doi: 10.15389/agrobiology.2023.5.864rus
УДК 579.64:579.262
Работа была выполнена с привлечением приборного парка ЦКП «Биомика» (отделение биохимических методов исследований и нанобиотехнологии РЦКП «Агидель») и УНУ «КОДИНК». Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (проект РНФ № 22-24-00207).
ОПТИМИЗАЦИЯ ПОИСКА ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫХ ШТАММОВ
КЛУБЕНЬКОВЫХ БАКТЕРИЙ ДЛЯ ИНОКУЛЯЦИИ
БОБОВЫХ РАСТЕНИЙ
Ан.Х. БАЙМИЕВ ✉, И.С. КОРЯКОВ, Е.С. АКИМОВА,
А.А. ВЛАДИМИРОВА, Р.Т. МАТНИЯЗОВ, Ал.Х. БАЙМИЕВ
Высокоэффективные штаммы клубеньковых бактерий служат основой микроудобрений, используемых при выращивании бобовых растений. Применяя искусственную инокуляцию ризобиями, можно добиться значительного повышения урожайности этих культур. Самый распространенный способ поиска высокоэффективных штаммов указанных микроорганизмов — их выделение из клубеньков самих растений с последующей селекцией штаммов, наиболее эффективно влияющих на урожайность культуры. В настоящей работе нами были проанализированы бактерии, полученные из клубеньков, собранных на разных этапах развития растений трех видов бобовых — лядвенца рогатого (Lotus corniculatus L.), клевера гибридного (Trifolium hybridum L.), козлятника восточного (Galega orientalis Lam.). Показано, что каждое растение вступает в симбиоз только с одним определенным видом бактерии, но с большим числом его генетических вариантов, каждый из которых потенциально может обладать индивидуальными симбиотическими характеристиками. Наибольшее разнообразие штаммов было обнаружено в клубеньках клевера гибридного, а высокой однородностью характеризовались микросимбионты козлятника восточного. Было установлено, что в начале развития всех трех взятых в анализ видов растений клубеньки сформированы наиболее разнообразными штаммами ризобий, обладающими высоким разбросом значений азотфиксирующей активности: для микросимбионтов лядвенца рогатого — от 3,17 до 32,70 N2·растение-1·ч-1, для микросимбионтов козлятника восточного — от 10,08 до 30,75 N2·растение-1·ч-1, для микросимбионтов клевера гибридного — от 9,91 до 32,42 N2·растение-1·ч-1, и среди них чаще, чем в другие периоды, встречаются высокоэффективные штаммы. В середине же вегетационного периода бактерии, которые образуют клубеньки на корнях исследуемых бобовых растений, имеют относительно выравненные значения эффективности фиксации азота (для микросимбионтов лядвенца рогатого — от 6,35 до 19,13 N2·растение-1·ч-1, для микросимбионтов козлятника восточного — от 15,51 до 23,47 N2·растение-1·ч-1, для микросимбионтов клевера гибридного — от 11,61 до 20,53 N2·растение-1·ч-1), и по величине эти показатели ниже максимальной активности, обнаруживаемой у штаммов в клубеньках в начале вегетации. В конце жизненного цикла клубеньки на корнях анализируемых растений сформированы микроорганизмами, которые с разной эффективностью фиксируют азот, но все же уступают по этому показателю наиболее активным «весенним» штаммам. Таким образом, мы полагаем, что поиск эффективных штаммов клубеньковых бактерий наиболее продуктивен на начальном этапе развития растения.
Ключевые слова: ризобии, бобовые растения, Lotus corniculatus L., лядвенец рогатый, Trifolium hybridum L., клевер гибридный, Galega orientalis Lam., козлятник восточный, фаза вегетации, азотфиксация, высокоэффективные штаммы.
An.Kh. Baymiev ✉, I.S. Koryakov, E.S. Akimova,
A.A. Vladimirova, R.T. Matniyazov, Al.Kh. Baymiev
Highly effective strains of nodule bacteria are the main component of microfertilizers used in the cultivation of leguminous plants. Using artificial inoculation with rhizobia, it is possible to achieve a significant increase in the yield of this crop. The most common way to search for highly effective strains of these microorganisms is to obtain them from the nodules of the plants themselves with subsequent selection of strains that most effectively affect plant yield. In this work, we analyzed bacteria obtained from nodules collected at different stages of development of such leguminous plants as Trifolium hybridum L., Lotus corniculatus L., and Galega orientalis Lam. It is shown that each plant enters into symbiosis with only one specific type of bacteria, but with a large number of its genetic variants, each of which can potentially have individual symbiotic characteristics. The greatest variety of strains was found in the nodules of Trifolium hybridum, and the microsymbionts of Galega orientalis were characterized by uniformity. It was found that at the beginning of the development of all three plant species, the nodules are formed by the most diverse strains of rhizobia which have high nitrogen-fixing activity ranging from 3.17 to 32.70 N2·plant-1·h-1 for microsymbionts of the L. corniculatus, from 10.08 to 30.75 N2·plant-1·h-1 for microsymbionts of G. orientalis, from 9.91 to 32.42 N2·plant-1·h-1 for microsymbionts of T. hybridum. Among them, highly effective strains are found more often than in other periods. In the middle of the growing season, bacteria that form nodules on the roots of the studied leguminous plants have relatively leveled values of nitrogen fixation efficiency, from 6.35 to 19.13 N2·plant-1·h-1 for microsymbionts of the L. corniculatus, from 15.51 to 23.47 N2·plant-1·h-1 for microsymbionts G. orientalis, from 11.61 to 20.53 N2·plant-1·h-1 for microsymbionts of T. hybridum, and their activity of nitrogen fixation are lower compared to maximum activity found in strains from nodules at the beginning of the growing season. At the end of the life cycle, nodules on the roots of the analyzed plants are formed by microorganisms that fix nitrogen with different efficiency but are still inferior in this trait to the most active «spring» strains. Thus, we believe that the search for effective strains of nodule bacteria is most productive at the initial stage of plant development.
Keywords: rhizobia, leguminous plants, Lotus corniculatus L., Trifolium hybridum L., Galega orientalis Lam., stage of vegetation, nitrogen fixation, highly effective strains.
ФГБУНИнститут биохимии и генетики |
Поступила в редакцию |
