Бобово-ризобиальный симбиоз. Рубрика в журнале - Сельскохозяйственная биология
Статья научная
Растительно-микробные взаимоотношения, в частности бобово-ризобиальный симбиоз, играют одну из ключевых ролей в развитии сельского хозяйства. Особую значимость эта роль приобретает при создании устойчивого земледелия на арктических территориях России в экстремальных почвенно-климатических условиях. Изучение таксономического разнообразия арктических ризобий и их симбиотической активности в отношении различных видов бобовых растений позволяет определить хозяйскую специфичность штаммов и выявить наиболее эффективные азотфиксаторы, адаптированные к северным условиям. В настоящей работе впервые в условиях вегетационных опытов показана симбиотическая эффективность арктических штаммов Rhizobium beringeri P8/5-2, Rhizobium sp. 20-1/1, Mesorhizobium norvegicum 20/1-4 и Mesorhizobium sp. 9-4/1 и 25-2/1 на клубеньковых кормовых растениях Vicia sativa и V. cracca , а также на дикорастущих бобовых Hedysarum arcticum , Astragalus frigidus и Oxytropis adamsiana . Целью работы было изучение способности ранее селектированных арктических ризобиальных штаммов Rhizobium и Mesorhizobium из порядка Hyphomicrobiales формировать азотфиксирующий симбиоз с кормовыми викой посевной ( Vicia sativa L.) и викой мышиной ( V. cracca L.) и дикорастущими арктическими бобовыми копеечником арктическим ( Hedysarum arcticum B. Fedtsch) , астрагалом холодным ( Astragalus frigidus (L.) A. Gray) и остролодочником Адамса ( Oxytropis adamsiana (Trautv.) Jurtzev) в условиях вегетационного опыта по кросс-нодуляции. Работу проводили в лаборатории ФГБНУ ВНИИСХМ (г. Санкт-Петербург) в 2024 году. Семена дикорастущих популяций бобовых растений V. cracca , H. arcticum , O. adamsiana и A. frigidus были собраны на о. Самойловский и о. Тит-Ары в 2021 году. Семена кормовой раннеспелой вики посевной (яровой) сорта Приобская 25 были приобретены у агрофирмы «Аэлита» (Россия). Штаммы Rhizobium beringeri P8/5-2 (RCAM06326), Rhizobium sp. 20-1/1 (RCAM05664), Mesorhizobium norvegicum 20/1-4 (RCAM05519), Meso-rhizobium sp. 9-4/1 (RCAM06350) и 25-2/1 (RCAM06353) были предоставлены Сетевой биоресурсной коллекцией в области генетических технологий для сельского хозяйства (ФГБНУ ВНИИСХМ, г. Санкт-Петербург). Они были выделены из клубеньков арктических бобовых Lat-hyrus pratensis , V. cracca , H. arcticum , A. frigidus и O. taimyrensis . Растения V. sativa и V. cracca культивировали в пластиковых контейнерах объемом 2 л, содержащих 2 кг стерильного песка. Растения H. arcticum, O. adamsiana и A. frigidus выращивали в пластиковых стаканах объемом 200 мл, содержащих 300 г стерильного песка. Контейнеры, содержащие по 7-8 проростков, и стаканы с 3 проростками, инокулировали суспензиями индивидуальных штаммов в количестве 106 клеток на сосуд. Положительным контролем для Vicia служил коммерческий штамм R. leguminosarum bv. viciae RCAM0626. Неинокулированные растения были использованы в качестве отрицательного контроля. Растения выращивали в климатической камере MLR-352H («PHCbi», Япония). После окончания культивирования сырую биомассу побегов и корней взвешивали и считали число образовавшихся клубеньков. Азотфиксирующую активность клубеньков определяли ацетиленовым методом с помощью газового хроматографа GC-2014 («Shimadzu», Япония). Показана способность штамма R. beringeri P8/5-2 образовывать эффективный симбиоз с кормовыми бобовыми V. sativa и V. cracca , а после инокуляции дикорастущих арктических видов A. frigidus , O. adamsiana и H. arcticum , несмотря на отсутствие клубеньков, этот штамм приводил к достоверно более высоким значениям общей сырой массы растений в сравнении с отрицательным контролем. Штамм M. norvegicum 20/1-4 образовал эффективный симбиоз с H. arcticum , O. adamsiana и A. frigidus , однако после инокуляции этих видов бобовых штаммом Mesorhizobium sp. 9-4/1 симбиоз был наиболее эффективным. Так, прибавка общей массы растений A. frigidus составила от 13 до 37 %, O. adamsiana - от 32 до 174 %, тогда как H. arcticum - от 48 до 72 % в сравнении с остальными вариантами. При инокуляции растения-хозяина V. cracca штаммом Rhizobium sp. 20-1/1 симбиоз был эффективным, показав более высокие значения общей биомассы (прибавка составила 39 %), числа клубеньков и азотфиксирующей активности по сравнению с коммерческим штаммом R. leguminosarum bv. viciae RCAM0626. Таким образом, арктические штаммы Rhizobium sp. 20-1/1 и Mesorhizobium sp. 9-4/1 перспективны для дальнейших испытаний в условиях полевых опытов с целью создания на их основе высокоэффективных микробных препаратов для использования в северных регионах России при возделывании кормового бобового растения V. cracca и дикорастущих пастбищных бобовых, представителей родов Hedysarum , Оxytropis и Astragalus , как компонентов высокопродуктивных многолетних пастбищных и сенокосных сеяных лугов.
