Отбор солеустойчивых растений разных видов люцерны ( Medicago L.) и анализ их морфобиологических и симбиотрофных показателей
Автор: Румянцева М.Л., Степанова Г.В., Курчак О.Н., Онищук О.П., Мунтян В.С., Дзюбенко Е.А., Дзюбенко Н.И., Симаров Б.В.
Журнал: Сельскохозяйственная биология @agrobiology
Рубрика: Экологические основы безопасных агротехнологий
Статья в выпуске: 5 т.50, 2015 года.
Бесплатный доступ
Усиливающаяся деградация почв связана с истощением их плодородия в результате применения севооборота с внесением избыточного количества минеральных удобрений и химических средств защиты растений, а также в связи с повсеместно ухудшающимися природно-климатическими условиями и экологической обстановкой. Именно поэтому сельское хозяйство, основанное на экологически безопасных агротехнологиях, должно иметь абсолютный приоритет. Бобовые культуры фиксируют азот атмосферы в симбиозе с клубеньковыми бактериями и накапливают его в биомассе растений. Они служат уникальными предшественниками для выращивания зерновых, поскольку способствуют восстановлению плодородия почв за счет привнесения азота в биологически доступной форме. Создание пастбищ на основе бобовых трав благоприятствует восстановлению почв, выведенных из севооборота (например, опустыненных или засоленных). Поэтому разработка приемов создания продуктивных растительно-микробных систем, которые эффективны в неблагоприятных условиях, имеет огромное теоретическое и практическое значение. В задачи исследования входило выявление солеустойчивых форм люцерны ( Medicago L.), получение на их основе растений поколения I 1 методом принудительного самоопыления и анализ морфологических, биологических и симбиотических показателей в модельных опытах. Объектами изучения были 13 тетраплоидных и диплоидных сортов люцерны, в том числе сорта Солеустойчивая и Агния, которые испытывали при симбиотрофном питании (в симбиозе со штаммами Sinorhizobium meliloti ) или без инокуляции штаммами. Анализ симбиотической активности изученных сортов показал, что они высокоотзывчивы на инокуляцию тест-штаммом S. meliloti Rm2011 и могут формировать эффективные симбиозы в условиях засоления. Была оценена однородность географически различных сортов по накоплению сухого вещества (СВ) на фоне 75 мМ NaCl без инокуляции и 100 мМ NaCl с инокуляцией S. meliloti с привлечением коэффициента дисперсии (Д), что позволило установить, что показатель СВ у изучаемых сортов существенно изменялся только в случае симбиотрофного питания. По результатам анализа симбиотической активности в присутствии соли в микровегетационных опытах (Всероссийский НИИ сельскохозяйственной микробиологии - ВНИИСХМ) получены солеустойчивые формы у растений диплоидных видов М. caerulea и М. falcata, а также у тетраплоидного вида M. sativa L. сортов Солеустойчивая и Агния. Отобранные растения сортов Солеустойчивая и Агния выращивали далее в селекционно-тепличном комплексе (СТК) Всероссийского НИИ кормов им. В.Р. Вильямса. Проведенные 3-летние вегетационные испытания в СТК показали, что для солеустойчивых растений сортов Солеустойчивая и Агния характерна преимущественно сиреневая окраска цветов, более закрученная форма боба, сравнительно высокая ветвистость и кустистость, более поздний переход в период покоя. Из семян от испытуемых растений в микровегетационном опыте получили растения поколения I 1 (ВНИИСХМ). Растения I 1 анализировали по СВ, интенсивности роста надземной и подземной частей, по числу сформированных клубеньков в стандартных (бессолевые) условиях и при засолении. Установлено, что в поколения I 1 у обоих сортов растения однородны или достаточно однородны по СВ. В присутствии соли у сорта Солеустойчивая растения поколения I 1 успешно развивались без инокулянта (усредненная прибавка СВ составила 36,92 % относительно исходных растений), тогда как у сорта Агния прибавка СВ в I 1 была, наоборот, на 16,55 % ниже. У обоих сортов выявлена высокая специфичность взаимодействия растений I 1, контрастно различавшихся по солеустойчивости, оцениваемой по СВ, с симбиотически высокоэффективными штаммами CIAM1774 или Rm2011. Так, в условиях солевого стресса наибольшие значения СВ получены у сорта Солеустойчивая при инокуляции штаммом Rm2011 с солеустойчивостью, типовой для S. meliloti. Однако симбиотическая система на основе полученного нами солеустойчивого генотипа сорта Агния с сол
Клубеньковые бактерии, люцерна, эффективность симбиоза, солеустойчивость, длина корня и стебля, масса растений
Короткий адрес: https://sciup.org/142133631
IDR: 142133631 | DOI: 10.15389/agrobiology.2015.5.673rus
Список литературы Отбор солеустойчивых растений разных видов люцерны ( Medicago L.) и анализ их морфобиологических и симбиотрофных показателей
- Zahran H.H. Rhizobium-legume symbiosis and nitrogen fixation under severe conditions and in an arid climate. Microbiology Molecular Biology Review, 1999, 63(4): 968-989 ( ) DOI: 10.1007/BF00369391
- Писковацкий Ю.М., Ломова М.Г., Соложенцева Л.Ф., Ломов М.В. Селекция люцерны для многовидовых кормовых агрофитоценозов. В сб.: Многофункциональное адаптивное кормопроизводство. Вып. 5(53). М., 2015: 159-168.
