Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Факторы, определяющие узнавание партнёров с разными симбиотическими свойствами при формировании азотфиксирующих систем

ВАК РФ 03.00.12, Физиология и биохимия растений

Автореферат диссертации по теме "Факторы, определяющие узнавание партнёров с разными симбиотическими свойствами при формировании азотфиксирующих систем"

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ ІНСТИТУТ ФІЗІОЛОГІЇ РОСЛИН І ГЕНЕТИКИ

МЕЛЬНИКОВА Наталія Миколаївна

УДК: 581.1:577.1:631.461.5

ФАКТОРИ, ЩО ВИЗНАЧАЮТЬ РОЗПІЗНАВАННЯ ПАРТНЕРІВ З РІЗНИМИ СИМБІОТИЧНИМИ ВЛАСТИВОСТЯМИ ПРИ ФОРМУВАННІ АЗОТФІКСУВАЛЬНИХ СИСТЕМ

03.00.12 - фізіологія рослин

АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук

Київ - 1998

Робота виконана в Інституті фізіології рослин і генетики

НАН України

Науковий керівник - доктор біологічних наук професор Старчєнков Юхим Полікарпович Інститут фізіології рослин і генетики НАН України зав. відділом

Офіційні опоненти - доктор біологічних наук професор Антнпчук Адель Федорівна Інститут мікробіології і вірусології ім.Д.К.Заболотного НАН України провідний науковий співробітник

кандидат біологічних наук, старший науковий співробітник Погоріла Ніна Федорівна Київський університет ім. Тараса Шевченка старший науковий співробітник

Провідна установа - Національний аграрний університет, м. Київ

Захист відбудеться^/ травня 1998 р. о 10 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 50.09.01 при Інституті фізіології рослин і генетики НАН України за адресом: 252022, Київ - 22, вул. Ва-

сильківська 31/17

З дисертацією можна ознайомитись в бібліотеці Інституту фізіології рослин і генетики НАН України, Київ, вул. Васильківська 31/17

Автореферат розісланий " У<ї " Л 1998 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради

Актуальність теми.

Використання в сільському господарстві біологічного азоту, який ворюється шляхом фіксації його з атмосфери в процесі функціонуван-і бобово-ризобіального симбіозу, є надзвичайно важливим для України , в економічному, так і в екологічному аспекті.

Оскільки процес розпізнавання партнерів симбіозу, що грунтуєть-і на специфічній взаємодії лектинів бобових та полісахаридів (зок-¡ма ліпополісахаридів (ЛПС)) ризобій, визначає формування найбільш активних азотфіксувальних систем: дослідження цих факторів та їх

іцепторно-сигнальної ролі в утворенні бобово-ризобіального симбіозу іриятиме поглибленню уявлень про процеси розпізнавання як загаль-ібіологічного явища, а також матиме велике значення для створення ¡сокоефективних симбіотичних азотфіксувальних систем.

Зв”язок роботи з науковими програмами, планами, темами.

Дисертаційна робота виконувалася у відповідності з тематичними іанами відділу симбіотичної азотфіксації ( "Вивчення механізмів зіолого-генетичних процесів фіксації азоту з метою формування ви-ікопродуктивних азотфіксуючих систем бобових рослин"; "Дослідження юцесів взаємодії бульбочкових бактерій з бобовими рослинами з ме-ім максимальної реалізації азотфіксувального потенціалу симбіон-в").

Мета і задачі дослідження.

Метою досліджень було виявлення лектинів у безбульбочковій сої, :тановлення їх біохімічних та імунохімічних характеристик, вивчення :обливостей моносахаридного складу ЛПС бульбочкових бактерій ■adyrbizobium, а також з"ясування рецепторно-сигнальної ролі лекти-в бобових та полісахаридів Bradyrhizobium як факторів, що визначать розпізнавання партнерів симбіозу при формуванні та функціонуван-і симбіотичних азотфіксувальних систем.

У зв"язку з цим задачі дослідження полягали в наступному:

1. Визначення симбіотичних характеристик бульбочкових бактерій роду Bradyrhizobium.

2. Виявлення лектинів в корінні та насінні безбульбочкової сої.

3. Виділення лектинів безбульбочкової сої, а також лектинів

насіння звичайної сої та люпину.

