Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Особенности азотфиксации в псевдоклубеньках у растений пшеницы

ВАК РФ 03.00.07, Микробиология

Автореферат диссертации по теме "Особенности азотфиксации в псевдоклубеньках у растений пшеницы"

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. М.В. ЛОМОНОСОВА ФАКУЛЬТЕТ ПОЧВОВЕДЕНИЯ

На правах рукописи

БИАБАНИ Аббас

ОСОБЕННОСТИ АЗОТФИКСАЦИИ В ПСЕВДОКЛУБЕНЬКАХ У РАСТЕНИЙ ПШЕНИЦЫ

Специальность 03.00.07 - микробиология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва-2004 г.

Работа выполнена на кафедре биологии почв факультета почвоведения Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова Научный руководитель: доктор биологических наук,

профессор М.М. Умаров Официальные оппоненты: доктор биологических наук,

профессор В.Т. Емцев; кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник, Е.С. Лобакова

Ведущее учреждение: Почвенный институт им. В.В. Докучаева

Защита состоится "19" октября 2004 г. в 15 час 30 мин в аудитории М-2 на заседании диссертационного совета К.501.001.05 при Московском государственном университете им. М. В. Ломоносова

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке факультета почвоведения МГУ.

Автореферат разослан "18" сентября 2004 г.

Приглашаем вас принять участие в обсуждении диссертации на заседании Диссертационного совета. Отзывы на автореферат в 2-х экземплярах просим направлять по адресу: 119992, Москва, ГСП-2, Ленинские горы, МГУ им. М. В. Ломоносова факультет почвоведения, Ученый совет.

Учёный секретарь Диссертационного совета, доктор биологических наук

Л.М.Полянская

Актуальность темы. Как известно, наиболее эффективным способом снабжения растений «биологическим азотом» является симбиотическая азотфиксация, которая характеризуется образованием особых органов - клубеньков на корнях и стеблях растений. В настоящее время существует несколько подходов распространения этого явления на небобовые растения (Gough et al., 1997; Bashan, 1998; Webster et al., 1998). Наиболее перспективным считается паранодуляция искусственное индуцирование корневых псевдоклубеньков (пара-, р-клубеньков) под действием различных нодулирующих агентов при одновременной инокуляции их диазотрофными бактериями (Nie et al., 1995; Глаголева и др., 1997).

Преимущество паранодуляции состоит в возможности формирования устойчивого взаимодействия «растение-диазотроф», не являющегося специфическим ни для одного из компонентов полученной системы, что открывает неограниченные возможности применения этого подхода для увеличения азотфиксирующей активности на корнях несимбиотрофных сельскохозяйственных культур с использованием широкого набора диазотрофных бактерий.

Цель работы - осуществить паранодуляцию корней растений пшеницы под действием абиогенного и биогенного агентов нодуляции и оценить её влияние на нитрогеназную активность интродуцированных микроорганизмов и на продуктивность опытных растений. Задачи исследования:

1. Выделить из серозёмных почв Ирана и Туркмении коллекцию бактерий, обладающих способностью синтезировать пектолитические ферменты и способных осуществлять нодуляцию корней растений пшеницы.

2. Получить из тех же почв коллекцию бактерий - азотфиксаторов для инокуляции опытных растений.

РОС. НАЦИОНАЛЬНА* ХННЛИОТЕКА

3. Отработать методику получения корневых р-клубеньков у растений озимой и яровой пшеницы под действием абиогенного и биогенного агентов нодуляции в модельных и вегетационных опытах.

4. Провести цитологические исследования полученных псевдоклубеньков с помощью световой, трансмиссионной и сканирующей электронной микроскопии.

5. Изучить нитрогеназную и денитрифицирующую активности на корнях опытных и контрольных растений пшеницы в модельных и вегетационных экспериментах.

6. Оценить влияние паранодуляции на продуктивность растений пшеницы.

