Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

ПАБК и синтетические регуляторы роста как фактор повышения эффективности бобово-ризобиального симбиоза

ВАК РФ 03.00.07, Микробиология

Автореферат диссертации по теме "ПАБК и синтетические регуляторы роста как фактор повышения эффективности бобово-ризобиального симбиоза"

МОСКОВСКАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ имени К. А. ТИМИРЯЗЕВА

На правах рукописи

ВОЛОБУЕВА Ольга Гавриловна

ПАБК И СИНТЕТИЧЕСКИЕ РЕГУЛЯТОРЫ РОСТА КАК ФАКТОР ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ БОБОВО-РИЗОБИАЛЬНОГО

СИМБИОЗА

Специальность 03.00.07 — микробиология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

МОСКВА 1992

Работа выполнена на кафедре микробиологии Московской сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева, в лаборатории солеустойчивости и солевого обмена Института физиологии растений им. К. А. Тимирязева АН (г. Москва) и в лабораториях агрохимии и генетики научно-исследовательского института зернобобовых и крупяных культур (г. Орел).

Научный руководитель — доктор биологических наук, профессор В. К. Шильникова.

Официальные оппоненты — доктор биологических наук, профессор В. И. Кефели; кандидат биологических наук, ст. научный сотрудник Б. И. Голод.

Ведущее учреждение — Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова.

Защита состоится . ^ОЛ^^ъИ. _ _ . 1992 г. в «/

часов на заседании специализированного совета К 120.35.06 в Московской сельскохозяйственной академии имени К. А. Тимирязева по адресу: 127550, Москва, ул. Тимирязевская, 49. Ученый совет ТСХА.

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХА.

Автореферат разослан . . . 1992 г.

Ученый секретарь

специализированного совета -кандидат биологических на}

Л. В. Мосина

,—--

' • ГТ: -'Г1;«' •

> С У Д к I , ОЩЛЯ Х^РАКТШТСТЖА РАБОТЫ 6M5JT>iüi£;.

Актуальность. Многие исследователи (Ратнер, Доброхотова, 1956; Красильников, 1958; Благовещенский, Петроченно, 1959; Овчаров, 1964; Доросинский, 195?; Сабельникова, 1974, 1979) относят клубеньковые бактерии к биогенным стимуляторам, связывая их положительное влияние на растение не только со способностью фиксировать молекулярный азот и синтезировать аминокислоту, но и со способность® синтеза витаминов группы В и других биологически активных веществ,

В настоящее время более 100 регуляторов роста применяютел в мировом растениеводстве. В нашей стране используются приблизительно 40 регуляторов широкого спектра действия, несколько большее их число находится в стадии проверки (Муромцев с соавт., Г987). Природные и синтетические регуляторы роста в последнее время используются и для повышения активности бобово-ризобиаль-ного симбиоза. Их механизм, как системы гормонального контроля, дающий возможность сбалансированно регулировать развитие растений и обеспечивающий при правильной агротехнике наивысшую продуктивность симбиотических культур изучается достаточно эффективно (Кефели, Прусаксва, 1985). Вместе с тем внедрение регуляторов роста в практику сельского хозяйства, особенно синтетических» тормозится из-за отсутствия широких испытаний в-полевых условиях, невыясненности доз и сроков обработки семян в зависимости от сельскохозяйственных культур. В связи с этим изучение возможности повышения еимбиотичесиой эффективности бобовых культур три действии синтетических регуляторов роста представляет теоретический и практический интерес»

Цель и задаст исследований - выявление оптимальных доз синтетических (хлорхолинхлорида, кампозана, оксикарбама, тебепаса) регуляторов роста и природных (пара-ашнобензойиой кислоты; ПАБК) для обработки семян гороха и люпина и их характера влияния на клубеньковые бактерии и симбиотическую эффективность исследуемых растений. - . .

Научная новизна. Впервые выявлено влияние хлорходикхлорида» тебепаса, кампозана, оксикарбама и ПЛБК на симбиотическую эффективность гороха и люпина; установлены оптимальные концентрации ПАБК, хлорхолинхлорида и оксикарбама, способствующих развитию эффективного бобово-ризобиального симбиоза; выявлена сортовая реакция растений гороха на ПАБК и оксикарбам; на ультраструктурном уровне изучено влияние хлорхолинхлорида, оксикарба- • ма и ПАБК на формирование структур бактероидов растений гороха, сорт Норд.