4. Встановлення біохімічних особливостей та імунохімічної специфічності лектинів безбульбочкової сої, виділених з різню частин рослини.

5. Виділення екзополісахаридів і ліпополісахаридів бактерій роду ВгасІугЬігоЬіит та дослідження їх біохімічних особливостей.

6. Вивчення моносахаридного складу ліпополісахаридів повільно-ростучих бульбочкових бактерій.

7. Дослідження спорідненості полісахаридів ризобій, що мають різні симбіотичні властивості, з лектинами бобових.

8. Вивчення впливу лектинів сої та полісахаридів ВгасІугЬігоЬіш на формування симбіотичних азотфіксувальних систем.

Наукова новизна одержаних результатів.

В результаті проведених експериментів вперше виявлено гемаглю-тинуючі білки в насінні та корінні безбульбочкової сої, яка не здатна вступати в симбіоз з ризобіями. Були виділені ці білки та досліджені їх властивості. Встановлено, що лектини насіння і коріння безбульбочкової сої виявляють найбільшу специфічність до маніту, тоді як лектин звичайної сої є Б-галактозо- та Н-ацетил-Б-галактозамінс-пецифічним. Вони відрізняються між собою за активністю, субодиничню складом та вмістом амінокислот. Вперше було показано, що за моноса-харидним складом ліпополісахариди бульбочкових бактерій В. ]'аропісш відрізняються від ЛПС В. зр. (Ідіріпиз). Вперше застосовано непрямі метод визначення конкурентоздатної при вивченні симбіотичних характеристик штамів бульбочкових бактерій люпину. Дослідження лек-тин-вуглеводної спорідненості показало, що взаємодія ЛПС повільно-ростучих бульбочкових бактерій з лектинами люпину та сої є більї специфічною, ніж взаємодія екзополісахаридів (ЕПС). Вперше було показано, що лектин насіння сої, яка не утворює симбіотичні азотфіксу-вальні системи, не зв”язується з полісахаридами бульбочкових бактерій ВгабугЬігоЬіші. Встановлено, що лектин коріння безбульбочково сої виявляє значну супресорну дію на формування бобово-ризобіальног« симбіозу. Вивчення модуляторного впливу полісахаридів при утворенні симбіотичних азотф і ксуваль них систем показало, що він неоднозначнії і залежить від того, з якого штаму вони були одержані.

Практичне значення одержаних результатів.

з

Результати досліджень, які викладені в дисертаційній роботі, прпяють поглибленню уявлень про механізми розпізнавання при форму-анні симбіотичних азотфіксувальних систем і можуть бути використані ля розробки теорії бобово - ризобіального симбіозу. Вони також мо-уть бути теоретичною основою для цілеспрямованого добору пар симбі-нтів, які формують найбільш ефективні азотфіксувальні системи.

Особистий внесок здобувача.

Здобувач опрацювала необхідну наукову літературу, брала участь плануванні дослідів. Використовуючи матеріальну базу інституту, она самостійно виконала дисертаційні дослідження та проаналізувала держані результати. Вивчення конкурентоздатності бульбочкових бак-ерій проводилося спільно з к.б.н. Маліченко С.М. і к.б.н. Даценком .К.

Апробація результатів дисертації.

Матеріали дисертації були представлені на Міжнародній нараді Актуальні питання фізіології рослин в аспекті екологічних проблем країни" (Чернівці, 1995 р.), Міжнародній науково-практичній конфе-енції молодих вчених та спеціалістів (Чабани, 1996 р.), VI конфе-енції молодих вчених, присвяченій 50-й річниці з дня заснування нституту фізіології рослин і генетики (ІФРГ) НАН України (Київ, 996 р.), науковому семінарі ІФРГ НАН України.

Публікації.

Основні результати дисертації опубліковані в 3 статтях в науко-их журналах та 3 тезах конференцій.

Структура дисертації.

Дисертація викладена на 134 сторінках друкованого тексту , з тх 22 сторінки - 17 таблиць та 10 ілюстрацій. Дисертація складаться із вступу, п”яти розділів основної частини, висновків і списку ітератури. Бібліографія включає 207 джерел.