Бесплатно
Статья научная
Эспарцет песчаный Onobrychis arenaria (Kit.) DC. представляет особый интерес как перспективная кормовая культура для возделывания в северных регионах России благодаря своей зимостойкости, высоким кормовым качествам и способности к азотфиксации через симбиоз с ризобиальными бактериями. Эспарцет способен формировать эффективный симбиоз с широким кругом ризобий, что делает его уникальным объектом для изучения растительно-микробных взаимодействий. В настоящей работе впервые выявлена значительная вариабельность симбиотической эффективности штаммов рода Mesorhizobium , выделенных из дикорастущих бобовых в различных географических регионах, при формировании азотфиксирующего симбиоза с эспарцетом песчаным ( Onobrychis arenaria (Kit.) DC). Установлено, что штаммы северного происхождения демонстрируют повышенную азотфиксирующую активность и положительное влияние на рост растений в микровегетационных условиях. Полученные результаты позволяют рекомендовать ряд штаммов в качестве перспективных инокулянтов для возделывания эспарцета в экстремальных агроклиматических условиях северных регионов России. Нашей целью было изучение симбиотического потенциала штаммов Mesorhizobium , выделенных из дикорастущих бобовых ( Astragalus , Oxytropis , Hedysarum , Trifolium ) разного географического происхождения, формировать азотфиксирующий симбиоз с культурным бобовым эспарцетом песчаным Onobrychis arenaria (Kit.) DC. в условиях микровегетационного опыта для отбора наиболее перспективных ризобиальных изолятов. Работу проводили в ФГБНУ Всероссийский НИИ сельскохозяйственной микробиологии в 2025 году. Для проведения микровегетационного опыта использовали семена эспарцета песчаного и 19 коллекционных бактериальных штаммов рода Mesorhizobium . Штаммы Mesorhizobium , отобранные из Сетевой биоресурсной коллекции в области генетических технологий для сельского хозяйства (ФГБНУ ВНИИСХМ, г. Санкт-Петербург), были выделены из клубеньков различных видов дикорастущих бобовых Hedysarum , Astragalus , Oxytropis и Trifolium , произрастающих на Камчатке, в арктических и центральных регионах России, в центральной части УССР, а также из популяции культурного бобового O. arenaria (Алтай) и Onobrychis sp. (Армения). Семена проращивали на фильтровальной бумаге в стерильных чашках Петри при 25 °C в темноте в течение 4 сут. Проростки культивировали в стерильных пластиковых стаканах (1000 мл) с 70 г вермикулита. В каждый стакан, содержащий по 5 проростков, вносили суспензии индивидуальных бактериальных штаммов (106 клеток/мл) в объеме 10 мл. В качестве отрицательного контроля использовали неинокулированные растения. Культивирование растений осуществляли в климатической камере (MLR-352H, «PHCbi», Сингапур) при 18-23 °C в течение 30 сут. По завершении культивирования сырую биомассу взвешивали и подсчитывали образовавшиеся клубеньки. Азотфиксирующую активность клубеньков определяли ацетиленовым методом с использованием газового хроматографа GC-2014 («Shimadzu», Япония). Показана способность всех исследованных штаммов формировать клубеньки на корнях эспарцета, однако их симбиотическая эффективность значительно варьировала. Наибольшую азотфиксирующую активность продемонстрировали штаммы северного происхождения: Mesorhizobium sp. 650 (Камчатка), M. norvegicum 20/1-4 (Якутия) и Mesorhizobium sp. RCAM03942 (Таймыр), тогда как камчатский штамм Mesorhizobium sp. 708 достоверно (p function show_abstract() { $('#abstract1').hide(); $('#abstract2').show(); $('#abstract_expand').hide(); }
Бесплатно