Научная новизна работы. Впервые продемонстрировано образование новых морфологических структур - псевдоклубеньков на

корнях растений озимой и яровой пшеницы под действием биогенного нодулирующего агента и определены условия, способствующие нодуляции растений. Показано, что формирование муцигеля и компартментация в нём бактерий происходят только в зонах псевдоклубеньков. Выявлены особенности локализации интродуцированных бактерий в межклеточном пространстве и внутри клеток р-клубеньков, причем в последнем случае микроорганизмы располагались вдоль клеточных стенок растений, что существенно увеличивает паверхность их контакта. Активное функционирование интродуцированных бактерий выражалось в наличии внутри клеток р-клубеньков делящихся бактериальных клеток и бактерий, окруженных зонами лизиса, а также в повышении уровня их азотфиксации в опытных вариантах по сравнению с контролем. Показано положительное влияние паранодуляции на продуктивность растений пшеницы.

Практическая значимость. Результаты, полученные в ходе экспериментальной работы, позволяют утверждать о принципиальной возможности усиления растительно-микробного взаимодействия, при котором происходит улучшение роста и азотного питания растений, что подтверждается агрохимическими исследованиями. Материалы диссертации дают основание для рекомендации внедрения описанного в работе способа в сельскохозяйственную практику. В настоящее время теоретические выводы диссертации используются в курсах лекций на биологическом и почвенном факультетах МГУ и предложены для внедрения в микробиологических и агрохимических лабораториях.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 2 статьи и 2 тезисов.

Апробация работы. Результаты исследования были представлены на: XI Международном конгрессе по молекулярным растительно-микробным взаимодействиям (Ст.-Петербург, Россия, 2003); IV Международной иранско-российской конференции «Сельское хозяйство и природные ресурсы» (Шахрекорд, Иран, 2004).

Объем работы. Диссертация включает введение, обзор литературы, описание объектов и методов исследования, результаты экспериментов, выводы, заключение и список литературы. Материалы диссертации изложены на страницах машинописного текста,

содержат 20 рисунков, 5 таблиц. Список литературы включает источника, в том числе на иностранных языках.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Объектом исследования служили растения озимой (сорт "Памяти Федина") и яровой (сорт "Лада") пшеницы (ТгШоит авв^уит).

В качестве абиогенного агента нодуляции (ААН) использовали 2,4-дихлорфеноксиуксусную кислоту (2,4-Д), которая в высоких концентрациях является гербицидом, а в низких - гормоном роста растений.

В качестве биогенного агента нодуляции (БАН) использовали чистую культуру бактерий Bacillus polymyxa штамм 43, обладающую пектолитической и низкой нитрогеназной активностями (менее 0,3

выделенную из окультуренного типичного серозема Ирана, на котором возделывались зерновые культуры, в частности растения пшеницы.

Для усиления азотфиксации растения дополнительно инокулировали азотфиксирующими культурами бактерий: а) чистой культурой Bacillus polymyxa штамм 42 и б) природной смешанной культурой бактерий №24 (Arthrobacter sp.+ Xanthomonas sp.). Обе эти культуры обладали пектолитической и высокой нитрогеназной (около 1,5

активностями, и были выделены из типичного серозема Туркмении, формирующегося под разнотравно - осочково -мятликовой растительностью.

Получение коллекции бактерий обладающих пектолитической активностью осуществляли с использованием чашечного теста (Методы почвенной микробиологии и биохимии, 1991). Почвенную суспензию высевали на твердую питательную среду, содержащую пектин, с последующей заливкой поверхности агара 2%-ным раствором гексадецилтриметиламмоний бромида (цетавлона). По величине зон просветления, образующихся вокруг колоний микроорганизмов, отбирали бактерии, способные синтезировать пектолитические ферменты.

Получение коллекции диазотрофных бактерий. Выделение бактерий обладающих азотфиксирующей активностью осуществляли на

твердую питательную среду Федорова-Калининской (Методы .... 1991), не содержащую соединений азота. Уровень азотфиксации определяли ацетиленовым методом.

Цитологические исследования полученных псевдоклубеньков проводили с помощью световой ("Option"), трансмиссионной ("Jeol-100В") и сканирующей ("S-405A") электронной микроскопии. При фиксации р-клубеньков использовали метод Миллонига (Лобакова, Баупина, 1986). Контрастирование ультратонких срезов осуществляли с использованием ЭМ-цитрата свинца (Reynolds, 1963).