МАТЕРІАЛИ І НЕТОДИ ДОСЛІДЖЕНЬ

Об"єктами досліджень були виділені нами лектини люпину та сої, цатної до бульбочкоутворення (звичайна) і сої, що не формує бобо-)-ризобіальний симбіоз (безбульбочкова), а також комерційний соєвий

лектин. Крім того, в роботі використовували повільноростучі бульбочкові бактерії люпину - штами 3593,3718,400,191 та сої - штами 6346 і 631, який інфікує і сою, і люпин.

Лектини виділяли з коріння 4-денних проростків та насіння досліджуваних бобових рослин шляхом осадження ацетоном за методикой Сатсангі (Sattsangi, Sattsangi, 1985) в модифікації Кириченко (Кириченко, 1993) з наступним переосадженням сульфатом амонію і ліофільно висушували.

Гемаглютинуючу активність лектинів оцінювали за допомогою реакції гемаглютинації (РГА) і виражали в одиницях аглютинації (0А/50мкл), а вуглеводну специфічність визначали в реакції гальмування гемаглютинації (РГГА) (Луцик та ін., 1983) з 22-ною суспензієк курячих еритроцитів, використовуючи набір moho-, да- і трисахаридів.

Амінокислотний аналіз білків здійснювали на амінокислотному аналізаторі Т-399 ("Microtechna", Чехія). Електрофорез білків проводили за методикою Лемлі (Laemmli, 1970).

Для виділення полісахаридів бактеріальну культуру вирощували на манітно-дріжджовому агарі (Kurz, Larue,1975) протягом 9-10 діб при 26-28°,С.

ЕПС осаджували (NU^)/S0^ при 50%-му насиченні із супернатанту, одержаного після центрифугування суспензії мікробних клітин протягом ЗО хв. при 40 ООО об./хв. (Косенко та ін., 1989, Косенко, Захарова, 1982).

Поділення ЛПС проводили за методом Вестфаля (Westphal, Jann, 1965) 45%-ним годним розчином фенолу з відмитої від ЕПС сухої біомаси бактеріальних клітин .Очищення ЛПС здійснювали 2%-ним розчином цетавлону в 0,5 М NaCl та ультрацентрифугуванням (Косенко, Захарова, 1982), після чого їх ліофільно висушували.

Визначення вмісту білка в одержаних препаратах проводили за методикою Вітакера (Whitaker, Granm, 1980), вмісту вуглеводів - за допомогою реакції з фенолом та сірчаною кислотою (Косенко, Захарова, 1982). Кількість нуклеїнових кислот визначали за Спіріним (Спирин, 1958).

Дослідження моносахаридного складу ЛПС проводили методом тонкошарової хроматографії на силуфолових пластинках UV 254 (Kavalier, Чехія). Кислотний гідроліз препаратів ЛПС та хроматографічне розділення здійснювали за методикою Косенко (Косенко, Захарова, 1982). Для визначення оптимальних умов хроматографічного розділення та ідентифікації цукрів використовували методики Джерміна (Jermyn,

sherwood, 1949), Шталя (Шталь, 1965) та Косенко (Косенко, Захарова, 382). Хроматограмм проявляли прогріванням (Кейтс, 1975).

Визначення взаємодії лектинів і полісахаридів здійснювали за эпомогою РГГА (Луцик та ін., 1983), використовуючи концентрації по-ісахаридів 0,1 - 100 мкг/мл.

Модельні вегетаційні досліди проводили в піщаній культурі, в ку вносили суміш Гельрігеля (Гродзинский, Гродзинский, 1973), збід-ену на азот (0,2 норми). Визначали кількість бульбочок, утворених а коренях, їх азотфіксувальну активність (Hardy et al., 1968) та риріст надземної маси.

Конкурентну здатність бульбочкових бактерій люпину оцінювали вома методами: непрямим - за приростом сухої надземної маси рослин

ри інокуляції активним і неактивним штамом (Новикова, Васильева, 978) та прямим - резистентним (Доросинский, 1981) і виражали в X. тійкий до стрептоміцину в концентрації 1000 мкг/мл люпиновий штам

00 (висококонкурентоздатний, неактивний) одержували методом ступін-атої адаптації (Доросинский, 1981).

