Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

ЭФФЕКТИВНОСТЬ БОБОВО-РИЗОБИАЛЬНОГО СИМБИОЗА ПРИ ГАММА-ОБЛУЧЕНИИ КЛУБЕНЬКОВЫХ БАКТЕРИЙ ВИДА RHIZOBIUM LEGURAINOSARUM

ВАК РФ 03.00.01, Радиобиология

Автореферат диссертации по теме "ЭФФЕКТИВНОСТЬ БОБОВО-РИЗОБИАЛЬНОГО СИМБИОЗА ПРИ ГАММА-ОБЛУЧЕНИИ КЛУБЕНЬКОВЫХ БАКТЕРИЙ ВИДА RHIZOBIUM LEGURAINOSARUM"

й-гтч

_ гослгропром ссср

всесоюзный научно-исследовательский институт

сельскохозяйственной радиологии

На правах рукописи

ГУСЕЙНОВ МАМЕД МУФТУ оглы

удк 577.391:635.8:576.851.155:631.847

ЭФФЕКТИВНОСТЬ БОБОВО-РИЗОБИАЛ ЬНОГО СИМБИОЗА ПРИ */ -ОБЛУЧЕНИИ КЛУБЕНЬКОВЫХ БАКТЕРИЙ ВИДА КЫгоЫит Ьеёит1по5агит

03.00.01 — радиобиология

АВТОРЕ* ЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Обнинск—Г987

^^^^ Работа выполнена в Институте биологической физики _ АНХССР. Л

0 Научны» руководитель:

-доктор биологических наук|нГм. Березина^

Научный консультант:

кандидат сельскохозяйственных наук |ю. С, Бородулин~|

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор Батыгин Н. Ф. — Агрофизический институт (г. Ленинград);

кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Моргунова Е. А. — Всесоюзный научно-исследовательский институт сельскохозяйственной радиологии (г. Обнинск).

Ведущая организация ■—. Украинская сельскохозяйственная академия (г. Киев),

Защита диссертации состоится "» 198<? года

ч «_» часов на заседании. специализированного Совета

К 120.81.01

при Всесоюзном научно-исследовательском институте сельскохозяйственной радиологии Госагропрома СССР по адресу: г. Москва, ул. Белинского, 4,

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Всесоюзного научно-исследовательского' Института сельскохозяйственной радиологии Госагропрома СССР.

Отзывы просьба направлять по адресу: 249020, Калужская обл., г. Обнинск, ВНИИСХР, спецсовет.

Автореферат разослан £3198-?-года.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат биологических наук

Н. И. САНЖАРОВА

ОНРАЯ 1АРАКГЕРКЯ !КА. РАБОТЫ

Актуальность .кррблешт. Основными направлениями экономичоско-го и социального развития СССР ва.1986-1990 годы и на период до 2000 года предусматривается интенсификация сельскохозяйственного производства. Особое внимание при этом удаляется производству зернобобовых культур, сбор которых К'концу ХП Пятяяеткя планируется довести до 18-20 мяц.топн. .

Необходимость увеличения продуктивности зернобобовых культур обусловлена острым дефицитом пшевого а кормового белка я чем, что биологический азот, фиксируемый бобовыми растениями в симбиозе с клубеньковыми бактериями, является важнейшим. средством обогащения почвы в повышеяичее плодородия (Прянишников, 1945; Мишустии, Шиль-някова,-I96S. 1973i Дорос пнекий, 1970;" Кретович, 1972; Трепачев, , 1976, i960).

Использование эначительныхколдчеста минеральных азотных -удобрений в условиях интенсивного ведения сельского хозяйства сопряжено со значительными трудностями энергетического, экологического и агрономического плана. В этихусловиях* особую актуальность приобретает поиск способов иятенсификации накопления и усвоения растениями биологмескогоазота. ,

Проблема накопления биологического азота сложна, многопланева а может быть решена исключительно путем повышения эффективности бо-бово-ризобаального евмбпоэа (Чундерова, I93I; Яиэнеаская, i960; Пальто, 1982; Старченков И. Др.,' 1984),

Перспективным путем повышения эффективности бобово-ризобяаль- ; ного симбиоза является использовалие ионизирующего излучения, которое калию широкое применение в растениеводства при предпосевном облучении семян в в радиационном мутагенезе (Батнгин, 1962, IDS0, IS62; Березина, 1965; Кузин, Каушанский, I&SI; Лалияскас, 1977, 1985). Однако сведения об эффективности радиационной стимуляции влубеньковше бактерий в бобово-ризобвальннх ассоциациях крайне ог-' раяачены и к моменту-начала работы возиодность практического использования данного метода оставалась совершенно неазученной.

Цель габотн. Изыскать возможности повышения эффект явности бо-

бово-р из о биального симбиоза у гороха путем отвдулядаи клубенькеацх

* *

Лмтпльиы нлучная 1и9дячте^а

Дс"1!»«

>:■ üZt^' XM "■"»Не bit. fc» W«*1

!■;', jf. A.

- г -

бактерий о помощь» гаьвла-йзлученвя. \

■ ■ -.'Задачи ис&деядвачид;'

I. Определение радиобиологических параметров нескольких ; штаммов клубеньковых бактерий в культу рал ышх условиях к'выбор

основного объекта дои изучения радиобиологических эффектов в сим-■ биоэе с растоиияма гороха, . -..-;'■■.