Активность азотфиксации в модельных и вегетационных опытах определяли ацетиленовым методом в модификации кафедры биологии почв МГУ (Методы ..., 1991) на газовом хроматографе CHROM-4-1 с пламенно-ионизационным детектором (длина колонки 2,2 м, диаметр 3 мм, наполнитель Spherosil + 10% №зРС>4, давление газа-носителя (Аг) -2,5 атм, давление водорода - 0,8 атм, давление воздуха - 0,4 атм).

Определение активности денитрификации в вегетационных опытах проводили по накоплению закиси азота (Методы .... 1991). Газы анализировали на газовом хроматографе Московского опытного завода "Хроматограф", модель 3700/4, длина колонки 2м, наполнитель "Полисорб-1", газ-носитель - гелий (Не).

Модельные опыты проводили на полужидкой минеральной среде Гельригеля без азота (Глаголева и др., 1994) в 9-ти вариантах: •'

1) растения без какой-либо обработки (контроль);

2) растения +ААН;

3)растения + БАН;

4) растения + смешанная азотфиксирующая культура №24;

5) растения + чистая азотфиксирующая культура, штамм 42;

6) растения + ААН + смешанная азотфиксирующая культура №24;

7) растения + ААН + чистая азотфиксирующая культура, штамм 42;

8) растения + БАН + смешанная азотфиксирующая культура №24;

9) растения + БАН + чистая азотфиксирующая культура, штамм 42.

Семена пшеницы стерилизовали концентрированной (33%) перекисью водорода в течение 20 мин при постоянном помешивании, тщательно промывали стерильной водопроводной водой, раскладывали на чашки Петри с агаризованной средой Федорова-Калининской (Глаголева и др., 1994) для проращивания и контроля их стерильности. Чашки с семенами инкубировали в термостате (28°С) в течение трех суток. В пробирки (объемом 60 мл), содержащие 15 мл стерильной полужидкой безазотной среды Гельригеля, помещали по одному стерильному проростку пшеницы. В те же пробирки вводили по 0,5 мл суспензии азотфиксирующих или пектолитических бактерий в концентрации 108 кл/мл, в соответствии с вариантами опыта. Для приготовления суспензий БАН и азотфиксирующих культур использовали 4-х суточные культуры бактерий, выращенные в жидкой среде Федорова-Калининской. ААН использовали в концентрации 0,1 мкг/мл, при которой индуцировалось образование р-клубеньков, но не было угнетения развития растений.

Азотфиксирующую активность на корнях пшеницы определяли в динамике на 8, 10, 14 и 22 сутки роста растений по стандартной методике (Методы..., 1991) в 3-х кратной повторности.

Вегетационные опыты. Для вегетационных опытов были отобраны культуры, показавшие наилучшие результаты по азотфиксации в модельных экспериментах. Опыты проводили в 6-ти вариантах:

1) растения без какой-либо обработки (контроль);

2) растения + ААН;

3) растения + БАН;

4) растения + смешанная азотфиксирующая культура №24;

5) растения + ААН + смешанная азотфиксирующая культура №24;

6) растения + БАН + смешанная азотфиксирующая культура №24.

Для инокуляции использовали 4-х суточные бактериальные культуры, выращенные на жидкой среде Федорова - Калининской. Семена пшеницы перед посевом замачивали на 1 час в суспензии микроорганизмов и растворе ААН, в соответствии с вариантами опыта. Во время посева в почву дополнительно вносили бактериальные суспензии из расчета 67 мл на 2 кг почвы. Доза инокуляции микроорганизмами составила 108 кл/мл. Концентрация ААН равнялась 0,1 мкг/мл. Растения выращивали в вегетационных сосудах с 2 кг почвы на открытом воздухе в сетчатом павильоне кафедры агрохимии МГУ. В опыте использовали дерново-подзолистую почву, взятую из пахотного слоя опытного участка Учебно-опытного почвенно-зкологического центра факультета почвоведения МГУ (УО ПЭЦ) "Чашниково" (Мосховская область). Повторность опытов 5-ти кратная.

Определение общего и белкового азота проводили по методу Кьельдаля (Дурынина, Егоров, 1998).

