Нові високоефективні симбіотичні системи бобових рослин і рекомбінантних штамів бульбочкових бактерій - Автореферат

У біосфері планети фіксація молекулярного азоту бульбочковими бактеріями є унікальним процесом, що забезпечує живлення рослин екологічно чистим звязаним азотом, поліпшує якість рослинної продукції, сприяє підвищенню родючості грунтів, маючи при цьому пролонговану дію. Проте, в природних умовах бобові рослини використовують лише 10-30% свого азотфіксуючого потенціалу, в той час як інокуляція їх високоефективними штамами бульбочкових бактерій підвищує цей показник до 50% і забезпечує отримання високих урожаїв (Кретович, 1994, Кожемяков А.П., 1997, Коць та ін., 2001, Коць, Моргун, Патика та ін., 2010). Селекція нових сортів, розширення ареалу їх вирощування у нетрадиційних регіонах, а також втрата з плином часу окремими ризобіями активності зумовлює необхідність отримання нових штамів бульбочкових бактерій, здатних поліпшити азотне живлення бобових рослин. Вивчення особливостей формування та функціонування симбіотичних систем люцерни, конюшини і сої, які належать до основних бобових культур, що вирощуються в Україні, за участю рекомбінантних штамів бульбочкових бактерій сприятиме розробці заходів для забезпечення високого рівня симбіотичної азотфіксації, створення продуктивних симбіозів у польових умовах. Дисертаційна робота виконувалася в рамках науково-дослідних тем відділу симбіотичної азотфіксації Інституту фізіології рослин і генетики НАН України на 2001-2005 рр. „Вивчити процеси взаємодії бульбочкових бактерій з рослиною-хазяїном та розробити заходи підвищення продуктивності бобових культур за рахунок максимального використання біологічного азоту” (р/№ 0101U000627), на 2002-2006 рр. ”Методами генетичної інженерії отримати нові штами азотфіксувальних мікроорганізмів і створити високоефективні азотфіксувальні системи бобових та злакових культур” (р/№ 0102U002460), на 2006-2010 рр. ”Дослідити фізіологічні процеси функціонування бобово-ризобіального симбіозу і розробити методи його інтенсифікації” (р/№ 0106U006461), на 2006-2011 рр. “Біотехнологічними методами створити високоефективні штами повільнорослих бульбочкових бактерій з широким інокуляційним спектром та вивчити їх взаємодію з рослинами” (р/№0107U004022).Уперше показано, що трансконюганти бульбочкових бактерій люцерни та конюшини, які протягом тривалого часу (15 років) зберігались в умовах музею і вирізняються стабільністю ознак, набутих у процесі конюгації, здатні утворювати високоефективний симбіоз із рослиною-господарем, результатом чого є активізація фотосинтетичних процесів за рахунок максимального використання симбіотрофного азоту та підвищення продуктивності рослин на 12,0-16,4% порівняно із виробничими штамами. Молекулярно-генетичний аналіз показав наявність гена неоміцинфосфотрансферази транспозону Tn5 у мутантів бульбочкових бактерій S. meliloti, R. leguminosarum bv. trifolii і B. japonicum, що свідчить про інтеграцію в їх геном транспозону Tn5 і підтверджує набуту резистентність бактерій до канаміцину (200 мкг/мл). Збільшення нітрогеназної активності бульбочок супроводжувалося підвищенням інтенсивності дихання коренів, причому звязок цього процесу з азотфіксувальною активністю був виражений сильніше (R2=0,86), ніж із масою коренів рослини (R2=0,80).

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