2.. Изучение зависимости эффективности бобово-риэ овального . симбиоза от фаза развития растения и дозы' облучения клубоньковых бактерий. ' ,

3. Установление доэ гамла-излучения, при которых радиобяоло- ■ гические эффекты проявлялись бы в макоималыюй степени;

4. Изучение особенностей формирования симЗиотичзского аппарата у гороха и определение размеров'еямбжтпеокий $иксацт( азо-

. та яра инокуляции семян облученными клубеньковыми бактериями. .

5. Вняонени* действия гамиа-облучения клубеньковых бактерий"-' на продуктивнооть самблотиче ской фякоакии, урожай и качество растений гороха в.полевых условиях. .•

6. Сравнение эффективности тамма-обдучения клубеньковых бактерий от способа инокуляции семян гороха .перед посевом.

Научидд иовианя. и практическая эяячямооть. Впервые проведено ; комплексное радиобиологическое - исследование клубеньковых бактерий , из рода Ю11соЪ1ив ' в показано« что действие гаша-из лучения в диапазоне доз _ 40-1000 Гр | существенно влияет на' эффективность бобо. во-рпзобналького симбиоза, изменяя сяиба отаческиэ.свойств с рпэобий и реакцаю растеяия-хозяпяа на няокуляцеа, облученным штаммом.. -

Установлено, что радиобиологическая; вффектн в системе бобово--рвзобгального симбвозаопредвляотея уровнем дозы гамла-обдучения клубеньковых бактерий и фазой развития растений гороха в онтогенезе. Стицулиру шде • дозы, гаьгла-облученкя клубеньковых бактерий усиливают процесс клубенькообразсвакия, что приводит к увеличению количества и массы клубеньков на одноИ растении, повышает содержание в ' них общего азота и .способствует накошрнию.гемосодергатего^белка —. . . - легоглобпна, Деврессяруши« дозы галга-язлучения снижают ссмбио- - . . ппескпе свойства кцубенькових'¡бактерий и эффективность бобово-ри- . эобааяьного симбиоза. • :

7 Впервые установлено, что радвостимуляцил симбиотпческих свойств клубеныеовкг йаятеряй сцоообствуеттксимаяьному про явленна биологического 'потенциала аз отонако пления у .растения-хозякна, - Размера си^иотической фиксации/азота растениями гороха путем ра~ диостиыуляцил шгубеньксвых бактерий могут бнть повышена в два раза. Усиление еимбиотическоЗ фиксации аз ¿та находят отраженна .в увеличении продуктивности растений, и повышении' качества урожая за счеткагалленая: полноценного белка, ^адностимуляцая клубеньковых . бактерий сопровождается увеличением количества легоглобика в пор- . ; вевых клубеньках. v "■■.'■'.*;. .

. Впервые показана целесообразность радиостимуляции клубеяъко-выг бактерий в целях' повышения эффективности нитрагина как средства бактеризацюг семян гороха перед посевом,. . . ,

Полученнно данные могут бить использованы: *. ■/.'■' - - при проведении доследований,' направленных на выяснение природы эффективности клубеньковых бактерий, пра изучении особенностей ' и признаков аффективных и неэффективны* штаммов, для расшифровки ' биохимических механизмов процесса фиксации молекулярного азота;

- яри изучении взаимоотноиювия клубеньковых бактерий n dodo-: вых. растений как частного случая обшебиологической' проблемы взаи- -ыэотноаения симбиоза и паразитизма;

- в исследованиях,'направленных на поиск выс^коикформатйшшх критериев эффективности штаммов я сшбяотическйх систем;

- ир» разработке мероприятий по повышению эффективности применения нитрагина, используемого для предпооевной бактеризации семян бобовых; ' .. ' 1 .'.

- в исследованиях so радиационному мутагенезу в целью увеличения выхода технологичных мутантов о хозяйствепно-ценшмп признаками, ■ ■■■;*"■ '"";*/'■.'.* .

Джюбаг^'я -работы. Основные результаты работы докладывались на научной конференции, посшшеикой 50-латиг Октябрьской револь-щш(Ваку, 1968), Всесоюзной конференции во применению изотопов в взлученай в сельсксм хозяйстве (Москва, 1968) а иа Всесоюзном совещании по применению новейших физико-технических методов в . сельском хозяйстве (Кишинев,' 1977). ■"'"*'■■ ■

ÇT^vK^yna vi рб*ем тиосертаггрн. Диссертация состоит аз ввела-. ния. аналитического обзора« описания (дат ер валов в методов исследо-валия, изложения получении* результатов, выводов, реяошвдациЯ производству и списка используемой литературы. Работа изложена на 1S2 страницах машинописного текста, включает 22 таблица в 10 рисуй-. ков. Список лпторатурн включает 159 отечестввнпых и 61 адостранншс _ наименований. < ■ -

. .■ условия, ошкга и метод* исследования . .

Объектом радиобиологической оценки в культуральных условиях служила клу<5еньковке бактерии гороха штаммов 234 а в 209 а клубеньковые бактерии лшнна штамма 359а. , .'

