Environmental Microbiology.
1990. Vol. 56, № 11. P. 3293‒3303.
19. Kyei-Boahen S., Nleya T., Hynes R., Wal-
ley F. L. Single and multistrain rhizobial inocula for
pinto and black bean cultivars. Journal Plant Nutri-
tion. 2005. Vol. 28. P. 1679‒1692. https://doi.org/
10.1080/01904160500250664
20. Vershinina Z. R., Khakimova L. R., Lavi-
na A. M., Karimova L. R., Serbaeva E. R., Safrono-
va V. I. … Baimiev A. Kh. Effect of constitutive ex-
pression of the rapA1 gene on formation of bacterial
biofilms and growth-stimulating activity of rhizobia.
Microbiology. 2019. Vol. 88. № 1. P. 54‒62.
https://doi.org/10.1134/S0026261719010090
Отримано 08.06.2019
ISSN 1997-3004 Сільськогосподарська мікробіологія. 2019. Вип. 29.
35
https://doi.org/10.35868/1997-3004.29.29-36
UDC 579.64: 631.847:581.138.1
EFFECT OF GOAT’S-RUE RHIZOBIA ON THE FORMATION
AND FUNCTIONING OF THE SOYBEAN – BRADYRHIZOBIUM
JAPONICUM 634B SYMBIOSIS
N. M. Melnykova, S. Ya. Kots
Іnstitute of Plant Physiology and Genetics, NAS of Ukraine, Kyiv
e-mail: mnn_knu@ukr.net
Objective. Study the peculiarities of nodule formation upon the formation of the symbiotic sys-
tem soybean-Bradyrhizobium japonicum 634b, as well as the symbiotic nitrogen-fixation ability and
plant growth and development under the influence of goat’s-rue rhizobia. Methods. Microbiologi-
cal, physiological, statistical, gas chromatography. Results. In green house experiments, using sand
as a substrate for growing plants, the mixed microbial cultures combining soybean nodule bacteria
B. japonicum 634b and goat’s-rue nodule bacteria R. galegae 0702 or R. galegae 0703 in the ratio
of 1 : 1 differed from the monoculture bradyrhizobium by their influence on the nodulation, nitro-
gen-fixation ability of soybean-rhizobial symbiosis and development of soybean plants (variety
Almaz). Increased nodulation activity in the primordial leaf and budding phases, as well as a signif-
icant decrease in the level of symbiosis nitrogen fixation during budding, were observed when used
in binary bacterial compositions of strain R. galegae 0703. These rhizobia of goat’s-rue suppressed
the development of the root system of soybeans, but had no significant effect on the formation of the
aerial part of the plants throughout the observation period. R. galegae 0702 strain slightly slowed
the formation of nodules by bacteria in the primordial leaf phase, which caused a decrease in the
number of soybean plants that formed symbiosis with B. japonicum 634b. Goat’s-rue nodule bacte-
ria R. galegae 0702 improved the formation of the root system, and stimulated the growth and de-
velopment of the aerial part of the macro symbiont in the phase of two trigeminal leaves. Conclu-
sion. Combined inoculation of the rhizobia of goat’s-rue with nodule bacteria B. japonicum 634b
showed a multidirectional effect on the formation of symbiosis by soybean plants of variety Almaz
and functioning of soybean rhizobial symbiosis. The nature of the influence of R. galegae depended
on their strain affiliation.
Key words: Bradyrhizobium japonicum, Rhizobium galegae, soybean, symbiosis, nitrogen fixa-
tion, nodule formation, plant growth
REFERENCES
1. Melnykova, N. N., Mykhalkiv, L. M., Omel-
chuk, S. V., & Beregovenko, S. K. (2018). Rizo-
sfernye mikroorganizmy kak factor regulirovaniia
formirovaniia bobovo-rizobial’nogo simbioza [Rhi-
zosphere microorganisms as a factor influencing the
legume-rhizobia symbiosis]. Fiziologiia Rastenii i
Genetika [Plant physiology and genetics], 50(4),
299‒231. https://doi.org/10.15407/frg2018.04.299
[in Russian].