Статистичну обробку експериментальних даних здійснювали за Дос-єховим (Доспехов, 1985).

БІОХІМІЧНІ ТА ІНУНОХІМІЧНІ ОСОБЛИВОСТІ ЛЕКТИНІВ БЕЗБУЛЬБОЧКОВОЇ

СОЇ

В результаті проведених досліджень було виявлено, що препарати ілків, виділені з насіння та коріння 4-денних проростків рослин езбульбочкової сої, мають гемаглютинувчу активність відповідно 4 А та 2 ОА.

Низька активність лектину коріння безбульбочкової сої, на від-іну від багатьох бобових, у яких лектин коріння характеризується исокою гемаглютинуючом активністю (Маличенко и др., 1994), може буи однією з причин відсутності у цієї рослини симбіотичних властностей.

Електрофоретичний аналіз препаратів лектинів обох форм сої по-азав, що вони є в достатній мірі очищені і за субодиничним складом холі між собою . Лектин коріння безбульбочкової сої містить у 2 раи більшу вуглеводну частину порівняно з лектином насіння. Таке співвідношення характерне також і для лектинів звичайної сої.

Визначення вуглеводної специфічності лектинів безбульбочкової ої дало змогу встановити, що і лектин насіння, і лектин коріння

найбільш специфічні до маніту, в той час як лектин звичайної сої виявляє найбільшу спорідненість до ІІ-ацетил-В-галактозаміну та D-ra-лактози (Stacey et al., 1980).

Як свідчать результати амінокислотного аналізу, лектини безбульбочкової сої маніть такий же набір амінокислот, як і лектини звичайної сої. Показано, що лектини обох форм сої відзначаються підвищеною кількістю кислих амінокислот (аспарагінової та глутамінової). Проте вміст аспарагінової амінокислоти в лектині коріння звичайної сої в 1,5 рази вищий.

За співвідношенням груп амінокислот (оксиамінокислоти, ароматичні амінокислоти) лектини коріння звичайної і безбульбочкової сої подібні між собою, тоді як лектини насіння цих форм сої відрізняються (табл.1).

Найбільша різниця між лектинами коріння безбульбочкової та звичайної сої у кількості окремих амінокислот відзначається для проліну, вміст якого в лектині коріння безбульбочкової сої в 3 рази більший. За вмістом амінокислот лектин коріння безбульбочкової сої ближчий до лектинів звичайної сої, ніж до лектину насіння безбульбочкової сої.

Відмінність між лектинами насіння та коріння звичайної та безбульбочкової сої у кількісному складі окремих важливих амінокислот (оксиамінокислоти, тирозин, гістидин, фенілаланін), на нашу думку, визначає їх функціональні особливості, що може проявлятися у здатності чи нездатності бобових рослин до формування симбіозу з бульбочковими бактеріями.

БІОХІМІЧНІ ОСОБЛИВОСТІ ЛПС БУЛЬБОЧКОВИХ БАКТЕРІЙ BRADYRHIZOBIUM

В ході проведених експериментів досліджували ЛПС різних штамії бульбочкових бактерій з роду Bradyrhizobium, які відрізнялися мій собою за здатністю до інокуляції певної рослини-господаря - сої чи люпину, а також за симбіотичними характеристиками - конкуренте -здатністю, ефективністю, азотфіксувальною активністю ( табл.2).

Відносну конкурентну здатність бульбочкових бактерій люпину визначали непрямим методом за приростом надземної маси рослин пр* змішаній інокуляції активним і неактивним штамами. Найбільшою конку-рентоздатністю відзначалися штами 359а і 371а - відповідно 82% та 97%. Штам 631 виявився середньоконкурентоздатним - 63%, а штам 191 -слабоконкурентоздатним (35%).

Таблиця 1. Амінокислотний склад лектинів насіння сої, 7.