Выживаемость облученных я контрольных клубеньковых бактерий определяли методом разведения при посеве на агаризоваюше питательные среды. . . ■ . ,

Объектом исоледотгаяий в системе бобово-рпэобиалького симбиоза олужалл кдубеньковые бактерии вида ВЫ. е оЪ ium legumlao ваши (штамм 234а) и растения гороха вида Fieum eatirua L., сорта Капитал. ■'-;

Клубеньковые 'бактерии гороха выращивала в течение 3-4 суток на бобовом агаре с добавкой 2 % сахарозы и 0,5 % Haci ■. Клубеньковые Сактер1ш лзогашазырашвалд'5-6 суток на средв с маннитом. -

Частые культуры клубеньковых бактерий облучает. на установке I7ÏJ0C цеэием-137в интервале доз от 40 до 1000 Гр при мощности дозы 7,0 Гр/мшь Посла облучения клубеньковые бактерии вьдершшали . 2-3 суток в холодвльнике'при 0°С. •' * *.-

Приготовление почвенного нитрагина из облученных чистых куль-, тур проводила общепринятым методом. . ':. . ■

Вегетационные опыты проводила в -условиях.стеридьной почоы (Реше. Бернард, X9SS). Стерияыше семена гороха за 4 часа до посева инокулироваяи облученными чистыми культурами клубеньковых бактерия а нитрагином. В каядьгЗ сосуд'высевала по Ю семян, оставляя затем по S растеняВ; которые выращивали до уборкив фазуаеле-ншс бобов. - . '-'

Воспроизводимость вегетационных опытов Б-6 кратная. ' . Полевые-опыты проводили яадерново-подзолиотых среднеоуглл-

нястых почвах. Площадь каждой учтенной делящей.составляла 25 м2. Биологические измерения проводили-в фазы образования 5-6 настоя-[гас листьев,, бутонизации и цветения. •. ,

Отбор проб проводили в $азы бутонизации, цветения и зеленых бобов. Определяли количество клубеньков' на одном растении и сухую массу клубеньков, корней и'надэемной.чьоти растений.

Общий азот . определяли мыфометодом Кьельдаля; белковый азот -

- до Барнштейку. Небелковый азот рассчитывали по разнице ыезду об. дам и белковым азотов* Содержание белка в надземной массе апреле- -ляли путей умножения количества белкового азота на коэффициент . 6,25 (Олешков, 1976). Размеры симбаотической фиксации азота опре« делали т (Фадоров, Даоло, 1956; Трепачев, 1976). .-,■■-'

' ■ Легоглобан пэ клубеньков гороха выделяли адсорбционной хроматографией ыа окиси елюшния (Федоров. 1955) в количественно оценв-■вали спектрофотометряческй при 540 нм (Ливанова в Др., 1974). Вегетационные опыты проводила в,течение 4-х дет, полевые -

- 3-х лет. Результаты обрабатывала статистически (Доспехов, 1973).

РЕЗУЛаТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ■.'■'..

I. Радиобиологическая оценка некоторых ттамглов клубеньковых бактерий. " ' ■/

Выживаемость шташов гороха и лшива в бактериальных культурах и почвенном нитрагине цр и действии ш чистые культуры клубеньковых бактерий гамма-излучением в интервале доз 80-1000 Гр представлена в табл.1. 7 • —

Максимальные различия между штаммами люпина я гороха по вшси-ваемости чистых бактериальных культур выявлены при облучении кяу- -бенькгзьос бактерий дозой 1000 .Гр; у штамма лишка 359а сохранилось 3,4 % жизнеспособных клеток, у штамма гороха 234а - 0,3 %. для штамма гороха 209 эта доза была летальной. Следовательно, в варианте о дозой облучения.ЮОО Гр выявляется индивидуальная радиочувствительность штаммов в пределах вида разобий. Минимальные различия мезду штаммами гороха со выживаемости клеток наблдцаются в об-■ ласти низких доэовшс нагрузок.*

Пребывание облученных клеток в стерильной' почве положительно

Таблица I

Влияние доз галяиа-из лучения на выживаемость клуоеиьковьк бактерий Ц к контролю)

Цв : , Штанш клубеньковых бэктераа

Я г&р-; Чистые культуры ■ i_ Нитрагин_

209 ЗМа- : 359а : 209 "г '"¿34а 359а""

80 15,4+0,8 16,Х±Р,5 33,9+1,3. 24,7+1,2 25,S¿I,0 83,3+2,4

160 4,0+0,3 8,6+0,4 18,2+0,8 2I,I±P,7 16.8+1,1 76,7¿2,0

330 0,03+p,02 4,6+p,2 11,1+0,9 3,8+0,2 7.6*0,7 39,2*1,9

500 0 1,4+0,02 a.4ip.7 0,7*0,03 2,3+0,03 34,2+1,0

Ю00 o 0,3+0,03 3,4+0,3 0 ' 0,68+0,02

• 14,6+1,2

вл;шло на их размножение. .Однако восстановление жиэнеспособности облученных клеток 7 штаммов люпина я гороха протекало с различной . интенсивностью. ВоссталовптольнцП эффект зависел от,дозы'облучения чистых культур и индивидуальной решает штамма. Так, у штамма дшина 359а в вариаяте с дозой облучения 1000 Гр количество жиэнеспособяш: клеток в нитрагине возросло в 4,3 раза, у штамма гороха 234а - в 2,3 раза. "

По степени радиоуотойчивости изученные штаммы располагается в следующей порядке: штамм лютка 359а > штамм гороха 234а > . штамм гороха 209. ..

2, Формирование симбиотического аппарата в онтогенезе растения-хозяина при облучении клубеньковых бактерий...':

Д^зовне зависимости, эгГУЕективности <Ьбова-рпзобй?цьрого сто»-^иоз^. Критериями оценки эффективности бобово-рпзобиального симбиоза служили показатели рост свой активности фитосимбиовта, адекватно отражагша продуктивность основной функции симбиоза - азот-факсащда (Старченков в др., 1934), а именно: интенсивность роста главного стебля, нарастаяие сухой биомассы растений и накопление в них обпего азота. Лозовые заваоиьюстн этих показателей, полученные при инокулетав гороха облученными чисткмп культурами клубень-'

ковых бактерий, представлены на рис.1

о «о ио мв «ооово в> з№ тем «в хгя и» Доза гамха-излучемия, Гр -

' Рис.1. Интенсивность роста главного стебля (а), накопление сухой биомассы (б) и общего азота (в) у растений гороха при гамма-облучении.чистых культур клубеньковых бактерий. Фазы развития: I - 5-6 настоящих листьев П - бутонизация Ш - цветение ТУ - зеленые бобы .

