Optimization of the Search for Highly Efficient Nod-Ule Bacteria Strains for Inoculation of Legume Plants

Abstract

Высокоэффективные штаммы клубеньковых бактерий служат основой микроудобрений, используемых при выращивании бобовых растений. Применяя искусственную инокуляцию ризобиями, можно добиться значительного повышения урожайности этих культур. Самый распространенный способ поиска высокоэффективных штаммов указанных микроорганизмов -их выделение из клубеньков самих растений с последующей селекцией штаммов, наиболее эффективно влияющих на урожайность культуры. В настоящей работе нами были проанализированы бактерии, полученные из клубеньков, собранных на разных этапах развития растений трех видов бобовых -лядвенца рогатого (Lotus corniculatus L.), клевера гибридного (Trifolium hybridum L.), козлятника восточного (Galega orientalis Lam.). Показано, что каждое растение вступает в симбиоз только с одним определенным видом бактерии, но с большим числом его генетических вариантов, каждый из которых потенциально может обладать индивидуальными симбиотическими характеристиками. Наибольшее разнообразие штаммов было обнаружено в клубеньках клевера гибридного, а высокой однородностью характеризовались микросимбионты козлятника восточного. Было установлено, что в начале развития всех трех взятых в анализ видов растений клубеньки сформированы наиболее разнообразными штаммами ризобий, обладающими высоким разбросом значений азотфиксирующей активности: для микросимбионтов лядвенца рогатого -от 3,17 до 32,70 N2˛растение 1 ˛ч1 , для микросимбионтов козлятника восточного -от 10,08 до 30,75 N2˛растение 1 ˛ч1 , для микросимбионтов клевера гибридного -от 9,91 до 32,42 N2˛растение 1 ˛ч1 , и среди них чаще, чем в другие периоды, встречаются высокоэффективные штаммы. В середине же вегетационного периода бактерии, которые образуют клубеньки на корнях исследуемых бобовых растений, имеют относительно выравненные значения эффективности фиксации азота (для микросимбионтов лядвенца рогатого -от 6,35 до 19,13 N2˛растение 1 ˛ч1 , для микросимбионтов козлятника восточногоот 15,51 до 23,47 N2˛растение 1 ˛ч1 , для микросимбионтов клевера гибридного -от 11,61 до 20,53 N2˛растение 1 ˛ч1 ), и по величине эти показатели ниже максимальной активности, обнаруживаемой у штаммов в клубеньках в начале вегетации. В конце жизненного цикла клубеньки на корнях анализируемых растений сформированы микроорганизмами, которые с разной эффективностью фиксируют азот, но все же уступают по этому показателю наиболее активным «весенним» штаммам. Таким образом, мы полагаем, что поиск эффективных штаммов клубеньковых бактерий наиболее продуктивен на начальном этапе развития растения.