1 Г" 1 1 і Сорт сої І

| АМ1 НОпЛЛ І 1 1 1 І і 1 Київська 27 ■ І І Безбульбочкова | 1 ізолінія сорту ЛІ 1 1 1

і і | Асп | і і 10,1 1 1 І 11,2 | і і

1 І І Тре І 1 і 3,9 1 6,1 | 1 1

і 1 і Сер | 1 1 5,1 і ! І 6,9 ! і і

і 1 1 Глу | 1 1 12,7 І 13,7 1 і і

1 1 1 Про | і ( 3,7 § 1 І 5,9 І « і

1 І і Глі І і і 4,0 1 1 І 4,6 І і і

Г . . . 1 Ала | і і 3,0 І —І І 3,4 І і і

і І ! Вал | ! < 3,7 і 1 1 3,9 і і і

1 ї І Іле і 1 1 5,1 і І 1 4,2 і і і

1 і І Лей ! 1 1 7,2 1 І 1 5,9 І і і

1 1 1 Т>ф | і і 3,4 і 1 1 1,9 1 і і

і І Фен І 1 1 5,7 1 1 1 4,0 | і і

1 1 1 ГІС І і і 5,7 1 — —1 1 2,1 | і і

1 1 | Ліз | і і 6,2 1 1 1 5,8 І і і

І 1 1 Арг | і • 5,5 І 1 1 5,9 І і і

Аналогічні результати були одержані при визначенні конкурентоз-датності резистентним методом. Це свідчить про високу надійність методу визначення відносної конкурентоздатності бульбочкових бактерій люпину за приростом надземної маси сухих рослин при змішаній інокуляції активним і неактивним штамами.

Таблиця 2. Симбіотичні характеристики бульбочкових бактерій люпину та со ї

1 І Штам ] бактерій І | Симбіотичні властивості ■ і

і і | азотфіксувальна | | активність | конкурентоздат- 1 ність | і ефективність 1

| 359а 1 "" І | високоактивний | 1 висококонкурен- І високоефек- І

і і тоздатний | тивний )

| 371а і високоактивний | висококонкурен- 1 високоефек- 1

1 1 тоздатний | тивний 1

І 191 | слабоактивний | слабоконкурен- | середньо- 1

1 1 тоздатний | ефективний і

| 400 | неактивний | висококонкурен- | неефективний |

1 1 тоздатний |

і 631 1 середньоактивний| середньоконку- | середньо- 1

1 1 рентоздатний | ефективний 1

| 6346 | високоактивний | висококонкурен- і високоефек- І

1 1 тоздатний | тивний |

і і і ' ... і ■ ■ •

Визначення хімічного складу препаратів ЛПС досліджуваних штамів ризобій показало, що вміст у них білків, вуглеводів і нуклеїнових кислот коливається в межах - відповідно 0,9 - 6,0%, 40,0 - 87,5%,

2.0 - 4,0%. Препарати ЕПС цих же штамів містять 0,9 - 4,0% білків,

46.0 - 90,0% вуглеводів, 0,1 - 2,0% нуклеїнових кислот.

За моносахаридами складом ЛИС шести досліджуваних штамів ризобій дещо відрізняються між собою. Найбільш подібними виявилися високоактивні і висококонкурентоздатні люпинові штами 359а і 371а. Досить схожими один з одним були також ЛПС соєвих штамів 6346 та 631. ЛПС штаму 191 за вмістом виявлених цукрів займає проміжне положення

«ііж ліпополісахаридами активних люпинових і соєвих штамів. ЛПС же штаму 400 значно відрізняється від інших.

У своєму складі ЛПС усіх досліджуваних штамів містять глюко-замін, галактозу з глюкозою і арабінозу. Маноза, фукоза з рибозою та ^ідентифіковані цукри були виявлені у окремих з них.

РЕЦЕПТОРНО - СИГНАЛЬНА РОЛЬ ЛЕКТИНІВ БОБОВИХ ТА ПОЛІСАХАРИДІВ ПОВІЛЬНОРОСТУЧИХ БУЛЬБОЧКОВИХ БАКТЕРІЙ

Формування симбіотичних азотфіксувальних систем, які були б (датні фіксувати атмосферний азот, в значній мірі залежить від етапу юзпізнавання партнерів симбіозу, основою якого є специфічна ізаємодія лектинів бобових та полісахаридів ризобій (Линевич.1989).

Результати вивчення лектин-полісахаридної взаємодії показують, іо ЛПС і ЕПС бульбочкових бактерій ВгасІугІпгоЬіит можуть бути рецепторними молекулами мікросимбіонтів і беруть участь в процесах вста-гавлення контакту з лектинами бобових при формуванні бобово-ри-обіального симбіозу. Однак для ЛПС-лектиново'і взаємодії характерною : вища специфічність, порівняно з ЕПС-лектиновою (рис.1).