• Из данных рис.1 видно, что максимальная стимуляция роста на-блвдается в период бутонизации-цветения при дозе 160 Гр, когда прирост стебля составил 10 и 14 см, накопление сухого вещества ISO а 122 %, а общего азота - 215 а 147 % по отношению к контролю в фазы бутонизации и цветения, соответственно. В вариантах о дозой IOOO Гр наблюдалось снижение всех показателей эффективности спмбио-! за.

Г фазу зеленых бобов в варианте с дозой 160 Гр масса сухого вещества растений составила 136 %, а общего азота - 185 % по отношению к контролю, Достоверные радаостицуляционные эффекты отмечены также в вариантах с дозой 320 Гр. Аналогичные закономерности установлены в опытах с инокуляцией семян почвенным нитрагином из облученных чистых культур.

В целом, для штамма гороха 234а выявляются трп зоны Сиологического действия гаша-рада един : зона от 80 до" 120 Гр с кеустойчи-

вой стимуляцией показателей эффективности в зона от 400 до 1000 Гр с депрессией показателей эффективности бобово-рвзобиальвого симбиоза, ■ -.■.'.' ■.

Симйиогаче^6 шйсгеУ,,оалуч<-!НКнх "ютбенькевнк; foKrepnft. Сшбиотпческие свойства облученкш; клубеньковых бактерий оценивали по образованию корневых клубеньков и юс симбиотической активности в онтогенезе растения-хозяина, Данные експериментов о.облучен- ' ными чистыми культурами,ризобай представлены в тайд.2. При этом количество общего азоте возросло соответственно фазам развития на - 14,2, 14,5 и II,в мг. ,■■"'■.'

Статистически достоверная стимуляция свмбиотячесхпх свойств клубеньковых бактерийИмела место в вариантах о дозой облучения 320 Гр- В вариантах с дозой 1000 гр, напротив, установлено угнетение процессов клубекькообраэоваяия; '.. ■■-,.-.'■

Нитрагикпзадпя сешн клубеньковыми бактериями, облученными ".' стииулируюЕЕми дозами ISO и ЗЭЭ Гр, несколько повышала, симбвоти-чеокле свойства, а в вариантах о дозой ЮОО Гр заметно сникала ' ингибиругаций эффект высокой дозе гэд/ма-издучения, '

.Таким образом,: эффект действия иояиэирушего.излучения проявляется к моменту активного функционирования свмбиотичеокого агшара- ■ та - фазам; бутонизации и-цветения. Биостицудяция симбиотических свойств под влиянием облучения ризобвй дозами 160 и 320 Гр сохраняется в фазу образования зеленых бобов, замедлкя,' яо-видиммф( . старение клубеньков, что крайне ватно для обеспечения растений . . дополнительным азотом и повышения эффективности бобово-ргзобиально-го симбиоза. • .*-'/ *

рзтянпе оббегая,¡к^бенькот»^ бактеттй ва о^таовштае лето-глобана. Известно j (Кретович, 1972), что наличие в клубеньках лето-. Глобина является важным биохимическим признаком эффективности штаммов риэобкЯ. Нами обнаружен», .что клубеяьхи растений гороха, инокуларованного облученным в дозах IG0 и 320 Гр штампом 234а, -имеют более розовый цвет, чем в контроле. В варианте с дозой 1000 Гр хлубеньхи имеот'белый цвет идя зеленоватый оттенок. Поскольку окраска клубеньков связана с содержанием.легоглобина, на,, рзс.2 представлены данные о влиянии возрастающих доз гаыиа-мзлу-. чения на, его количественные характеристики в различные фазы развития

: Сиыбиопгаеские свойства облученных

кцубеньковых бактерия гороха ♦ /,'„

Фаза развития растений : Доза :облучения гбактерай, : ^ :Катество: % к :клубеньков:конт-:яа одвои :ролю ¡растении : » » * » :мг сухой : % к :массы клу-:коят-:беньков на:ролю-¡одной рас-; : : тенки : :нг азота : % к :яа г сухоЙ:конт-: ¡пассы тлу^ролю - ¡бекысов : . • - • • • •

- * контроль 6$+2,4 ЕЮ. 24,6+3,26 100 36,5*2,9 КО ~

Бутонизация ' 160; 9312,I . 134,8 29,6+р,18 120,2 51,1+3,2 139,5 :

. 320 ■ 129,0 27,4^,23 III,7 46,2+2,5 130,6

юоо 53+2,0' ..'75,8 21,6+0, Ю 86,0 29,4+1,7 79,7

контроль 76+1,2 ЮО . 27,19 ЮО 40,^2,9 100-

'Цветение 160 ' Ю4+1,8 133,3 32,9+0,31 118,7 54,5+1,9. 136,2 :