Практическое значение. Полученные результаты могут быть Использованы при оптимизации азотного питания растений гороха и люпина. Показана целесообразность сочетания предпосевной обработки семян клубеньковыми бактериями и синтетическими регуляторами роста. Так, при инокуляция семян гороха, сорт Норд активным штаммом клубеньковых бактерий 250а и обработке оксякарба-моы и ПАВК на серой лесной почве можно получить урожаи в пределах 60 ц/га.

Апробация' •работы. Основные положения диссертации были докошены на конференции по симбиотической азотфиксации (Калуга, 19В9; 1990); конференции молодых ученых и специалистов ТСХА С^йсйва,'1991); республиканской научной конференции (Тернополь, научной конференции в Пущино-на-Оке в 1992 г.

Публикации. Основные результаты исследований представлены 'в 4 печатных работах.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов, содержит /ЯО стр. печатного текста, г7 рис., // табл. В списке литературы 271 наименования (из них ПО - зарубежные).

Автор выражает искреннюю признательность доц. каф, растениеводства ОСХИ, канд. биол. н. Г.П.Гурьвву, зав. лаб. агрохиши ВНИИЗБК (г. Орел), канд. биол. н. Л.Н.Гнитиевой, докт. биол. н. ст. науч. сотр. лаб. генетики ВНИИЗБК С.Н.Агарковой, ст. науч. сотр. лаб. солеустойчивости и солевого обмена Института физиологии растений АНР& (г. Москва) Г.Ф.Хайловой, научному руководители докт. биол. н., профессору В.К.Шильциковой и всем сотрудникам кафедры микробиологии ТСХА за ценную, помощь и консультации при выполнении данной работы.

" ' ■: ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

Исследования проводили в полевых й вегетационных опытах в ВШИЗШ (г. Орел) на текно-серой лесной почве. Агрохимическая характеристика почвы: рНС0Л< - 4,8; Нг - 5,31 мг/экв/ЮО г почвы, содержание гумуса 4,93л, содержание легкогидролиэуемого азота по Корнфилду 15,05 мг/100 г; Р20^ и К^О по Кирсанову -18,9 и 13,3 мг/100 г. Опыты с растениями гороха в водной культуре проводили в камере лаборатории солеустойчивости и солевого обмена Института физиологии растений им.. К.А.Тимирязева АН (г. Москва) на среде Ли (без азота), при 25°С, 6-часовом фотопериоде и освещении 3000 лк.

Использовали клубеньковые бактерии:<Л,€е^с<^Сп.сзинллг. штам ¿45 и £50 эф., а/?, штамм 610 эф.; семена го-

рсха поесйного {¡Я'ьит¡¿¿¿¿ч^"I.) сорт Ориентир, Вятич, Норд; ляпина узколистно:*) аг&мИ^йазсорт Тишр-1 (любезно предоставлена сотрудниками лаборатории генетики и селекции

• - 4 -

ВНШЗБК, г. Орел). ' '

Анализ ультраструктуры клубеньковой ткани растений гороха, сорт Норд (водная культура) проводили в фазу бутонизации - начала цветения. Клубеньки фиксировали по Карновскому (Сагпог^Ц^ 1967). Ультратонкие срезы,готовили на ультрамикротоме КВ-8800 (Швеция). Препараты просматривали в электронном микроскопе 1ЕМ -100СХ ("КО", Япония), при ускоряющем напряжении 80 кВ и инструментальном увеличении ЗОООООх.

В полевом и вегетационном опытах проводили биометрический анализ растений, учет количества и массы клубеньков, плададь дастьев, накопление надземной массы, определяли интенсивность транспирации листьев по Л.А.Иванову (Третьяков, 1990), содержание хлорофилла в листьях фотоколориметрическим методом (Викто- я ров, 1983), активность нитрогеназы ацетиленовым методом'на газовом хроматографе "Цвет-Юб" по методике В.П.Орлова с соавт. (1984). Урожайные данные математически обрабатывали методом дисперсионного анализа (Доспехов, 1979). .

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ.

Урожайность и симбиогическая активность растений гороха под действием регуляторов роста.