Культуры бактерий определяли по «Определителю бактерий Берджи», т.1-2, М., Мир, 1997.

Статистическую обработку данных проводили стандартными методами.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

1. Получение коллекций культур бактерий, обладающих пектолитической и нитрогеназной активностями

Из окультуренного типичного серозема Ирана и Туркмении была выделена коллекция из 61 культуры бактерий, обладающих пектолитической активностью. Среди этих культур, по результатам модельных экспериментов, была отобрана одна, способная к образованию псевдоклубеньков на корнях растений пшеницы, которая была определена как Bacilluspolymyxa, штамм 43.

Из тех же почв были выделены 46 культур бактерий с высокой азотфиксирующей активностью. После исследования их нитрогеназной активности для дальнейших экспериментов были отобраны две культуры, показавшие наибольший уровень азотфиксации - чистая культура Bacillus polymyxa штамм 42 и смешанная азотфиксирующая культура №24 (Arthrobactersp. + Xanthomonas sp.), обладающие также пектолитической активностью.

Отобранные культуры в дальнейшем использовали в модельных и вегетационных экспериментах.

2. Получение псевдоклубеньков в модельныхопытах

Образование псевдоклубеньков на корнях растений пшеницы наблюдалось при обработке проростков как нодулирующими агентами, так и при инокуляции растений чистой и смешанной азотфиксирующими культурами, причём последний факт оказался неожиданным. Формирование псевдоклубеньков во всех вариантах происходило на 4 -5-е сутки после инокуляции. Полученные р-клубеньки представляли собой укороченные боковые корни размером примерно 1 мм в диаметре (рис. 1, 2). Наибольшая численность псевдоклубеньков была отмечена в варианте с использованием БАН (вариант 3) - около 10 р-клубеньков на одно растение, а наименьшая - в варианте с совместным применением БАН и азотфиксирующих культур (варианты 8 и 9) - примерно 5 р-

клубеньков на одно растение (рис. 3). Выявленные различия в количестве псевдоклубеньков, по-видимому, связаны с увеличением концентрации пектолитических ферментов, воздействующих на корни испытуемых растений (варианты 8 и 9), поскольку, как отмечалось ранее, используемые нами азотфиксирующие бактерии, также как и БАН, обладали пектолитической активностью.

■■ ЗММ ' .. Л

Рис. 1. Фрагмент корня озимой пшеницы с р-клубеньками, образованными под действием БАН

Рис. 2. Внешний вид псевдоклубеньков, образованных при совместном действии БАН и смешанной азотфиксирующей культуры № 24: этапы формирования

12

8 6

т 10

0 ^

л

X ф

ю §

1

О.

0

е4

а>

■у

1 2 о

Т

- 1 £ «'.¿а' ¡44";. V/

•X . * 1 ■ -

-

А. •Гч'-Л*:'. л.1 -5-1 ± ;

ушшж Ц

Варианты опыта

Рис. 3. Количество р-клубеньков на корнях растений пшеницы в модельном опыте (20-е сутки роста растений)

(цифрами по оси абсцисс показаны варианты опыта)

3. Особенности морфологического строения псевдоклубеньков, полученныхвмодельныхопытах

При изучении поверхности корней пшеницы с помощью сканирующего микроскопа на поверхности р-клубеньков было обнаружено большое количество муцигеля с погруженными в него клетками бактерий. Компартментация бактерий в слизистом матриксе, по-видимому, способствует увеличению азотфиксации интродуцированных микроорганизмов за счет создания микроаэробных условий. При этом было отмечено, что образование - слизистого матрикса на поверхности корней характерно только для зон псевдоклубеньков.

Важным критерием для оценки характера взаимодействия бактерий с растением является способ прикрепления микроорганизмов к растительным клеткам. В наших опытах наблюдалось прикрепление бактериальных клеток к клеткам корня или р-клубенька в основном боковой поверхностью, т.е. площадь их контакта с растением -максимальна.