320 101+0,9 129,5 30,4+0,39 109,4 ; 51,0+2,8 127,5 ,

2000 . ■■ 63+1,5 80,8 23,6+0,18 84,7 29,7+1,0 .74,3

контроль 57+2,6 : юо 20,0+0,18 100 - 33,8+1,6 100

Зеленые бобы 160 ' 79+2,1 ■ 138,6 22,7+р,15 113,4 45", 5+3,0.. 135,0

320 72+3,1 126,3 21,1+0,13 105,7 41,6+3,2 123,5

ЮОО 44+1,9 -77,2 16,5+0,26 62,3 24,0+0,8 71,3

Рис.2,- Содержание легоглобина в клубеньках гороха в зависимости от дозы облучения чистых культур клубеньковых бактерий., вази развития:

X _ 5-6настоящнх листьев П - бутонизация

■ Ш - претение IT - зеленые бобы

Дозц облучения:

I - контроль " . *

■ 2 - 160 1р . 3 -.320 II»

4 -.1000 Гр

Данные рис.2, показывают,, что облучение риэоОиЗ дозами 160 и .320 Гр стимулировало, а облучение дезой Ю00 Гр - угнетало образование легсглобика в клубеньках. Радиобиологические эффекты отчетливо проявляются в период бутонизациа-хшетеная, когда клубеньки наиболее интенсивно усваивают молекулярный азот атмосферы. Максимальная стимуляшя отмечена' в вариантах с доэоЯ 160 Гр, . когда накопление легогдабина составило -119, 132 я 120 % соответственно в. фазы бутонизации, цветения н зелеинх бобов, i " ,

. Таким образом, повышение ыаосы клубеньков - основного органа симбпотической: азотфаксацпа:- при-облучении ризобий стимулируюпщ-кидозами, находятеявпрямой зависимо ста о образованием в них ле-гогдобпла.. " - V ■ ■

' Вд^е обэтчртдя рртбе^коаиг брстериЯ р^ ур9робность рас-теняд к ct.H*BoTH4ecgoft ^икпттгн яэотя. Симбнотическув способность гороха, няокуллровагйгого облученные штаммом ризобий, оценивала, ira накопления сухого вещества;» общего азота в органах растений - надземной чаати и корнях. Даяние представление табл.3.

Как видно аз данншетабл.З, доза.облучения разобиЙХбО Гр, вцзивашая. шкоамальяуя- стимуляцию хчубенькообразовакия и макси- . шльное - накопление легоглобкна з клубеньках в онтогенезе растений: гороха, соответствуя? и :максимальное накошелив "сухой биомасс» и

Симбиотвческая способность растений гороха, ■ инокулировакпого облученными листав кулъ-. тураш клубеньковых бзхтерпй .

. * . Фаза ■ . ; ■' развитая : г Доза облучения бактерий, ;■ Гр : Надземная часть растении Корни

:масса сухого ; вещества, : г/сооуд - ; обпяй азот, : иг/сосуд ♦. * * пасса сухогс вогеэства, г/сосуд : обитай азот, :■«г/сосуд •

. контроль ' 5,01+0,52 114,5+12,0 1,94*0,20 38,0+10,1

Бутонизация 160 ■ ■ 8,77+0,63. 251,4117,4 3,40+р;43' 83,4+ 6,4

320 .7,51+0,43; . 201(0+18,3 2,20+0,31 64,4+ 8,3

ЮОО 3,34+0,66 . 66,0+13,7 *0,60^,05 11,9+ 9,0

. юнтроль . : 16,51+0,42 '414,1+27 ,0 3,0040,32 73,5+12,0

Цветение' , ■ .150 ; 19,304),91 ' 593,8*48,5 . 4,57+0,48 120,6+18,8

■ 320 17,8СЩ),60 . 488,5+34,1 . 4,12±р,30 106,2+10,4

ЮОО 12,81+р,73 ' 289,3^64,0 1.88+0,26 37,8+20,1

контроль 22,94+0,60 435,0+54,1 * 4,55+0,70 72,0+19,5

.-."■ Зеленые бобн 160 - 29,70+1,30 ' 764,6+77,0 7,66+1,15 172,5+22,7

320 ' ге,30+1,00 690,5+32,8 6,45+0,75 132,3+17,8 .

ИОО 21,55+0,45 ' * * ♦ 334,0+30,5 2,61+0,84 ' 40,6+ 8,9

общего азота надземной часть» растений а их корневой системой. Под влиянием облучения дозой 320 Гр таюке отмечался аффект повышенного накопления сухого вещества и общего азота надземными орга- . 'нами л корнями. В варианта с дозой 1000 Гр, напротив/отмечено сяшеиие этих' показателей к периоду бутонизации-цветения и уборки урояая в фазу зеленых бобов. Аналогичине,закономерности:установле-*. ны в опытах о инокуляцией гороха нитрагином, изготовленным из облученных чистюс культур клубеньковых бактерий..

В результате активации биосинтетичеокой деятельности растений гороха, инокулвровшшого ризобияш после облучения их дозами 160 и 320 Гр, в надземной часта растений л корнях заметно повышается процент азота. Из данных табл.4 следует, что биостэмуляция снабженческих; свойств гамма-облученных ризобий. приводит к усвленш функ-цнонщювания бобово-ряз о Зиальяой системы ухе яа ранних стадиях ■ формирования свмбиотического аппарата'с наибольшим проявлением радиобиологических эффектов в фазы бутонизации, цветения,. ■

Влияние гамма-облучения клубеньковых бактерий на свыбиотроф- .. ну» активность растения в полной мере проявляется при оценке размеров сямбиотичеокой фиксации молекулярного азота атмосфера. Из данных ?абл,$ следует; что биостимуляция клубеньковых бактерий в вариантах о дозами 1&) и 320 Гр существенно повышает размеры спм-биотЕческоЙ фиксации атмосферного азота растениями гороха. Так, в вариантах с дозой 160 Гр количество азота, фиксированного из атмосферы, составило по отношению к контролю 228 % (инокуляция гороха чистима бактериальными культурами) и 229 % (инокуляция гороха нитрагином), В вариантах с депр есснруице й дозой Ю00 Гр размеры сим-баотичоской фнксащщ бши ниже, чем з контроле, по-видимому, за счет утраты у части ризобий спмбиоткческих свойств и перехода их к паразитическому образу жизнедеятельности.