Результаты исследований динамики роста гороха в условиях ' вегетационного опита представлены на рис. 1-4. В фазу бутонизации (рис. I; 2) наблюдается тенденция увеличения надземной мае-, сц растений, семена которых обработаны хлорхолинхлоридам, окси-царбамом и ПАБК (0,005%), и увеличения длины растений во всех вариантах. В фазу налива плодов (рис. I; 2) увеличение надземной массы и длины растений отмечено в вариантах с обработкой се-шн оксикарбадом, хлорхолигаслоридом, ПАЕК (0,005!?), ПАЕК (0,25?).

Под действием ПАШ (0,05^ и 0,25$) в фазу бутонизации масса клубеньков (рис. 3) увеличивалась по сравнению с контролем; увеличение массы клубеньковой ткани отмечено в вариантах с обработкой туром и оксикарбамом, соответственно в эту фзэу в указанных вариантах происходило и увеличение нитрогеназной активности (рис. 4). В фазу налива плодов (рис. 3; 4) установлено тенденция увеличения массы клубеньков и симбиотической активности под действием всех используемых регуляторов, однако наивысшие показатели массы клубеньковой ткани и активности нитрогеназы отмечены при обработке семян оксикарбамом и .ПАБК (0,2Ь%).

Обработка, семян тебепасом и кямпозаном в полевых опытах задерживала прорастание на 3-4 дня, приводила к изреживампо посевов, замедлению темпов роста растений, уменьшению массы клубеньков, 1ИЗКОЙ нитрогеназной активности (по сравнению с контролем). Хлорхоликхлорид я оксикарбам ускоряли рост растений, увеличивали высоту и массу растений (табл. I), массу клубеньков и нитро-геназную активность (табл. 2; 3). Данная закономерность сохранялась в процессе вегетации как по фону рК, тан и особенно по фону МрК (табл. 2; 3). Результаты полевого опыта с сортом Вятич подтвердили вегетационные исследования: так, обработка семян хлорхолинхлоридом, оксикарбамом и ПАБК (0,005 и 0,25%) приводила к увеличению высоты и массы растений (табл. I), а также увеличения массы клубеньков и активности китрогонаэи (табл. 3). Количество и масса клубеньков (табл. 2; 3) в присутствии регуляторов роста практически во всех вариантах и во все фазы развития растений были выше, чем в контроле, где клубеньки формировались спонтанно, местными штаммами клубеньковых бактерий» Действие кампозана и тебепаса бьло нестабильным: в 198? г. на

I

г 8,в

'8

а, *

Л

| 7.1

§ «

5*6

12,3 11,9

11,8 11,3 10

II

I

Р»!с. I. Надземная масса растений гороха сорт Вятич. Вегетационный опыт. I - фаза бутонизации; II - фаза налива плодов. Г - контроль; 2 - хлорхолинхлорид; 3- оксикарбам; 4 - ПАБК 0,005%; 5 - ПАБК 0,25%:

к о

33

« 31

ь

о

8 ■ • « 30

26,

1

.....{

4 5

50 49 48,5 45

II

I 2

2. Динамика роста растений гороха, сорт Вятич. Вегетационный опыт. I - фаза бутонизации; II - фаза налива плодов. I - контроль; 2 - хлор-холинхлорид; 3 - окслкарбам; 4 - ПАЕК 0,005%; 5 - ПАБК 0,25%

I

3

4

5

- ? -

ё160 о)

&140

« I

ю ^

§ 80

са о

50

300 260

150 90 70

Рис» 3. Изменение массы клубеньков растений гороха

сорт Вятич, вегетационный опыт. I - фаза бутонизации; II - фаза налива плодов. I - контроль; 2 - хлорхолинхлорид; 3 - оксикарбам; 4 - ПАБК 0,005$ 5 - ПАБК 0,25%

>Й467б

II

й РЬ

4077}

3.

в

©

и

а

1767

л

е* о о

к о X

1676

1495

8860

7250 4 2420 2128

10141

II

Рис. 4. Активность нитрогенаэы растений гороха,

сорт Вятич, вегетационный опыт. I - фаза бутонизации; II - фаза налива плодов, I - контроль; 2 - хлорхолинхлорид; 3 - оксикарбам; 4 - ПАШ 0,005!?; 5 - ПАШ 0,25%

5

3

3

2

2

5

4

I

растениях сорта Ориентир (посевы в отот год в этом варианте были наиболее изрежены) эффект бш отрицательным, в то время как в 1988 г. - положительным. Уровень нитрогеназной активности почти не коррелировал с массой клубеньков. Наивысших значений он достигал у растений сорта Вятич в фазу 4-5 листьев, у растений сорта Норд в фазу бутонизации, у растений сорта Ориентир - в фазу бутонизации. Обычно в эти периоды масса клубеньков была существенно ниже. Надо полагать, это определялось не столько общей массой клубеньков, сколько большой долей активной бактероид-ной ткани в них (Мшустин с соавт., 1985).