Интересно также отметить, что в вариантах с использованием смешанной азотфиксирующей культуры № 24 наблюдалась селекция и преимущественное развитие на поверхности корней пшеницы бактериальных клеток, имеющих палочковидную форму, над единично встречающимися более крупными укороченными палочками. Более того, среди доминирующих форм бактерий встречались бактериальные клетки, имеющие V-форму, что является характерным признаком для коринеформных бактерий, входящих в состав используемой нами смешанной азотфиксирующей культуры.

Рис. 4. Фрагмент клетки псевдоклубенька с бактериями, локализованными в межклеточном пространстве (МП). Вариант 6

КС - клеточная стенка

Изучение ультратонких срезов псевдоклубеньков выявило локализацию бактерий как в межклеточном пространстве (рис. 4), так и

внутри клеток р-клубеньков (рис. 5). Интересно отметить, что микроорганизмы внутри клеток р-клубеньков располагались вдоль клеточной стенки растений. Кроме того, присутствие делящихся клеток бактерий подтверждает их активное функционирование внутри псевдоклубеньков (рис. 56).

Рис. 5. Фрагменты клеток псевдоклубенька с бактериями, локализованными внутри растительных клеток. Вариант 6 МП -

межклеточное пространство; КС - клеточная стенка

I

; . 1\

▼ж

Рис. 6. Фрагменты клеток псевдоклубенька с бактериями, окруженными зонами лизиса (ЗЛ): а - бактериальные клетки, погруженные в муцигель (Мг). Вариант 6 КС - клеточная стенка

Межклеточная и внутриклеточная локализация интродуцированных микроорганизмов предполагает выделение последними литических ферментов, способствующих их проникновению внутрь растительных клеток, что и подтверждается наличием внутри псевдоклубеньков бактерий, окруженных зонами лизиса (рис. 6).

Таким образом, электронно-микроскопические исследования позволяют утверждать о наличии тесного взаимодействия между корнями растений пшеницы и интродуцированными микроорганизмами.

4. Азотфиксирующая активность бактерий на корнях растений пшеницы в модельных опытах

Результаты изучения динамики азотфиксирующей активности на корнях растений пшеницы в модельном опыте представлены на рисунке 7. Как можно видеть, наибольшие значения нитрогеназной активности приходились на 14-е сутки роста растений. Её максимальный уровень был зарегистрирован для варианта 4: растение + смешанная азотфиксирующая культура №24.

Добавление нодулирующих агентов к бактериям-азотфиксаторам (варианты 6-8) или практически не влияло или существенно понижало уровень азотфиксации по сравнению с обычной инокуляцией растений (варианты 4,5).

Очевидно, что при совместном действии на растения так называемых "нодулирующих" бактерий-азотфиксаторов и агентов нодуляции (варианты 6-9) происходит обратный эффект. То есть, нитрогеназная активность не только не стимулируется, но и подавляется при обработке растений нодулирующими агентами. Как говорилось выше, подобный эффект наблюдался и при сравнении численности псевдоклубеньков (рис. 3). Из литературных данных известно

негативное влияние на растения высоких концентрации нодулирующих веществ, в частности, 2,4-Д (ТеИап, 7етап, 1993; БаЬгу в1 а!., 1997).

Рис. 7. Динамика азотфиксирующей активности на корнях растений озимой пшеницы в модельном опыте

Таким образом, из результатов модельных опытов следует, что воздействие на корни повышенных концентрации пектолитических ферментов является неблагоприятным для растения. Кроме того, из вышесказанного следует, что азотфиксирующая активность напрямую не зависит от интенсивности нодуляции растений.

5. Азотфиксирующая и денитрифицирующая активности бактерий на корнях растениях пшеницы в вегетационных

опытах

Для вегетационных опытов были отобраны азотфиксирующие культуры бактерий, показавшие наилучший результат по нитрогеназной активности в модельных экспериментах.

Образование псевдоклубеньков происходило, как и в модельных опытах, под действием как нодулирующих агентов, так и при инокуляции растений смешанной азотфиксирующей культурой №24. Псевдоклубеньки формировались примерно на 14-е сутки роста растений, что приблизительно на 9 суток позже, чем в модельных экспериментах.