Крім того було показано, що лектини люпину і звичайної сої ідзначаються аналогічною рецепторною активністю, а ЛПС штаму 631, кий інфікує і сою, і люпин, при взаємодії з лектмном сої проявляє ебе як люпиновий отам, а з лектином люпину - як соєвий.

При дослідженні специфічності зв"язування полісахаридів повіль-оростучих симбіотичних азотфіксувальних бактерій з лектинами без-ульбочкової сої встановлено, що лектин насіння цієї форми сої не заємодіє з полісахаридами досліджуваних ризобій, в той час як її ореневий лектин виявляє дуже низький ступінь спорідненості до них, а винятком ЛПС штамів 631 і 6346 та ЕПС штамів 359а і 371а, які з им лектином не зв”язуються (рис.1).

Відомо, що крім рецепторної функції при встановленні бобово-ри-обіального симбіозу лектини бобових та полісахариди бульбочкових актерій відіграють значну роль як сигнальні молекули, які можуть пливати на ряд біохімічних і фізіологічних процесів, що обумовлюють армування і функціонування симбіотичних азотфіксувальних систем ^у,Мосіу, 1887,Косеїшо та інш.,1995).

РГГА,

X

50 і І

40 -І ЗО 20 10 Н

ЕПС

ЛЛС

ЕПС

ЛПС

1 2 3 4 5 6

12 3 4 5 6

123456 123456

Рис. 1. Ступінь комплементарності полісахаридів бульбочковн бактерій Bradyгhizobiuш до лектину звичайної сої (І) та лекти ну коріння безбульбочкової сої (II)

Штами бульбочкових бактерій люпину: 1-359а, 2-371а, 3-191, 4-41

Штами бульбочкових бактерій сої: 5-631, 6-6346

Результати дослідження модуляторного впливу полісахаридів ри зобій на азотфіксувадьну активність бульбочок, їх кількість та мас; надземної частини рослин свідчать про те, що він неоднозначний ; залежить від симбіотичних властивостей штаму-продуцента полісах» ридів та штаму-інокулянта, їх приналежності до того чи іншого вид; бульбочкових бактерій, а також від етапу розвитку симбіотичнії азотфіксувальних систем.

Встановлено, що низькі концентрації ЕПС та ЛПС досліджуванії штамів ризобій при попередній інкубації з ними проростків люпину за галом значно посилюють бульбочкоутворення в фазу бутонізації росли] (табл.З ), тоді як на початку формування бульбочок (10-й день роз витку рослин) стимулюючий ефект спостерігається найчастіше у випадк; з використанням ЕПС (табл.4).

При застосуванні для інокуляції бульбочкових бактерій високо

Таблиця 3. Вплив ЕПС та ЛПС бульбочкових бактерій ВгасіугЬігоЬіит на нодуляцію лкпину в фазу бутонізації рослин

Штам -іноку-лянт

Препарат полісахариду із штамів

Кількість бульбочок на коренях рослини при обробці препаратом

ЕПС

1 1 г | 359а | контроль | 19,00 + 0,58 19,00 + 0,58 |

| | 359а | 31,00 + 2,52 28,33 + 0,33 |

1 1 631 | 39,33 + 0,88 27,50 + 2,08 |

| | 6346 | 56,67 і 5,24 33,33 + 1,45 |

1 1 400 | і і і 52,33 + 0,33 25,00 + 1,15 | •

ЛПС

Таблиця 4. Вплив ЕПС та ЛПС бульбочкових бактерій ВгасІугІїігоЬіт на нодуляцію люпину (початок бульбочкоутворення)

І І | Штам -| | іноку-| ! лянт | І і 1 1 г Препарат | полісаха-( 1 Кількість бульбочок на коре- | нях рослини при обробці препаратом |

риду із г штамів 1 ЕПС і і І ЛПС і ■ І

Г ! | 359а | і і і і і і і і і і 1 контроль 1 359а | 631 | 6346 і 400 | • 8,67 + 0,49 12,00 + 1,02 21,00 + 1,47 13,83 + 1,14 7,33 + 0,80 1 1 | 8,67 + 0,49 1 | 12,25 ± 1,02 | І 11,80 + 0,80 | | 3,33 + 0,37 | | 3,25 + 0,15 І і і

онкурентноздатного неефективного люпинового штаму 400 кількість ульбочок на початку їх формування збільшувалась незалежно від типу икористаного полісахариду.