Надо отметить особую отзывчивость сорта Норд к ПАШ. Несмотря на незначительное превышение массы клубеньковой ткани в присутствии ПАШ, наблюдалось сильное её влияние на активность " нитрогеназы в клубеньках, особенно в фазу цветения (табл. 3). Этот факт дает основание предполагать о влияние ПАБК не только на растение-хозяина, но к на микрссикбиант, Возможно ПАБК стимулирует функциональную активность клубеньковых бактерий (Рапопорт, 1989), возможно опосредованно, влияет на их метаболизм через растение (Мишустин с соавт., 198?), ставшие при этом более активными ризобии, вносят свой вклад в симбиотрофные взаимоотношения с растением.

Сортовые особенности растений влияли не только на процесс инфицирования и нитрогеказную активность, но и на урожайность (рис. 5). Так, обработка семян и опрыскивание растений сорта Ориентир хлорхолинхлоридом, оксикарбамом и ПАБК, по сравнению с кампозаном и тебепасом, резко снижавшими продуктивность растений, вызывали некоторое повышение урожая. На растениях сорта Норд эффект хлорхоликхлорида и оксикарбама был достоверно высокоположительным.

Таблица X.

Рост гороха в фазу бутонизации при использовании регуляторов роста (Здесь и в таблицах 2 и 3 числитель - РК, знаменатель -УШ.Полевой опыт.

Показатель

Кон- Хлор- Кам- Тебе-

троль холин- позан пас

хлорид

Оксикарбам, %

0,01

0,001

0,00001

ПАБК,

0,005 0,01 0,25

1987 г., сорт Ориентир

Высота, см 40 35,6 52 44,5 20,6 21,8 27,8 24,5 46.4 44.5

Масса, г/растение 6,6 6,4 7,0 6,9 2.0 2,0 6,8 6,8 2,7 2,9 1988 р., сорт Ориентир

Высота, см 52,2 50 57 55,5 45 41,5 51,5 50,5 58,0

Maesaр г/растение 7,5 8,5 10,5 11,5 8,5 7,5 9,510,5 II 12,1 IS89 г.» 4 сорт Вятич

Высотаf ом 42,5 44. - - 49 52,5 49,5

Масса» ■ 46 -13,4 51 16,3 - - 54,9 15,2 - . 48,5 15,5 45,5 14,4

г/растение I5S5 16,8 . 14,8 16,0 14,5

I 2 3 4 5 б 7 - * 8 910 II

"I 2 3 4 5-

Buoffta, ем ' 41 Масса, ' 12,9

Таблица I > (продолжение)

6 7 8 9 10, • II

1990 г., сорт Норд

43 44 43 41 43

16,3 16,3 15,2 . 14,4 13,6

Таблица 2.

Влияние регуляторов роста на нитрогеназную активность клубеньков гороха сорт Ориентир. Полевой опыт.

4 | Вариант | Контроль Хлорходинхлорид Кампозан Тебепас Оксикарбаи

1 1 1987 г.

! сЬаза 6-7 листьев

[ Масса клубеньков, 45 75 25 . 20 65

; мг/растение 28 29 15 8 20

активность нитрогена - 3160 3670 496 884 2331

I зы, нмоль/растение»ч 1339 1304 ' 0 71 756

1988 г.

1 фаза 6-7 листьев

\, Масса клубеньков, 82 119 86 80 78 '

1 мг/растение 77 76 102 82 76

; Активность нитрогена- 461 - 469 245 289 537

I зы, нмоль/растеиие-ч 529 375 307 453 1185

1 фаза бутонизации

; - '/.ас с а клубеньков, . 30 42 14 28 45

1 мг/растение 12 46 40 36 70

1 Активность нитрогена- 1874 1428 1108 723 2285

■ эа, нмоль/растение.ч 826 1020 567 987 1160

Таблица 3,

Влияние регуяяторов роста на нитрогенаэнуа активность клубеньков гороха, сорт Вяйтч и Норд. Полевой опыт.