На рисунке 8 представлены результаты изучения динамики азотфиксирующей активности на корнях растений яровой пшеницы в вегетационном опыте. Наибольшие значения нитрогеназной активности приходились на 31-е сутки роста растений. Её максимальный уровень, как и в модельном опыте, был зарегистрирован для варианта 4, что примерно в 3 раза превышает азотфиксирующую активность на корнях растений в контроле (вариант №1).

Результаты вегетационных опытов показали хорошую приживаемость, высокую нитрогеназную активность и стабильную нодулирующую способность смешанной азотфиксирующей культуры № 24 в условиях нестерильной почвы, что дает возможность говорить об ее универсальности для осуществления паранодуляции в целях повышения азотфиксирующей активности на корнях растений пшеницы.

Таким образом, результаты модельных и вегетационных опытов свидетельствуют о перспективности использования бактерий, обладающих пектолитической и высокой нитрогеназной активностями, для нодуляции растений. Кроме того, установлено негативное

воздействие на корни повышенных концентраций литических ферментов, в результате которого, по-видимому, и происходит снижение уровня азотфиксации на корнях растений пшеницы

24 31 38 45

Сутки роста растений

Варианты опыта: ПИ В2ПЗП405П6

Рис. 8. Динамика азотфиксирующей активности на корнях растений яровой пшеницы в условиях вегетационного опыта

Денитрифицирующая активность микроорганизмов на корнях растений пшеницы, выращенных в вегетационных и модельных опытах, оказалась низкой, так что её ролью в азотном балансе можно пренебречь

б. Влияние паранодуляции на продуктивность и качество растительной продукции

Окончательный вывод о положительном влиянии паранодуляции был сделан на основе количественной и качественной оценки урожая зелёной массы пшеницы выращенной в ходе вегетационных опытов. Как можно видеть на рисунке 9, в вариантах с обработкой проростков как БАН, так и смешанной азотфиксирующей культурой №24 (варианты № 3,4) продуктивность растений пшеницы увеличивалась примерно на 1316% по сравнению с неинокулированным и необработанным контролем (вариант № 1) Другие варианты опыта показали меньшие значения.

Хотя по содержанию общего и белкового азота варианты практически не различались (таблица 1), повышенная урожайность растений в вариантах 4 и 3 свидетельствует и об увеличении белка в расчете на единицу площади.

Рис.9. Влияние паранодуляции на урожай зелёной массы растений яровой пшеницы (%) (цифрами по оси абсцисс показаны варианты опыта)

Таблица 1

Содержание общего и белкового азота в зелёной массе пшеницы в вегетационном опыте

№ варианта Вариант обработки проростка Содержание общего азота, % Содержание белкового азота,% Содержание белка, %

1 Контроль 0,84 ±0,06 0,58 ±0,01 3,64 ±0,06

2 2,4-Д 0,88 ±0,08 0,59 ±0,05 3,68 ±0,29

3 Bacillus polymyxa 43 0,82 ±0,00 0,53 ±0,10 3,31 ± 0,06

4 Arthrobacter sp. + Xanthomonas sp. 0,88 ±0,03 0,63 ±0,03 3,93 ±0,19

5 (Xanthomonas sp. + Arthrobacter sp.) +2.4-Д 0,81 ±0,02 0,51± 0,04 3,17 ±0,27

6 (Xanthomonas sp. + Arthrobacter sp.)+ Bacillus polymyxa 43 0,90 ±0,05 0,61±0,13 4,31 ± 0,79

Заключение

Установлено, что образование р - клубеньков под влиянием БАН свойственно не только растениям рапса, (Ковальская, 2001) но и другим сельскохозяйственным культурам, в частности, озимой и яровой пшенице. Показано, что паранодуляция происходит по одному и тому же принципу у двух сортов пшеницы и характеризуется образованием тесной связи между клетками бактерий и клетками р-клубеньков. При этом интродуцированные бактерии сохраняют свою функциональную активность, находясь на поверхности и внутри р-клубеньков.

Доказана перспективность использования бактерий, обладающих пектолитической и высокой нитрогеназной активностями, для нодуляции растений.

Важным биотехнологическим следствием проделанной экспериментальной работы является возможность воспроизведения процесса образования псевдоклубеньков у различных сельскохозяйственных культур, что делает паранодуляцию универсальным способом улучшения азотного питания небобовых культурных растений, не способных в естественных условиях самостоятельно образовывать клубеньки, заселенные активными диазотрофами.