2. Queiroz Rego, C. H., Cardoso, F. B., da Silva
Cândido, A. C., Teodoro, P. E., & Alves, C. (2018).
Co-inoculation with Bradyrhizobium and Azospiril-
lum increases yield and quality of soybean seeds.
Agronomy Journal, 110(6), 1–8. https://doi.org/
10.2134/agronj2018.04.0278
3. Colas Sanchez, A., Torres Gutierrez, R., Cu-
pull Santana, R, Rodríguez Urrutia, A., Fauvart, M.,
Michiels, J., & Vanderleyden J. (2014). Effects of co-
inoculation of native Rhizobium and Pseudomonas
strains on growth parameters and yield of two con-
trasting Phaseolus vulgaris L. genotypes under Cuban
soil conditions. European Journal Soil Biology, 62,
105–112. https://doi.org/10.1016/j.ejsobi.2014.03.004
4. Gopalakrishnan, S., Sathya, A., Vijayabhara-
thi, R. Varshney, R. K., Gowda, C. L. L., & Krish-
namurthy, L. (2015). Plant growth promoting rhizo-
bia: challenges and opportunities. 3 Biotech, 5(4),
355–377. https:// doi.org/10.1007/s13205-014-0241-x
5. Antoun, H., Beauchamp, C. J., Goussard, N.,
Chabot, R., & Lalande R. (1998). Potential of
Rhizobium and Bradyrhizobium species as plant
growth promoting rhizobacteria on non-legumes:
Effect on radishes (Raphanus sativus L.). Plant
and Soil, 204(1), 57–67. https://doi.org/10.1023/
A:1004326910584
ISSN 1997-3004 Сільськогосподарська мікробіологія. 2019. Вип. 29.
36
6. Sridevi, M., & Mallaiah, K. V. (2009). Phos-
phate solubilization by Rhizobium strains. Indian
Journal Microbiology, 49(1), 98–102. https://doi.org/
10.1007/s12088-009-0005-1
7. Boiero, L, Perrig, D., Masciarelli, O., Pen-
na, C., Cassan, F., & Luna, V. (2007). Phytohor-
mone production by three strains of Bradyrhizobium
japonicum and possible physiological and techno-
logical implications. Applied Microbiology Biotech-
nology, 74(4), 874‒880. https://doi.org/10.1007/
s00253-006-0731-9
8. Kisiala, A., Laffont, C., Emery, R. J. N., &
Frugier, F. (2013). Bioactive cytokinins are selec-
tively secreted by Sinorhizobium meliloti nodulating
and nonnodulating strains. Molecular Plant Microbe
Interactions, 26(10), 1225‒1231. https://doi.org/
10.1094/MPMI-02-13-0054-R
9. Arora, N. K., Kang, S. C., & Mahesh-
wari, D. K. (2001). Isolation of siderophore-produ-
cing strains of Rhizobium meliloti and their biocon-
trol potential against Macrophomina phaseolina that
causes charcoal rot of groundnut. Current Science,
81(6), 673‒677.
10. Das, K., Prasanna, R., & Saxena, A. K.
(2017). Rhizobia: a potential biocontrol agent for
soilborne fungal pathogens. Folia Microbiologia
(Praha), 62(5), 425‒435. https://doi.org/10.1007/
s12223-017-0513-z
11. Jesus, E. C., Leite, R. A., Bastos, R. A.,
Aragao, O. O. S., & Araujo, P. A. (2018). Co-
inoculation of Bradyrhizobium stimulates the sym-
biosis efficiency of Rhizobium with common bean.
Plant and Soil, 425, 201‒215. https://doi.org/
10.1007/s11104-017-3541-1
12. Gano-Cohen, K. A., Stokes, P. J., Blan-
ton, M. A., Wendlandt, C. E., Hollowell, A. C., Re-
gus, J. U. … Sachs, J. L. (2016). Nonnodulating
Bradyrhizobium spp. modulate the benefits of leg-
ume-Rhizobium mutualism. Applied Environmental
Microbiology, 82, 5259‒5268. https://doi.org/10.1128/
AEM.01116-16
13. Lindstrom, K., Sarsa, M. L., Polkunen, J., &
Kansanen, P. (1985). Symbiotic nitrogen fixation of
Rhizobium (Galega) in acid soils, and its survival in
soil under acid and cold stress. Plant and Soil, 87(2),
293‒302.
