Mikrobiol. Z. 2021; 83(1):32-38.
doi: https://doi.org/10.15407/microbiolj83.01.032

Симбіотичні властивості Sinorhizobium meliloti та продукування етилену рослинами люцерни на ранніх етапах
формування симбіозу за різного водозабезпечення та обробки насіння лектином

Л.М. Михалків, С.Я. Коць, А.В. Жемойда, Т.А. Коць

Інститут фізіології рослин і генетики НАН України
вул. Васильківська, 31/17, Київ, 03022, Україна

Симбіотичні властивості бактерій суттєво впливають на ефективність симбіозу та урожайність рослин. Тому важливим та актуальним є вивчення особливостей взаємодії мікро- й макросимбіонтів, зокрема за стресових умов, і пошук шляхів підвищення продуктивності симбіотичних систем. Мета. Дослідження нодуляційної та азотфіксувальної активностей Sinorhizobium meliloti, а також продукування етилену рослинами люцерни на ранніх етапах формування симбіотичних систем за умов оптимального та недостатнього водозабезпечення і передпосівної обробки насіння лектином. Методи. Мікробіологічні (вирощування бактеріальної культури та проведення інокуляції насіння), фізіологічні (вегетаційний експеримент), біохімічні (визначення нітрогеназної активності та інтенсивності продукування етилену). У дослідженнях використано бульбочкові бактерії Sinorhizobium meliloti високоефективного штаму 441 та люцерну посівну Medicago sativa (L.) сорту Надєжда. Для приготування інокуляційної суспензії використано бактерії, що культивувалися на поживному середовищі 79 при 28ºС за стаціонарної фази росту. Кількість мікроорганізмів становила 10⁹ кл/мл. Рослини вирощували на піщаному субстраті з внесенням поживного середовища Гельрігеля, що містило 0,25 норми азоту. Посуху тривалістю 15 діб створювали, починаючи з 10 доби після появи сходів. Результати. На ранніх етапах формування симбіотичної системи люцерна ‒ S. meliloti виявлено зниження нодуляційної активності ризобій і активізацію продукування етилену за умов недостатнього водозабезпечення та передпосівної обробки насіння лектином. При цьому відзначено, що його використання стимулювало функціонування симбіотичного апарату за оптимального і недостатнього водозабезпечення. Таким чином, збільшення кількості продукованого рослинами етилену супроводжувалось інгібуванням нодуляційної активності ризобій за дії посухи і лектину, тоді як азотфіксувальна активність зменшувалась лише під впливом недостатнього водозабезпечення. Після поновлення поливу на фоні використання лектину відзначено збільшення маси бульбочок та азотфіксувальної активності, а також підвищення надземної маси рослин люцерни. Висновки. Результати представленої роботи можуть бути свідченням ролі етилену як негативного регулятора нодуляції за передпосівної обробки насіння люцерни лектином. Водночас звˊязок процесів продукування етилену та фіксації молекулярного азоту ризобіями в симбіозі з рослинами потребує подальшого детального вивчення. Виявлене після поновлення поливу підвищення показників ефективності симбіотичної системи, сформованої на фоні використання лектину, зокрема збільшення надземної маси люцерни до рівня рослин контрольного варіанту, що не зазнали впливу стресового фактору, показують, що передпосівна обробка насіння лектином сприяє ефективній взаємодії мікро- та макросимбіонтів, забезпечує формування симбіотичної системи, здатної до повноцінного відновлення після припинення дії водного стресу, і підтверджує перспективність подальших досліджень щодо використання лектинів для створення оптимальних щодо реалізації симбіотичного потенціалу ризобій умов і підвищення стійкості бобово-ризобіального симбіозу до дії несприятливих чинників.

Ключові слова: симбіоз, ризобії, люцерна, нодуляційна активність, азотфіксація, продукування етилену, лектин, водозабезпечення.

Повний текст (PDF, англ)