Повышение доли биологического.азота в общем его накоплении . . . ' ■ растениями при облучении ризобий стимулируютми дозами га\®ла-излу-ченпя сопровождалось повышением уровня, белка в надземной части растений (табл.6). Максимальное количество белка приходилось па фазу цветения, превысив - контроль в вариантах с дозами 160 и 320 Ир на 4,1 : и 2,4 соответственно.'. * . ■' '

■ Тайдвда 4

Содержание азота в органах растений гороха, икокулироваяного облученными чист«© культурами клубеньковых бактерий

Фаза : развития г * * Доза - ■ облучения бактерий, Общий азот.

надземная : часть растений : корни

Бутонизация контроль ; хео ■ '320 . 1000 2,2$+РД6 \ 2,8SWD,X0 2,68±0,21 ' ' 2,00+0,19 2,00*0,18 2,43+0,11 2,23üP,23 1,98*0,16

Цветение контроль .. reo : . 320 . гооо 2,51+0,03 * ' 3,I0±Q,I3 * *■ : 2,00+0,21 , 2,26+р,07 , 2,45+0,25 2,68+0,13 2,59+Р,22 2,ID¿p,3I V

Зеленые бобы контроль. 160 ': 320 . JOOO 1,00+0,09. 2,57+P,I6 : * •2,44+0,10 ■ •• 1,60+0,12 1,60+43,93 2,27+0,09 2,0sy),I6 ' *' • i,56+p,ie

■Таблица 5 .

.: Размеры спмбиотической фиксации азота атмосферы растениями гороха, зшокулкрованного облученными клубеньковыми бактериями

Способ í Доза

инокуляции . семян

,, Азот, иг/сосуд

Фиксировано азота из атмо-: , сферы

хобшем :контро-!ка*юк- : ли ; , :лекгл :

I : 2 ' 3 4 5 6 7 s

Чистые контроль 211,6 507,1 , 30,0 385,5 76,0 100

культуры ,; '160 211\ 6 937,1 Х59,5 885,0 95,0 228

клубеньковых320. 211,6 , 822,8 126,0 737,2 89,6 191

бактерий . 1000 2X1,6 374,6 -74,8 237,6 63.5 61,6

I 2 3 4 ' 5 6 ... 7 8

контроль 211,6 612,5 92,4 493,3 60,5 100

Нитрагин ^ 211,6 пео,2 163,1 1131,7 86,9 229

-211,6 1065,3 127,4 981,1 92,1 199 .

1000 2П.6 472.3 76,1 336,8 71,3 63

Таблица €

Влияние облучения клубеньковых бактерий на содержание балка в надземной массе растений

Лоза облучения бектерпй, : Содержание белка, %

: бутониэаднл: цветение ;'зеленые бобы

контроль 160. 320 • ' 1000 . 11,43*0,64 12,06+0,46 15,37+Р.ТЗ 16,Х2+р,32 13,90+^,48 14,43+0,21 9,50+0,31 ,10,43+0,38 9,68±0,22 .13,75+р,32 13,12+0,23 1 8,00+0,41

Симбкотнчеекая йвкешгая азота и урожайность говоха в нолевых

условиях гон иноктлжшн семян обл^ченянми клубеньковыми ¿яктепиямп

Продуктивность сямбштической фиксации азота при инокуляции семян гороха облученными чистили культурами клубеньковых -бактерий и нитрагином оценивали по интенсивности клубенькообразовалвя, накошю- . няю сухого вещества и легоглобина в клубеньках и общего азота в органах волевых растений гороха. -

Из рпс.З видно, что максимальная стимуляция продуктивностл симбиоза набйодается в варианте с дозой 160 Гр, Особенно отчетливо проявлялось положительное влияние инокуляции семян облученными ризобиямн-при использовании их в виде нитрагина. В этом случае мао-■са сухих клубеньков достигала 138, 146 а 127 % по отношения к контролю в фазы бутонизация, цветения и зеленых бобов, соответственно.. Нарастите массн-клубеньков крайно вшшо для повышения их спо-: - собности к увеличении молекулярного азота биологическим путем,. Это .

Фазы развития: I - бутонизация ■ ■. .

П - цветение ' •

Ш - золеные бобы

Дозн ойлученпя: • I - контроль . .

2 - IC0 Гр . ;'.

3 - 320 гр

: 4 - ЮОО Гр -V *.

подтверкдают данный табл.7 о повышенном количестве легоглобнна а клубеньках в вариантах с дозами 160 и 320 Гр. Снижение количества и массы клубеньков в вариантах с дозой 1000 Гр сопровоздалось .уменьшением количества легоглобика.

Стимуляция продуктивности■бобово-рпзобиальяой ассоциации выразилась такае в повышении накопления общего азота в органах полевое растении. Максимальные положительные'отклонения от контроля илелд место при дозе 160 ;Гр и в случае инокуляцнн нитрагином достигали 39, 30 а 44 % - для корней; 22, 17 в 23 % - для клубеньков; 24, 18 и 26 % - для надземной части растений в фазы бутонизации, цветения и зеленых бобов, соответственно. ....

