Симбиотическая эффективность ризобиальных штаммов Mesorhizobium spp. на эспарцете песчаном Onobrychis arenaria (Kit.) DC. в условиях микровегетационного опыта

Автор: Гуро П.В., Кузнецова И.Г., Сазанова А.Л., Сексте Э.А., Юзихин О.С., Тихомирова Н.Ю., Белимов А.А., Сафронова В.И., Карлов Д.С.

Журнал: Сельскохозяйственная биология @agrobiology

Рубрика: Бобово-ризобиальный симбиоз

Статья в выпуске: 5 т.60, 2025 года.

Бесплатный доступ

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(); }

Еще

Эспарцет песчаный, бобово-ризобиальный симбиоз

Короткий адрес: https://sciup.org/142247704

IDR: 142247704   |   УДК: 579.64:579.262:582.736   |   DOI: 10.15389/agrobiology.2025.5.887rus

Symbiotic efficiency of rhizobial Mesorhizobium spp. strains on Onobrychis arenaria (Kit.) DC. under conditions of a microvegetation experiment

Onobrychis arenaria (Kit.) DC. is of particular interest as a promising forage crop for cultivation in the northern regions of Russia due to its winter hardiness, high forage quality, and ability to fix nitrogen through symbiosis with rhizobial bacteria. Sainfoin is capable of forming effective symbiotic relationships with a wide range of rhizobia, making it a unique model for studying plant-microbe interactions. In this study, we for the first time revealed significant variability in the symbiotic efficiency of Mesorhizobium strains isolated from wild legumes across various geographic regions in forming nitrogen-fixing symbiosis with sand sainfoin ( Onobrychis arenaria) . It was established that strains of northern origin exhibited increased nitrogen-fixing activity and a positive effect on plant growth under microvegetation conditions. The results obtained allow us to recommend several strains as promising inoculants for sainfoin cultivation under the extreme agroclimatic conditions of northern Russia. The aim of this work was to study the symbiotic potential of Mesorhizobium strains isolated from wild legumes ( Astragalus, Oxytropis, Hedysarum, Trifolium ) of different geographic origins to form nitrogen-fixing symbiosis with the cultivated forage legume Onobrychis arenaria under microvegetation conditions, in order to select the most promising rhizobial isolates. The study was conducted at the All-Russian Research Institute of Agricultural Microbiology in 2025. For the microvegetation experiment, seeds of sand sainfoin and 19 collection bacterial strains of the genus Mesorhizobium were used. The Mesorhizobium strains, obtained from the Russian Collection of Agricultural Microorganisms (All-Russia Research Institute for Agricultural Microbiology, St. Petersburg), were isolated from nodules of various wild legumes ( Hedysarum, Astragalus, Oxytropis , and Trifolium ) growing in Kamchatka, Arctic and central regions of Russia, the central part of the Ukrainian SSR, as well as from populations of cultivated sainfoin ( O. arenaria , Altai) and Onobrychis sp. (Armenia). Seeds were germinated on filter paper in sterile Petri dishes at 25 °C in darkness for 4 days. Seedlings were grown in sterile plastic pots (1000 ml) containing 70 g of vermiculite. Each pot with 5 seedlings was inoculated with a 10 ml suspension of an individual bacterial strain (106 cells/ml). Non-inoculated plants served as negative controls. Plants were cultivated in a climate chamber (MLR-352H, PHCbi, Singapore) at 18-23 °C for 30 days. After cultivation, fresh biomass was weighed and the number of nodules was counted. Nitrogen-fixing activity of nodules was determined by the acetylene reduction assay using a GC-2014 gas chromatograph (Shimadzu, Japan). All tested strains were capable of forming nodules on sainfoin roots, but their symbiotic efficiency varied considerably. The highest nitrogen-fixing activity was demonstrated by strains of northern origin: Mesorhizobium sp. 650 (Kamchatka peninsula), M. norvegicum 20/1-4 (Yakutia), and Mesorhizobium sp. RCAM03942 (Taimyr peninsula), whereas the Kamchatka strain Mesorhizobium sp. 708 significantly (p function show_eabstract() { $('#eabstract1').hide(); $('#eabstract2').show(); $('#eabstract_expand').hide(); }

Еще