- Умаров М.М., Кураков А.В., Степанов А.Л. Микробиологическая трансформация азота в почве. М., 2007 (ISBN 5-89118-315-7).
- Добровольский Г.В. Почвенные ресурсы Pоссии за 150 лет. Россия в окружающем мире (aналитический ежегодник). М., 2002: 1-16.
- Reynolds J.F, Smith D.M.S., Lambin E.F., Turner B.L., Mortimore M., Batterbury S.P.J., Walker B. Global desertification: building a Science for dryland development. Science, 2007, 316: 847-851 ( ) DOI: 10.1126/science.1131634
- Rattan L. Restoring soil quality to mitigate soil degradation. Sustainability, 2015, 7: 5875-5895 ( ) DOI: 10.3390/su7055875
- Swaraj K., Bishnoi N.R. Effect of salt stress on nodulation and nitrogen fixation in legumes. Indian J. Exp. Biol., 1999, 37(9): 843-848.
- Косолапов В.М., Костенко С.И., Пилипко С.В. Адаптивные сорта кормовых трав для экстремальных условий России. Достижения науки и техники АПК, 2013, 7: 71-73.
- Дзюбенко Н.И., Чапурин В.Ф., Бухтеева А.В., Сосков Ю.Д. Мобилизация и изучение многолетних кормовых культур в свете идей Н.И. Вавилова. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции (ВИР, СПб), 2007, 164: 153-163.
- Гасанов Г.Н., Усманов Р.З., Мусаев М.Р., Абасов М.М. Экологическое состояние и возможности фитомелиорации засоленных почв Западного Прикаспия. Юг России: экология, развитие, 2007, 1: 79-85.
- Методика эффективного освоения многовариантных технологий улучшения сенокосов и пастбищ в Северном природно-экономическом районе. М., 2015.
- Ибрагимова М.В., Румянцева М.Л., Онищук О.П., Белова В.В., Курчак О.Н., Андронов Е.Е., Дзюбенко Н.И., Симаров Б.В. Симбиоз клубеньковых бактерий Sinorhizobium meliloti с люцерной Medicago sativa в условиях засоления. Микробиология, 2006, 75(1): 94-100 ( ) DOI: 10.1134/S0026261706010140
- Tikhonovich I.A., Provorov N.A. Cooperation of plants and microorganisms: Getting closer to the genetic construction of sustainable agro-systems. Biotechnology Journal, 2007, 2(7): 833-848 ( ) DOI: 10.1002/biot.200700014
- Степанова Г.В. Селекция люцерны на повышение эффективности симбиотических взаимодействий. Т. 6. Уфа, 2008: 32-38.
- Gubry-Rangin C., Garcia M., Bena G. Partner choice in Medicago truncatula-Sinorhizobium symbiosis. Proceedings of Biological Science, 2010, 277(1690): 1947-1951 ( ) DOI: 10.1098/rspb.2009.2072
- Румянцева М.Л., Симаров Б.В., Онищук О.П., Андронов Е.Е., Чижевская Е.П., Белова В.С., Курчак О.Н. Биологическое разнообразие клубеньковых бактерий в экосистемах и агроценозах: теоретические основы и методы. СПб-Пушкин, 2011.
- Румянцева М.Л., Мунтян В.С. Клубеньковые бактерии Sinorhizobium meliloti: солеустойчивость и ее генетическая детерминированность. Микробиология, 2015, 84(3): 263-280 ( ) DOI: 10.7868/S0026365615030179
- Курчак О.Н., Проворов Н.А., Онищук О.П., Воробьев Н.И., Румянцева М.Л., Симаров Б.В. Воздействие солевого стресса на генетически полиморфную систему Sinorhizobium meliloti-Medicago truncatula. Генетика, 2014, 50(7): 777-786 ( ) DOI: 10.7868/S001667581406006X
- Методические указания по селекции многолетних трав. М., 1985.
- Лакин Г.Ф. Биометрия. М., 1980.
- Трухачева Н.В. Математическая статистика в медико-биологических исследованиях с применением пакета Statistica. М., 2012.
- Каталог районированных и перспективных сортов кормовых культур селекции Всероссийского научно-исследовательского института кормов имени В.Р. Вильямса. М., 2007.
- Степанова Г.В., Золотарев В.Н., Мунтян В.С., Румянцева М.Л. Отзывчивость нового сорта люцерны Агния на инокуляцию клубеньковыми бактериями. Адаптивное кормопроизводство, 2013, 3(15): 43-48 (http://www.adaptagro.ru).
- Тищенко Е.Д., Тищенко А.В., Нижеголенко В.М. О корреляции признаков у люцерны. Кормопроизводство, 2012, Ноябрь: 21-22.
- Онищук О.П., Воробьев Н.И., Проворов Н.А., Симаров Б.В. Симбиотическая активность ризобий люцерны (Sinorhizobium meliloti) с генетическими модификациями системы транспорта дикарбоновых кислот. Экологическая генетика, 2009, 7(2): 3-10.
- Mandon K., Osteras M., Boncompagni E., Trinchant J.C., Spennato G., Poggi M.C., Le Rudulier D. The Sinorhizobium meliloti glycine betaine biosynthetic genes (betlCBA) are induced by choline and highly expressed in bacteroids. Mol. Plant Microbe Interact., 2003, 16(8): 709-719 ( ) DOI: 10.1094/MPMI.2003.16.8.709