Содержала© легоглобина в клубеньках гороха при инокуляция семян облученнши клубенько-. вымя бактериями

Инокуляция : Доза: семян {облучения:

:бактерий,:— : Гр : бутонизация

Содержание легоглобина,. 7Г сирой '

мг,

масс« клубеньков

цветение

:зеленые бобы

.Чистые культуры клубеньковых. бактерий

контроль 0,24+0,02 160 : 0,39+0,03 . 320 > . 0,29+0,02 ■ 1000 0,16+0,02

0,62+0,03' 0,17+0,02 ■ 0,82+р,05 0,24+0,01 0,71+0,04 - 0,20+0,01 0,43+р,0Г ; 0,12±р(01

Нитрагин

.контроль 0,28+0,02

■ 160 0,50+0,05

320 0,37+0 ,03 1000 , 0,2СЩЭ,02

0i7ttP,06 0,99+0,04 6,86ip,02 0,53+0,01

o.isyj.oi 0,28+0,03 0,2Э+р,01 0,14+0,02

" ' , ' Таблица 8 ' ц"

Урожай золеной маоси в зерна гороха при иноку-, ляции. семян облучешшма клубеньков шли бактериями

Способ : Доза , инокуля- {облучении : ния ' семян ■ :бакте-: рий, : Гр

Зеленая масса

Зерно

ц/га

% к контролю

ц/га

1 % к :контролю

Чистые ' контроль культуры- .160 клубенько- 320 в их банте- , Ю00 рий

233,6+12,4 286,2+ 8,3 . 263,6+ 7,1 201,2^10,1

КО 122,6 :п2,е ■ 86,1

13,2*0,6 14,8+0,8 I4,Ijp,2 10,7+1,3

100 П2.0 107,8 81,0

Нитрагин

контроль ■ ,160 320 1000 ■■■

246,7jt .6,7 3Q6.8tI2,I . 279,'3t 6,2 229, I±, 5,2

TOO-124,4 113,3 '92,В

13,9+0,5 15,8+0,7 X5,Oip(5 32.2+0,4

Ю0 113,6 107,9 77,6

Отличительной чертой полевых экспериментов явилось то,- что максимальные количества азота в акадизкрзеинх органах накапливались к фазе зеленых бобов, что положительно сказалось на уро:каЛностя гороха (табд.8). ' •

Максимальный выход зеленой массы и зерна установлен в опытах с дозой облучения ризоблй 160 Гр. В зависимости от способа инокуляции сбор зеленой массы увеличился на 22,6-24,4 %, зерна - на * 12,0-13,6 Растения опытных вариантов шали большее количество . бобов»

Увеличение количества азота обеспечила повышенный выход белка в урожае (табл.9>, который в варианте с дозой Х60 Гр более чем на 20 % превышал уровень контроля.. '

* : . . * Таблица 9

Содержание белка в зеленой массе гороха ■ при инокуляции семян облучеянш» клубень- " •■

,. ковц^т бактериями

Инокулядйя семян ' -

■Доза ■ облучения:-бактерий,: Гр ■ ■ :

: Виход белка

кг/га;

х% к контролю

Частые контроль . 696 + 74,0

культуры-. '160 • 851+ 22,Г

клубеньковых: 320 770 £17,3

" бактерий - ■ ' ■ 1000 - 511 % 27,8

ТОО 122,3 110,7 . 73,5

■. контроль 733 ±.34,4 .100

Натратив,: 160 90Э + 30,8 124,0

■ 320.. 823 20,1 * 112,3

■ юоо 553 ¿39,8 . 75,5

Таким образом, облучение клубеиькових бактерий шта№№ 234а -стимулирушима дозами гамма-излучения способствует в максимальной степени проявлению их би{логического потенциала аэот^пксациж и обеспечивает статистически достоверное л воспроизводимое в полевых условиях повышение продуктивности гороха в улучшение качества урожая ш содержанию белка.

выводы

\ I. . Изученные штамгщ Khiiobium при облучении в диапазоне доз 40-1000 Гр различались по вяхиваеиости клеток в культуральных условиях. ..;.-■. г.." ■

. Различия в выживаемости облучению: клеток обусловлены видовой принадлежность» штамма к шздивидуальяой радиочуветвителькосты> штамма в продолах вида.

■ Радиоустойчивость клубеньковых бактерий гороха п люшша соответствует ряду: штамм люпина 359а >. штамм гороха 234а >штамм ' гороха 209. '. ■'■;''' "'

2. Установлено, что стимулирующие дозы гамма-облучения клубеньковых бактерий гороха штам(ла 234а находятся в интервала доз 120-400 Гр. v.; \ ■■ . ;

3. Воздействие на клубеньковые бактерии отимулирующих доз : гамма-излучения 160 и 320 IV оказывает положительное влияние на ... формирование симбиотического аппарата в функциональную активность бобово-ризобиаяьной систем! в онтогенезе растений гороха.' ■.

. Радиостицуляциоянне .аффекты проявляются в виде усиления клу-беиькообраз ованая и роетовях' процессов ка всех изученных фазах . развития (бутонизация,"цветение и зеленые бобы) фи инокуляции гороха облучаннши чистыми культурами клубеньковых бактериЗк почвенный нитрагином, приготовленным из.облученных ризобий.

