Особливості функціонування асоціативної системи: шовковиця – азотфіксуючі бактерії роду Azospirillum - Автореферат

Незаперечну роль в цьому процесі відіграють азотфіксуючі мікроорганізми, взаємовідносини яких з рослинами настільки різноманітні, що продовжують залишатися пріоритетним напрямком досліджень сучасної мікробіології, генетики, біохімії і фізіології рослин [Manguiat I., 1985, Anderson Таким чином, вивчення асоціативної взаємодії мікроорганізмів з багаторічними плодовими рослинами та здатності діазотрофів викликати утворення на коренях даних культур азотфіксуючих бульбочок є незаперечно необхідним і актуальним, оскільки розширює наші уявлення про механізми функціонування мікробно-рослинних асоціацій та може бути основою підвищення родючості ґрунтів, продуктивності сільськогосподарських культур, покращення якості продукції і збереження навколишнього середовища від забруднень. Робота виконана у відповідності з НТП УААН: “Наукові основи стійких агроекосистем”, підпрограмою: “Сільськогосподарська мікробіологія”, завданням: “Вивчити взаємодію мікро-та макросимбіонтів при ефективному функціонуванні системи: азотфіксуючі мікроорганізми - рослина” (№ 0101U003749). Мета роботи - вивчити взаємодію представників роду Azospirillum з рослинами шовковиці у процесі формування ефективних асоціацій; зясувати можливість утворення на коренях шовковиці парабульбочок з високою нітрогеназною активністю, а також вивчити вплив інтродукованих мікроорганізмів на продуктивність та якість листя шовковиці. За допомогою генетичного маркування мікроорганізмів, імунологічних та імунохімічних методів доведена здатність азоспірил проникати у внутрішні тканини коренів шовковиці і утворювати стійку асоціацію з рослинами, що ефективно функціонує протягом 16 місяців після інокуляції.В огляді літератури розглянуто асоціативні взаємовідносини діазотрофів з небобовими рослинами, механізми позитивного впливу бактерій на сільськогосподарські культури, а також сучасні погляди на роль ендофітних мікроорганізмів.Обєктами досліджень були: діазотрофи, виділені з кореневої зони шовковиці та з бульбочок, що спонтанно утворилися на коренях “гігантської” шовковиці (Agrobacterium radiobacter 51, A. radiobacter C7, Alcaligenes paradoxus 5, Azospirillum brasilense 53, A. brasilense 54 и Визначення чисельності та виділення азотофіксуючих бактерій проводили за методами, загальноприйнятими у ґрунтовій мікробіології та з використанням методик, що описані в оригінальних роботах авторів: сімбіотрофні асоціації досліджували методом граничних розведень на рідкому глюкозо-автолізатному середовищі Федорова в модифікації Калінінської, олігонітрофілы - на напіврідкому середовищі Ешбі, клостридії - на середовищі Виноградського [Калінінська Т. А., 1981]. Виділення діазотрофів, вивчення їх морфологічних та фізіолого-біохімічних властивостей проводилось загальноприйнятими у ґрунтовій мікробіології методами [Методы культивирования азотфиксирующих бактерий, 1991, Звягинцев Д.Г., 1980]. Визначали здатність бактерій проникати у внутрішні тканини коренів шовковиці, використовуючи метод генетичного маркуваня популяцій [Елементи регуляції в рослинництві: Зб. наук. пр., 1998]. Стерильні життєздатні проростки шовковиці, які вирощували в пробірках з напіврідким середовищем інокулювали азоспіриллами при одночасній обробці їх 2,4-дихлорофеноксіацетатом в концентрації 5х10-6 г діючої речовини на 10 мл середовища.Обробка 2,4-Д проростків шовковиці в стерильних умовах і сіянців, вирощених на нестерильному грунті сприяла утворенню дрібних парабульбочок на коренях даної культури, при цьому не спостерігалося збільшення висоти рослин та маси листя, але маса коренів достовірно підвищувалась у порівнянні з контролем на 56%. A. brasilense 54 забезпечила достовірне підвищення показника маси коренів (в 2,6 разів в порівнянні з контролем), який перевищував аналогічний показник, отриманий при інокуляції рослин Так, інокуляція насіння рідкою формою ризобразіну сприяла збільшенню діаметра стовбура сіянців на 33, маси рослин - на 65, маси листя - на 67, площі листової пластинки - на 51%, замочування кореневої системи однорічних саджанців шовковиці в рідкому концентраті ризобразіна забезпечило підвищення висоти рослин - на 12, площі листової пластинки - на 40 і маси листя - на 36%. Обробка торфяним препаратом ризобразіном рослин шовковиці через 4 місяця забезпечила підвищення вмісту цинка в листі на 15, заліза - на 65%. Обробка рослин шовковиці торфяним препаратом ризобразіном сприяла достовірному підвищенню в листі хлорофілу а та хлорофілу в через 4 місяці на 15 і 19% відповідно, а через 16 місяців - на 12 і 33% (табл.1.Вперше вивчено якісний і чисельний склад та нітрогеназну активність азотфіксуючих бактерій кореневої зони шовковиці. З ризосферного грунту, ризоплани та гістосфери даної культури виділено 87 штамів діазотрофів, представників родів Azotobacter, Bacillus, Enterobacter, Azospirillum, Pseudomonas, які характеризуються високою нітрогеназною активністю. 2.Розроблено методику одержання штамоспецифічної антисироватки, що включає модифіковану схему імунізації кролів клітинами бактерій Azospirillum brasi