14. Lindstrom, K. (1989). Rhizobium galegae, a
new species of legume root nodule bacteria. Interna-
tional Journal Systematic Bacteriology, 39(3),
365‒367.
15. Hardy, R. W. F, Holsten, R. D., Jack-
son, E. K., & Burns, R. C. (1968). The acetylene-
ethylene assay for N2 fixation: laboratory and field
evaluation. Plant Physiol, 43, 1185–1207.
https://doi.org/10.1104/pp.43.8.1185
16. Krykunets, V. M. (1993). Atsetylenvidnov-
nyi metod u doslidzhenniah z fiziologii bobovo-
ryzobialnogo symbiozu [Acetylene-reduction meth-
od in research of the physіology of legume-rhizobіal
simbіosis]. Fiziologiia i biokhimiia kul’turnykh ras-
tenii, 25(5), 419‒430 [in Ukrainian].
17. Dospekhov, B. A. (1985). Metodika polevo-
go opyta s osnovami statisticheskoy obrabotki re-
zultatov issledovanii [Methods of field experiment
with the basics of statistical processing of research
results]. Moskva: Agropromizdat [in Russian].
18. Somasegaran, P., & Bohlool, B. B. (1990).
Strain versus multistrain inoculation: effect of soil
mineral N availability on Rhizobium strain effec-
tiveness and competition for nodulation on chick-
pea, soybean and dry bean. Applied Environmental
Microbiology, 56(11), 3293‒3303.
19. Kyei-Boahen, S., Nleya, T., Hynes, R., &
Walley, F. L. (2005). Single and multistrain rhizobi-
al inocula for pinto and black bean cultivars. Journal
Plant Nutrition, 28, 1679‒1692. https://doi.org/
10.1080/01904160500250664
20. Vershinina, Z. R., Khakimova, L. R., Lavi-
na, A. M., Karimova, L. R., Serbaeva, E. R., Saf-
ronova, V. I. … Baimiev, A. Kh. (2019). Effect of
constitutive expression of the rapA1 gene on for-
mation of bacterial biofilms and growth-stimulating
activity of rhizobia. Microbiology, 88(1), 54‒62.
https://doi.org/10.1134/S0026261719010090
Received 08.06.2019
ISSN 1997-3004 Сільськогосподарська мікробіологія. 2019. Вип. 29.
|
| id | oai:ojs2.smic.in.ua:article-58 |
| institution | Agriciltural microbiology |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-07-23T01:03:10Z |
| publishDate | 2019 |
| publisher | Institute of Agrocultural Microbiology and Agro-industrial Manufacture of NAAS of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | smicinua/c9/fee6a66a84f60b5cc814c205e8e9ccc9.pdf |
| spelling | oai:ojs2.smic.in.ua:article-582026-07-22T10:10:40Z EFFECT OF GOAT’S-RUE RHIZOBIA ON THE FORMATION AND FUNCTIONING OF THE SOYBEAN – BRADYRHIZOBIUM JAPONICUM 634B SYMBIOSIS ВПЛИВ БУЛЬБОЧКОВИХ БАКТЕРІЙ КОЗЛЯТНИКА НА ФОРМУВАННЯ І ФУНКЦІОНУВАННЯ СИМБІОЗУ СОЯ – BRADYRHIZOBIUM JAPONICUM 634Б Мельникова, Н. М. Коць, С. Я. Bradyrhizobium japonicum Rhizobium galegae soybean, symbiosis nitrogen fixa-tion nodule formation plant growth соя симбіоз азотфіксація бульбочкоутворення розвиток рослин Objective. Study the peculiarities of nodule formation upon the formation of the symbiotic sys-tem soybean-Bradyrhizobium japonicum 634b, as well as the symbiotic nitrogen-fixation ability and plant growth and development under the influence of goat’s-rue rhizobia. Methods. Microbiologi-cal, physiological, statistical, gas chromatography. Results. In green