Вариант Контроль Тур | Оксикарбам, % П А Б К, %

Г 0,01 0,001 0,00001 0,005 0,25. 0,01

1989 г., сорт Вятич

Фаза 4-5 листьев -

Масса клубеньков, мг/ра - 90 - 86- 100 - - 102 104 -

стение - -60 70 54 - - . 58 62 -

Активность нитрогена- 9494 7248 6197 - _ 7900 7465

зы, ншль/растение'Ч 2558 4878 4059 - ■ - 3914 4240 -

й>аза бутонизации

I }Масса клубеньков, |иг/растение 24 -й- 30 54 '28 ' 30 84

¡Активность штрогена-зы, нмоль/растение.ч 696 1326 -И21 1812 ."3573" - - — - • 906 891 2645 . _

1 1990 г., сорт Норд

1 й>аза 6 листьев

)Масса клубеньков, 1мг/растение 48 - 57 50 , . 60 54 - 62

¡Активность нигрогена-!зы, ншль/растение, ч 290 - 254 515 .558 ... 261 - 667

I 3 4 5 6 7 8 9

_I_' ' 2 3 4

фаза бутонизации

Массд клубеньков, 15 - 35

мг/растение

Активность датрогена- 1145 - 2087

зы, нмоль/растение^ч

. Таблица 3 ( продолжение)

rua___г.

50 62 32- 2?

1334

3464

1355

- 206?

125 124 120 114 110 107 106 105 Г04 103 102 100 99 96 91 89 63 82. .79 - 72

Рис. 5. Урожайность гороха при использовании регуляторов роста ЕШ - контроль,

кампозан, - кампозан (опрыск.тебепас,

- хлорхолинхлорид, { |-» хлорхолинхлорид (оггрыск.), §|§§] - оксикарбам 0,01%

- оксикарбам (опрыск.),^Щ- оксикарбам 0,001%,оксикарбам 0,00001^, ГхЗ - ПА® 0,0053, ¡Е§д- ПАБК 0,005% (опрыск.), ПАШ 0,25$,

221- ПАБК -0,255? (опрыск.), РТЧ - ПАШ 0.01%

Установлена тенденция увеличения урожая гороха сорта Вятич (1989 г.) при обработке хлорхолинхлоридом, оксикарбамом, опрыскивании посевов оксикарбамом. Однако наибольший эффект при обработке ПАШ в концентрациях 0,005 и 0,01%.и оксикарбамом в концентрациях 0,01; 0,001 и 0,00001$ обнаружен на растениях сорта Норд: обработка оксикарбамом и ПАБК приводила к повышению урожая гороха .• сорт Норд на 14-25% (в среднем). Наибольший урожай (61,4 ц/га) получен при обработке оксикарбамом 0,00001% и ПАШ 0,005% (60,7 ц/га).

Итак, обработка семян гороха кампоэаном и тебепаеом отрица- : тельно влияет на эффективность симбиоза, что выражается в сниже-' нии активности штрогеназы и урожая растений; обработка семян гороха хлорхолинхлоридом, оксикарбамом и ПАБК повышает эффективность симбиоза и урожайность растений; установлена сортовая отзывчивость растений гороха на испытанные регуляторы роста - для растений гороха, сорт Норд, выявлено, что обработка семян ПАБК в концентрации 0,005% и оксикарбамом в концентрации 0,00001% приводит к увеличению урожая на 24-25%.'

Изменение содержания хлорофилла-в листьях растений гороха под действием регуляторов роста.

Фотосинтетическая деятельность бобового растения существен-

Романов, 1983) и определяет количество фиксированного бобово-ризобиальным симбиозом азота {Нси-с1у <?<£л£1975; </Р<х^£, 1977).

В наших исследованиях установлено, что в фазу бутонизации и цветения хлорхолйнхлорид и оксикарбам увеличивал содержание хлорофилла в листьях растений (рис. 6). Опрыскивание хлорхолинхлоридом и оксикарбамом в фазы бутонизации и цветения так ке повысило содержание хлорофилла в листьях. Вероятно, это связано

но влияет на симбиотическу» азотфиксацию

1982;

фаза бутонизации( фаза цветения фаза бутонизации фаза цветения Рис 6. Содержание хлорофилла в инфицированных и обработанных регуляторами

роста.растениях гороха, сорт Ориентир . РТГЗ - контроль, [ЦЦ- кашозан, кампозан (опрыск,), дрдд- тебзпас

~ тебепас (опрыск.)« ~ хлорхолинхлорид, ( [- хлорхолинхлорид (опрыск.). Щ-д - оксикарбам, - оксикарбам (опрыск.)

