Ризобиальные бактерии рода Sinorhizobium fredii и Bradyrhizobium japonicum вступающие в симбиоз с растениями сои

ВВЕДЕНИЕ

Бобовые растения представляют собой одно из самых больших семейств цветковых растений и играют жизненно важную роль в агроэкосистеме, основываясь на их способности образовывать симбиоз с почвенными бактериями рода ризобиум, которая фиксирует N₂ атмосферный азот [4]. Клубеньковые бактерии Rhizobium spp. Bradyrhizobium spp. являются грамотрицательными почвенными бактериями, вступающие в азотфикси­рующий симбиоз с бобовыми растениями, и имеющие большое значение для улучшения плодородия почв [1]. Имеются данные, что некоторые виды ризобии являются более эффективными в симбиозе и фиксации азота с разными видами бобовых растений с другими хозяевами, чем их совместимые хозяева [5]. На образование клубеньков и фиксацию азота на бобовых сильно влияют оптимальные условия почвы, такие как экстремальные температуры, солевой стресс, высокий или низкий pH почвы, низкое или высокое содержание воды, применение пестицидов и дефицит питательных веществ [2].

Центральная Азия имеет большие площади суши, а также много площадей, состоящих из влажных территорий, где выращивают рис. Взаимодействие микроорганизмов и растений благодаря симбиотической фиксации азота помогают расти таким бобовым растением как соя, маш и люцерна в разных географических зонах, не требуя минеральных азотных удобрений. Известно, что активность клубеньков изменяется ежедневно и сезонно, также может изменяться фиксация атмосферного азота в разных видах бобовых растений в зависимости от их среды обитания. Настоящие исследования направлены на изучение биоразнообразия и биогеографии ризобий, связанных с некоторыми видами бобовыми культурами, и их способности вступать в симбиоз и фиксировать атмосферный азот.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Для химического анализа были отобраны пробы почвы из разных экспериментальных полей опытного участка института. Состав почвы был определен в соответствии с Русин Г.Г [3]. Определены также значение рН и содержание воды в почве. Данное исследование проводилось в течение двух последовательных лет 2015-2016 гг. в научно исследовательском институте риса и зернобобовых растений при Мин. с/х Узбекистана, были выбраны разные участки по месторасположению, с каждого участка собрали из одной и той же популяции каждого вида растений сои, и разделили на корни и побеги. Побеги и корни промывали несколько раз дистиллированной водой, осторожно промокали фильтровальной бумагой и быстро взвешивали для определения свежей биомассы и сушили в печи при 100 ⁰С в течение 48 часов для определения сухой биомассы. Образование клубенька оценивали путем укоренения растения, смывая прилипающие частицы почвы и подсчета количества присутствующих в них клубеньков. Некоторые клубеньки отделялись от других клубеньков по виду и по наличия красного пигмента (лег-гемоглобина). Определена разница свежей и сухой биомассы. Азотфиксирующую активность определяли на 35 дневных растениях, используя газовый хроматограф, как описано Hardy et al., [6]. Калибровочную кривую конструировали с использованием чистого этилена.

Для выделения ризобиальных бактерий выбрали по 5 растения из разных участков, и выделили изоляты из клубеньков.

Данные были подвергнуты статистическому анализу с использованием программы ANOVA

РЕЗУЛЬТАТЫ

Ризобиальные бактерии, выделенные из различных видов бобовых, были собраны из разных мест обитания и идентифицированы с помощью микробиологических методов как быстрорастущие и медленнорастущие бактерии. Клубеньковые бактерии, выделенные из влажной местности, где раньше выращивали рис были классифицированы Sinorhizobium fredii, а клубеньковые бактерии, выделенные с сухой местности были классифицированы как Bradyrhizobium japonicum. Настоящее исследование указывает на условия среды обитания, что растения сои могут вступать в симбиоз с ризобиальными бактериями; не только с Bradyrhizobium japonicum, но и с родами Rhizobium fredii, и образовывать на корнях клубеньки, фиксирующие атмосферный азот. Анализы почвы показали, что не существуют существенных различий между физическими и химическими свойствами, а также NPK-компоненты были в норме в двух регионах, где проводились эксперименты, различия, были только в географической местности. Растения, выращенные в почве с сырым климатом, с самым высоким содержанием воды, имели самые низкие корни, а у растений, почва которых было относительно сухой, наблюдали мало развитые боковые корни, поглощающие мало минералов и воды. Образованные клубеньки значительно отличались друг от друга. Среди изученных видов растений вполне вероятно, что клубеньки, помимо поставки органического N, делали растения более устойчивыми к разным природным стрессам. [2]. Результаты показали, что существует значительная разница в развитии корнеобразования между изучаемыми видами, что отражается на развитии корня. Выделенные клубеньковые бактерии в растениях, произрастающих в влажных регионах, являются очень привлекательными и перспектив­ными. Эти местные rhizobia могут характеризоваться широким диапазоном хозяев, которые делают эти бобовые экологически чистыми растениями.

Таким образом, выделенные ризобии из таких среды могут вступать в симбиозов с бобовыми растениями в экстремальных средах, в независи­мости от хозяйской специфичности растении и снабжать растении с атмосферным азотом для получения хорошего урожая.

Выводы

Данное исследование показало, образование азотфиксирующих клубеньков у растении сои существенно зависит от среды обитания. Клубеньковые бактерии рода Rhizobium fredii характеризовались высокой степенью образовывать клубеньки и фиксировать атмосферного азота в симбиозе с растениями сои.