house experiments, using sand as a substrate for growing plants, the mixed microbial cultures combining soybean nodule bacteria B. japonicum 634b and goat’s-rue nodule bacteria R. galegae 0702 or R. galegae 0703 in the ratio of 1 : 1 differed from the monoculture bradyrhizobium by their influence on the nodulation, nitro-gen-fixation ability of soybean-rhizobial symbiosis and development of soybean plants (variety Almaz). Increased nodulation activity in the primordial leaf and budding phases, as well as a signif-icant decrease in the level of symbiosis nitrogen fixation during budding, were observed when used in binary bacterial compositions of strain R. galegae 0703. These rhizobia of goat’s-rue suppressed the development of the root system of soybeans, but had no significant effect on the formation of the aerial part of the plants throughout the observation period. R. galegae 0702 strain slightly slowed the formation of nodules by bacteria in the primordial leaf phase, which caused a decrease in the number of soybean plants that formed symbiosis with B. japonicum 634b. Goat’s-rue nodule bacte-ria R. galegae 0702 improved the formation of the root system, and stimulated the growth and de-velopment of the aerial part of the macro symbiont in the phase of two trigeminal leaves. Conclu-sion. Combined inoculation of the rhizobia of goat’s-rue with nodule bacteria B. japonicum 634b showed a multidirectional effect on the formation of symbiosis by soybean plants of variety Almaz and functioning of soybean rhizobial symbiosis. The nature of the influence of R. galegae depended on their strain affiliation. Мета. Дослідити характер бульбочкоутворення у процесі формування симбіотичної системи соя – Bradyrhizobium japonicum 634б, азотфіксувальну активність симбіозу та осо-бливості росту і розвитку рослин за впливу ризобій козлятника. Методи. Мікробіологічні, фізіологічні, газової хроматографії, статистичні. Результати. В умовах вегетаційного до-сліду за вирощування рослин у піщаній культурі змішані бактеріальні композиції, до складу яких входили бульбочкові бактерії сої Bradyrhizobium japonicum 634б та козлятника Rizobium galegae 0702 або R. galegae 0703 у співвідношенні 1 : 1, відрізнялись від монокуль-тури брадіризобій за характером впливу на бульбочкоутворення, азотфіксувальну актив-ність соєво-ризобіального симбіозу та розвиток рослин сої сорту Алмаз. Підвищення ноду-ляційної активності у фази примордіальних листків та бутонізації, а також суттєве зни-ження рівня азотфіксації симбіозу під час бутонізації cпостерігали за використання у бінарних бактеріальних композиціях штаму R. galegae 0703. Зазначені ризобії козлятника пригнічували розвиток кореневої системи сої, проте не мали суттєвого впливу на форму-вання надземної частини рослин протягом усього періоду спостереження. Штам R. galegae 0702 дещо уповільнював бульбочкоутворення брадіризобіями у фазу примордіальних листків, що зумовило зменшення кількості рослин сої, які утворили симбіоз з B. japonicum 634б. Буль-бочкові бактерії козлятника R. galegae 0702 покращували формування кореневої