и с там* ■что наиболее мощная листовая поверхность формировалась в вариантах с обработкой семян хлорхолинхлоридом и оксикарбамом.

® фазу бутонизации у растений гороха сорта Ориентир (1988 г.) хлфхолинхлорид и оксикарбам повышали содержание хлорофилла в •Зйетъях (рис. 6). В этот же период оксикарбам увеличивал активность нитрогеназы на фоне И/рК (табл. 2).

Сравнение активности нитрогеназы растений гороха сорта Ори- ' ентир в фазу бутонизации (1988 г.) (табл. 2) и содержания хлорофилла в листьях в этот период (рис. б), подтверждают взаимосвязь процесса фотосинтеза и симбиотической активности растений.

Электронношкроскопическое изучение ультраструктуры клубеньков.

В период фазы бутонизации-цветения в клубеньках всех вариантов бактероидная зона была заполнена сформировавшимися бактероидами. Переход бактерия в форму бактероидов сопровождается увеличением размеров растительных клеток и ткани клубеньков. Особенность бактероидов - наличие дополнительной мембраны растительного происхождения. Нуклеоиды у бактероидов выявляются в виде злектронно-прозрачной центральной области клетки с нитевидной ДНК. В отдельных вариантах бактероидная зона заполнена бактероидами с сильно развитии перибактероидным пространством (ПВП). По данным И.Н.Андреевой с соавт. (1989), ПВП, как зона между микро- и макросимбионтом, ограниченная мембраной, играет ватаую роль в регуляции транспорта веществ и метаболизме формирующихся 1 функционирующих симбиосом. Помимо рибосом и внутриклеточных мембранных структур в клетках бактероидов имеются непостоянные «омпонентм - гранулы включений волютина, гликогена, липидов, в тстности поля-_£-оксимасляной кислоты (ПОМ). В вариантах с об-эаботкой хлорхолинхлоридом в бактероидной зоне доминируют бакге-

- 16 - ■

роиды с ПБП. В бактероидах четко выделяются пристенно расположенные гранулы волютина. В клубеньках, образованных спонтанно на фоне ПАБК и оксикарбама, бактероиды заполнены элоктронно-прозрачными гранулами, содержащими ПОМ, Последний играет роль запасного вещества, эндогенного накопителя энергии и углерода для прокариот (CetTtoigtie Надо полагать, что депо-

нирование ПОМ в данных вариантах свидетельствует о невысоком уровне азотфиксации, поскольку, содержание ПОМ в бактероидах при неэффективном симбиозе в 15-20 раз выше, чем при эффективном (Романов, 1976).

Симбиотческая активность и урожайность растений люпина под действием ПАШ.

В вегетационном опыте появление всходов отмечено на 5-й день после посева. Всходы ровные, дружные, однако в варианте с обработкой семян ПАШ 0,005$ всходы появились на один день раньше. Под влиянием ПАШ 0,005 и 0,25$ в фазу бутонизации и в фазу налива плодов происходило увеличение надземной массы, а в фазу бутонизации и высоты растений. При анализе корневой системы растений люпина в вариантах с обработкой ПАБК наблюдалась более мощная корневая система по сравнению с контролем. Кроме того, в вариантах с обработкой ПАШ, особенно в концентрации 0,25 отмечено наименьшее поражение корневыми гнилями или их полное отсутствие. Возможно ПАШ усиливает действие фермзнтов в растениях, участвующих в защитных реакциях от фитопатогенов (Эйгее, 2989).: В фазу бутонизации и налива плодов (табл. 4> под действием ПАБК 0,0055? и 0,255? происходило увеличение массы клубеньковой ткани. В эти же фазы ПАШ 0,005$ и 0,25% значительно (по сравнению с контролем, табл. усиливая активность нитрогеназы (осо-

Таблица 4 ¡растения .люпина, сорт Тимир-1. %(^ге^£щионны(! ошт. 1989 г.