4 4. Стимуляция азотфшсспрующей система путем raw.ta-облучепая клубеньковых бактерий дозами 160 в 320 Гр повысила размеры симбио-тической фиксации азота растениями гороха в дьа раза,

5. Повышенное азотонекоплвние в вариантах с облучением клубеньковых бактерий стимулирующими дозами гамма-излуче ни я оказывает ;

■ положительное влияние, на урожайность растений гороха. Установлено увеличение количества бобов на одном растении ка 37,2-43,1 %, повышение массы бобов на 22,9-23,7 %. В.зависимости от способа вно- '. куляции семян облученными клубеныссвыми бактериями прибавка уро-' . пая зеленой массы составляла 22,6-24,4 ?, урожая зерна - 12,0-13,

6, Еяостимулящш клубеньковых бактерий улучшала кормову» ценность надземной массы растений гороха. Зеленая масса.растений на всех изученных фазах развития содержала повышенное количество бел: ка. Максимальный выход банка в .биокассе гороха в фазу зелены! бо-

бов достигал 155 кг о гектара при инокуляции семян ойлучегаШми чистыма культурами клубеньковых бактерий я 170 кг о гектара при пяокуляциа семян почвенным нитрагином из облученных ризобнй.*

7. По результатам вегетационных опытов и полевых испытаний оптимальной дозой облучения для' клубеньковых бактерий штамма 234а ; является доза 160 Гр, обеспечивающая максимальное статистически достоверное и воспроизводимое повышение эффективности'бобово-риэоба-. ального симбиоза по воем изученным показателям. .

6. Установлено, что биостлмуляцяя бобоао-риэобиального симбиоза с помощью гамма-рациаши повышает йфузктивность применения ' нитрагина в солевых условиях. Максимальное повышение составило Ю8 % по урожаю зеленой массы и 113,4 ? - по урожаи зерна при облучении клубеньковых бактерий оптимальной, дозой 160 Гр. .

■..'.. ПРЕЗЦЮГЕШМ ПРОИЗБОДЕШУ ' .-,* '. * : .

Результаты Многолетних вегетационных и полевых опнтов свидетельствуют . о том, что .установленная для штамма гороха 234а опти- . ■. мальвая доза отш^ляциа 160 Г)? обеспечивает. более интенсивное фор-щрование симбиотического аппарата клубеньков и усиливает их фунт -циональную деятельность,' направленную ва фиксацию молекулярного азота атмосферы. Вследствие; этого наиболее полно реализуется биологический потенциал азотонакопяения у растений гороха. Это приводит к увеличению содержания биологически 'фиксированного азота в надземной частя растений, клушей на корм,:я а корнях, остающихся в почве и обогашаших почву биологическим езотсм,

: Установленная закономерность представляет значительнцй практический интерес,' так как мэжет составить экспериментальную основу для разработки метода повышения эффективности бобово-ризобиального симбиоза путем .увеличения размеров биологической фиксации азота * бобовыми растениями. - ■ '■■''*'■ '■■','■''.■■--.

. Повышение размеров биологической, фиксации азота раотекшшп гороха увеличивает урожай этой ценной культуры и повышает выход ■белка, что крайне ватло -для'решения проблэш дефицита растительного белка. Обогащение почвы' еимбиотро$кш азотом крайне ваяно для рента- -кия экологических проблей, связанных с загрязнением почвы я продукции растениеводства токсичными продуктами распада минеральных азотных удобрений. ■,■ . ■ .

По теме диссертации опубликованы следупщие работы: '

1> Гусейнов Н.Ч.Печников К.В. 0 возможности повышения &зот£иксж-ции и урожая зеленой массы при инокуляции семян гороха облученными клубеньковыми бактериями. - В кн.: Материалы научн.конф,, поев. 50-летии Октябр.революции. Баку: иэд-во UCX Аз.ССР,,I96Q, ' с.33-34..

2. Хусейнов U.U., Кузин А.14., Березина U.M., Бородулина D.C. Влияние инокуляции семян гороха облученныии клубенькошлы бактериями на урожай зеленой массы и накопление азота. - В кн.: Всесооэ-пая научн.конф, по примем.изотопов и излучений в сельском хозяйстве, М.: иэд-во ВА(ДН/1Д,. 1966, с.66-67.

3. Куаин A.M., Гусейнов U.M., Бородуляна Ю^С., Березина И.У. Влияние инокуляции семга гороха нитрагином, изготовленным из Облу- . уенных клубеньковых бактерий, на урохай ееленой массы н его качество. - В кн.: Всесооэкая научн.конф. по примен.изотопов м излучений в сельском хозяйстве, Ы.: иэд-во ВАСХНИЗ, 1Э66,с. 109-110.

4. Хусейнов М.М.» Березина H.Mi, Бородуяина D.С.,Влияние инокуяя-дии семян гороха облученными бактериями на содержание логсглоби-на в клубеньках растений.В кн.: Иоде*. к прякл.биофизика с.-х.

'растенкй и применение новейших физ.-техн.методов в сельском хозяйстве. - Кишинев: изд-во ЮСИ им.М.В.Фрунзе, 1977, с.67.

5. Гусейнов U.U. Влияние инокуляции семян гамиа-облученными бактериями пь.1всш«1лоserum на рост,'развитие и продуктивность растений гороха. - И.;иэд-во ВЛШГИ, деп.ШЗЗЗ-В05,: 1985, 28 е.,

6. Гусейнов il.ll. Влияние инокуляции семян гороха гаима-обаученными бактериями Eh.leguffl.inocarum на фшееацио азота атмосферы И содер-

. *ание азотистых соединений. - U,: иэд-во ВИНИТИ,. деп.*6834-В85, I9Ü5, 26 с.

Подписано к печати 03. 12. 87. ФГ 16427.

_Заказ 1175. Тираж'100._

Типография АН Азерб. ССР

Бесплатно