ВЫВОДЫ

1. Создана коллекция чистых и смешанных культур бактерий, способных индуцировать образование псевдоклубеньков на корнях растений пшеницы.

2. Отработаны условия получения р-клубеньков под действием абиогенного и биогенного агентов нодуляции в условиях модельных и вегетационных опытов на корнях растений озимой и яровой пшеницы.

3. Показано формирование тесной связи между корнями опытных растений и интродуцированными азотфиксирующими бактериями, что подтверждается:

а) формированием новых морфологических структур -псевдоклубеньков,

б) наличием компартментации бактерий в муцигеле,

в) специфическим прикреплением бактериальных клеток к клеточной стенке растений и локализацией клеток бактерий как в межклеточном пространстве, так и внутри клеток р-клубеньков.

3. Установлено, что азотфиксирующая активность напрямую не зависит от интенсивности нодуляции растений.

4. Доказано наличие функциональной активности интродуцированных бактерий в условиях псевдоклубеньков, что выражается в повышении уровня азотфиксации по сравнению с контролем и формированием зон лизиса содержимого растительных клеток и вокруг них. При компартментации бактериальных клеток в межклеточном пространстве и внутри клеток псевдоклубеньков наблюдалось деление клеток интродуцированных микроорганизмов.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Ковальская Н.Ю., Биабани А.Х., Умаров М.М. Особенности азотфиксирующей активности на корнях пшеницы при различных способах нодуляции растений в модельном опыте. \\ Вестник МГУ, сер.17, почвоведение, 2004, № 1, стр. 49-52.

2. Биабани А.Х., Ковальская Н.Ю., Умаров М.М. Новый биотехнологический подход к увеличению азотфиксирующей активности на корнях растений пшеницы в модельном опыте. \\ Научные труды Международного биотехнологического центра (МБЦ) МГУ (Отв. ред. СВ. Шестаков), Москва, 2003, стр. 64 - 68.

3. Biabani A.H., Kovalskaya N.Y., Umarov М.М. Bacterial nodulation of wheat plants. \\ Abs. of XI International Congress on Molecular Plant-Microbe Interactions, Saint - Petersburg, Russia, 2003, p. 340.

4. Biabani A.H., Kovalskaya N.Y., Umarov M.M. Biological nodulation and nitrogen fixation of spring wheat plant. \\ Abs. of IV International Iran and Russia Scientific Conference "Agriculture and Natural Resources", Shahrekord, Iran, 2004.

Подписано в печать 06.08.2004 Формат 60x88 1/16. Объем 1.75 п.л. Тираж 100 экз. Заказ № 127 Отпечатано в ООО «Соцветие красок» 119992 г.Москва, Ленинские горы, д.1 Главное здание МГУ, к. 102

»16626

Заключение Диссертация по теме "Микробиология", Биабани Аббас

1. Создана коллекция чистых и смешанных культур бактерий, способных индуцировать образование псевдоклубеньков на корнях растений пшеницы.2. Отработаны условия получения /7-клубеньков под действием абиогенного и биогенного агентов нодуляции в условиях модельных и вегетационных опытов на корнях растений озимой и яровой пшеницы.3. Показано формирование тесной связи между корнями опытных растений и интродуцированными азотфиксирующими бактериями, что подтверждается:

а) формированием новых морфологических структур - псевдоклубеньков,

б) наличием компартментации бактерий в муцигеле,

в) специфическим прикреплением бактериальных клеток к клеточной стенке растений и локализацией клеток бактерий как в межклеточном пространстве, так и внутри клеток ;7-клубеньков.3, Установлено, что азотфиксирующая активность напрямую не зависит от интенсивности нодуляции растений.4. Доказано наличие функциональной активности интродуцированных бактерий в условиях псевдоклубеньков, что выражается в повышении уровня азотфиксации по сравнению с контролем и формированием зон лизиса содержимого растительных клеток и вокруг них. При компартментации бактериальных клеток в межклеточном пространстве и внутри клеток псевдоклубеньков наблюдалось деление клеток интродуцированных микроорганизмов.