Вплив ЕПС та ЛПС на становлення бобово-ризобіального симбіозу ри аналогічній обробці ними коренів проростків сої відзначався у ільшості варіантів, або деяким пригніченням бульбочкоутворення, або

його показники були близькими до контрольних. Вивчення модуляторно: дії ЛПС бульбочкових бактерій штаму 6346 показало, що він загалої посилював нодуляцію сої як на початку бульбочкоутворення, так і ] фазу бутонізації рослин.

Ацетиленвідновлковальна активність (ДВА) зростала у випадку застосування для обробки проростків люпину ЛПС,крім ЛПС штаму 359а прі інокуляції бульбочковими бактеріями штаму 359а, а також, залежно ві; штаму - інокулянта, при використанні ЛПС штамів 400 і 6346 та ЕПІ штамів 400 і 359а.

Крім того, було показано, ідо полісахариди можуть впливати н< процеси росту і розвитку рослин.

Вивчення модуляторної дії лектинів безбульбочкової сої у випад ку модельної інокуляції ризобіями штаму 6346 дало змогу встановити що, порівняно з лектином її насіння, лектин коріння значно знижуї процеси формування і функціонування симбіотичних азотфіксувальни: систем (табл. 5).

Таблиця 5. Вплив лектинів сої на нітрогеназну активність та нодуляцію рослин сої Київська 27

1 г | Штам | Препарат 1“ г |Ацетилен- 1 І Кількість 1

І іноку-| лектину Івідновлю- 1 бульбочок І

| лянт 1 1 І 1 І 1 І 1 1 |вальна ак-| Ітивність, | }мкМ С2Н^/г| |бульбочок 1 1 1 на коренях] рослини І

1 1 1 і контроль 1 1 |38,82+1,37| 80,50+5,64!

І 1 лектин насіння 1 І

1 1 безбуль бочкової 1 1

1 1 сої 121,49+1,191 93,25+1,601

1 1 лектин насіння 1 1

| 6346 | сої сорту 1 1

І ! Київська 27 |20,31+1,21| 84,25+0,851

1 І лектин коріння 1 1

1 1 безбульбочкової 1 і

1 1 сої 1 9,42+0,55| 53,00+3,711

і і -і і і

висновки

1. Нездатність безбульбочкової сої вступати в симбіотичні і"язки з бульбочковими бактеріями не пов"язана з відсутністю в неї їктину: він міститься в насінні та корінні рослини.

2. За імунохімічнон специфічністю та вмістом амінокислот лекти-

і безбульбочкової сої відрізняються від лектинів звичайної сої. я-ановлено, що вони виявляють найбільшу специфічність до маніту.

3. Лектин коріння безбульбочкової сої відрізняється від лектину зсіння за активністю, вмістом амінокислот та субодиничним складом. )ім того, він відзначається слабкою здатністю взаємодіяти з поліса-зрндами повільноростучих бульбочкових бактерій, а також значним /пресорним впливом на формування симбіотичних азотфі ксувальних сис-гм.

4. Моносахаридний склад ліпополісахарндів клітинної стінки /льбочкових бактерій ВгабугЬігоЬіиш має міашітамові відмінності, які зв"язані з симбіотичними властивостями штамів.

5. Полісахариди повільноростучих бульбочкових бактерій виявлять спорідненість до лектинів бобових. При цьому взаємодія ЛПС з ектинами люпину та сої відзначається більшою специфічністю, □рівняно з ЕПС.

6. Полісахариди симбіотичних азотф і ксуваль них бактерій

гасІугІпгоЬіит є модуляторами процесу формування бобово - ризобіаль-ого симбіозу. При цьому дія полісахаридів залежить від їх штамової риналежності та виду рослини - господаря.

7. Доведена можливість використання непрямого методу визначення онкурентоздатності бульбочкових бактерій люпину за приростом маси ухих рослин при інокуляції активним і неактивним штамами.