системи, а також стимулювали ріст і розвиток надземної частини макросимбіонта у фазу двох трій-частих листків. Висновки. Ризобії козлятника за сумісної інокуляції з бульбочковими бакте-ріями B. japonicum 634б виявили різноспрямовану дію на формування симбіозу рослинами сої сорту Алмаз та функціонування соєво-ризобіального симбіозу. Характер впливу мікроорга-нізмів R. galegae залежав від їх штамової належності. Ключові слова: Bradyrhizobium japonicum, Rhizobium galegae, соя, симбіоз, азотфіксація, бульбочкоутворення, розвиток рослин. Institute of Agrocultural Microbiology and Agro-industrial Manufacture of NAAS of Ukraine 2019-10-17 Article Article Рецензована Стаття application/pdf https://smic.in.ua/index.php/journal/article/view/58 10.35868/1997-3004.29.29-36 Agricultural microbiology; Vol. 29 (2019): Agriciltural microbiology; 29-36 Сільськогосподарська мікробіологія; Том 29 (2019): Сільськогосподарська мікробіологія; 29-36 1997-3004 10.35868/1997-3004.29 uk https://smic.in.ua/index.php/journal/article/view/58/50 Авторське право (c) 2019 N. M. Melnykova, S. Ya. Kots https://creativecommons.org/licenses/by/4.0 |
| spellingShingle | соя симбіоз азотфіксація бульбочкоутворення розвиток рослин Мельникова, Н. М. Коць, С. Я. ВПЛИВ БУЛЬБОЧКОВИХ БАКТЕРІЙ КОЗЛЯТНИКА НА ФОРМУВАННЯ І ФУНКЦІОНУВАННЯ СИМБІОЗУ СОЯ – BRADYRHIZOBIUM JAPONICUM 634Б |
| title | ВПЛИВ БУЛЬБОЧКОВИХ БАКТЕРІЙ КОЗЛЯТНИКА НА ФОРМУВАННЯ І ФУНКЦІОНУВАННЯ СИМБІОЗУ СОЯ – BRADYRHIZOBIUM JAPONICUM 634Б |
| title_alt | EFFECT OF GOAT’S-RUE RHIZOBIA ON THE FORMATION AND FUNCTIONING OF THE SOYBEAN – BRADYRHIZOBIUM JAPONICUM 634B SYMBIOSIS |
| title_full | ВПЛИВ БУЛЬБОЧКОВИХ БАКТЕРІЙ КОЗЛЯТНИКА НА ФОРМУВАННЯ І ФУНКЦІОНУВАННЯ СИМБІОЗУ СОЯ – BRADYRHIZOBIUM JAPONICUM 634Б |
| title_fullStr | ВПЛИВ БУЛЬБОЧКОВИХ БАКТЕРІЙ КОЗЛЯТНИКА НА ФОРМУВАННЯ І ФУНКЦІОНУВАННЯ СИМБІОЗУ СОЯ – BRADYRHIZOBIUM JAPONICUM 634Б |
| title_full_unstemmed | ВПЛИВ БУЛЬБОЧКОВИХ БАКТЕРІЙ КОЗЛЯТНИКА НА ФОРМУВАННЯ І ФУНКЦІОНУВАННЯ СИМБІОЗУ СОЯ – BRADYRHIZOBIUM JAPONICUM 634Б |
| title_short | ВПЛИВ БУЛЬБОЧКОВИХ БАКТЕРІЙ КОЗЛЯТНИКА НА ФОРМУВАННЯ І ФУНКЦІОНУВАННЯ СИМБІОЗУ СОЯ – BRADYRHIZOBIUM JAPONICUM 634Б |
| title_sort | вплив бульбочкових бактерій козлятника на формування і функціонування симбіозу соя – bradyrhizobium japonicum 634б |
| topic | соя симбіоз азотфіксація бульбочкоутворення розвиток рослин |
| topic_facet | Bradyrhizobium japonicum Rhizobium galegae soybean symbiosis nitrogen fixa-tion nodule formation plant growth соя симбіоз азотфіксація бульбочкоутворення розвиток рослин |
| url | https://smic.in.ua/index.php/journal/article/view/58 |
| work_keys_str_mv | AT melʹnikovanm effectofgoatsruerhizobiaontheformationandfunctioningofthesoybeanbradyrhizobiumjaponicum634bsymbiosis AT kocʹsâ effectofgoatsruerhizobiaontheformationandfunctioningofthesoybeanbradyrhizobiumjaponicum634bsymbiosis AT melʹnikovanm vplivbulʹbočkovihbakteríjkozlâtnikanaformuvannâífunkcíonuvannâsimbíozusoâbradyrhizobiumjaponicum634b AT kocʹsâ vplivbulʹbočkovihbakteríjkozlâtnikanaformuvannâífunkcíonuvannâsimbíozusoâbradyrhizobiumjaponicum634b |