Список опублікованих основних праць за темою дисертації.

1. Мельникова Н.М. Біохімічні особливості лектинів безбульбочкової сої // Укр.биохим.журн. - 1997. - Т.69,N5-6. - С.158-162.

2. Мельникова Н.М. Особливості амінокислотного складу лектищ

безбульбочкової сої // Укр.биохим.журн. - 1997. - Т.69,N5-6. ■

С.200-202.

3. Маліченко С.М., Даценко В.К., Мельникова Н.М. Визначенні конкурентоспроможності бульбочкових бактерій люпину при інокуляці: активним і неактивним штамами // Физиология и биохимия культ, растений. - 1998. - T.30.N1. - C.49-54.

4. Мельникова Н.М., Маліченко С.М. Препарати ліпополісахаридії позільноростучих ризобій та їх біохімічна характеристика // Актуальні проблеми фізіології рослин і генетики. Тези VI конфер. МОЛОДИ! вчених, присв. 50 річниці з дня заснування ІФРІГ НАН України, Київ, 9-11 жовтня 1996 p.. - Київ, 1996. - С.35-36.

5. Мельникова Н.М., Маліченко С.М., Старченков Ю.П. Значенні лектинів рослин і полісахаридів ризобій в формуванні активної симбіотичної азотфіксуючої системи // Актуальні питання фізіології рослин в аспекті екологічних проблем України. Тези міжнародної наради, Чернівці, 1995 p.. - Київ, 1995. - С.39.

Мельникова Н.М. Фактори, що визначають розпізнавання партнерії з різними симбіотичними властивостями при формуванні азотфіксуваль-них систем. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічюп наук за спеціальністю 03.00.12 - фізіологія рослин. - Інститут фізіології рослин та генетики НАН України, Київ, 1998.

Дисертацію присв”ячено проблемі розпізнавання партнерії симбіозу на початковому етапі формування симбіотичних азотфіксуваль-них систем. Досліджено біохімічні особливості лектинів бобових і полісахаридів повільноростучих бульбочкових бактерій як факторів, ще визначають розпізнавання мікро- та макросимбіонтів. Вивчена їх рецепторно-сигнальна роль в процесах становлення та функціонування бо-

ово-ризобіального симбіозу.

Ключові слова: лектиіт, бобові, полісахариди, бульбочкові бак-

ерії, розпізнавання, симбіотичні азотфіксувальні системи.

Мельникова H.H. Факторы, определяющие узнавание партнёров с азными симбиотическими свойствами при формировании азотфиксирующих истем. - Рукопись.

Дисертация на соискание степени кандидата биологических наук по пециальности 03.00.12 - физиология растений. - Институт физиологии астений и генетики НАН Украины, Киев, 1998.

Дисертация посвящена проблеме узнавания партнёров симбиоза на ачальном этапе формирования симбиотических азотфиксирующих систем, сследованы биохимические особенности лектинов бобовых и полисахари-ов медленнорастущих клубеньковых бактерий как факторов, определяю-их узнавание микро- и макросимбионтов. Изучена их рецепторно-сиг-альная роль в процесах становления и функционирования бобово-ризо-иального симбиоза.

Ключевые слова: лектины, бобовые, полисахариды, клубеньковые

актерии, узнавание, симбиотические азотфиксирующие системы.

Melnykova N.M. Factors determinating the recognition of artners with different symbiotic properties in the formation of itrogen fixing systems. - Manuscript. .

Thesis for Ph.D. degree by speciality 03.00.12 - Plant

hysiology. - Institute of Plant Physiology and Genetics, National cademy of Sciences of Ukraine, Kyiv,1998.

The dissertation is devoted to the problem of the recognition f symbiosis partners at the primary stage of the formation of ymbiotic nitrogen fixing systems. Biochemical peculiarities of egumes lectines and polysacharides of slowly growing nodule acteria as the factors that determine the recognition of micro- and acrosymbionts have been investigated. Their receptor signal role in he processes of making and functionating legumes rhizobial

symbiosis has been studied.

Key words: lectines, legumes, polysacharides, nodule bacteria

recognition, symbiotic nitrogen fixing systems.