—......... - .Показатель Л Д Б К НСР 05

.. Контроль 0,005% | 0,2ЭД

I II III I II III 1 1 II |Ш

масса, г/раст; ЛВысота растений, см 6,1 40 5,5 60 29 61 7,5 49 и,а 60 30 60 7,9 ' 53 11,3 33 60 63 3,8 3,6

Масса клубеньков, мг/раст 42 . 350 НО 45С - ПО 200. - - _

. Активность

нитрогенаэы, нмоль/раст«ч 2203 1369 - 5434 6202 4917 7017 - -

Число бобов 1 на сосуд 10 _ 10 _ - 13 3,7

Число семян на сосуд — м 28 26 _ - 37 3,6

Масса семян, г/сосуд . - 1,93 - -1 ,97 - - 3,93 г,7

Примечание. Здесь и в габл. 5: II - налив плодов; I - III фаза бутонизации; - уборка урожая.

бенно в фазу налива плода).

Увеличение урожая люпина в вегетационном опыте по массе семян, г/сосуд) наблюдалось при обработке ПАБК 0,25$. Однако, данные вегетационного опыта не подтвердили полевые исследования 1989 г. (табл. 5). Влияние ПАБК на симбиотическую систему люпин-ризобии оказалось нестабильным: практически полное отсутствие стимуляции в полевых опытах 1989 г, и высокий достоверный поло-

жительный эффект при использовании ПАБК в концентрации 0,25% (табл. 5) в 1990 г. По-видимому, различия по урожайным данным 1989, 1990 гг. определялись метереологическиыи условиями вегетационных периодов, поскольку установлено (Эйгес, 1989 г.), что действие ПАБК на многие признаки, определяющие структуру урожая и урожай, зависит от условий года, сорта, способа обработки посевных качеств семян. Так, в 1989 г. в фазу бутонизации растений температура воздуха на 5-9° была вьиге нормы, (максимум 3032°), а средняя температура июля (фаза цветения, налива плодов) была на 2°, ниже нормы. Конец июня 1989 г. характеризовался ливневыми дождями,, месячная суша осадков в июле также была выше нормы на 14%. Этот же период времени 1990 г. был умеренно теплым и влажным. Возможно, различия в урожайных данных 1989-1990 гг. определялись изменением и некоторых агротехнических приемов: так, норма высева семян люпина в 1989 г. была 131 кг/га (навеска на одну делянку 330 г), а в 1990 г. - 162,2 кг/га (навеска на одну делянку 405,5 г). Увеличение дозы определялось данным! (Эйгес, 1989) по пересмотру норм высева семян при использовании ПАБК, как приема сохранения преимуществ ПАБК.

Увеличение уроиая (на 44%) при обработке семян люпина ПАБК, очзвидно в большей степени зависит ог воздействия регулятора на физиологические процессы растений, чем на метаболизм ризобий, поскольку, как видно, ПАБК на микробиологические показатели (тассу клубеньков и нитрогеназную активность) заметного влияния не оказал, хотя и увеличил несколько эти показатели, по сравнению с контролем.

Таблица 5.

Характеристика растений люпина сорта Тимир-1 « -поя-евьк опытах ГЙ9 и 1990 гг.

'"Ййклэ&тель Контроль П А Б К

0,0155 0,255?

1989 1990 1989 . 1990 1989 1990

Надземная масса ■ >

6 фазу бутонизации, г/растение 16,1 15,7 19,0 26,6 18,0 22,9

Масса клубеньков, мг/растение:

бутонизация . 124 125 159 192 125 182

налив плодов 190 133 480 363 320 463

Активность нитро-

геназы, нмоль/

раст>ч , бутонизация 2423 900 6626 4415 3457 2249

налив плодов 1280 767 6400. 1706 3623 853

При уборке урожая:

масса 1000 семян 112 - 114 - 114 -

число раст/м*" 119 1£8 106 159 131 200

высота раст, см 84,5 80 80 • 80 88 76

масса снопа,г/)г 1370 1578 1088 1959 1910 1857

число бобов/м^ 803 938 694 ШО 717 975

число семян/м^ 2505 2595 1961 3334 2524 2878

масса бобов, т/и£ 453 620 375 676 570 632

масса семян, г/м^ 260 45В 233 538 330 512

урожай, ц/га 17,0 19,0 17,6 23,8 17,9 27,3

НСР05 для 1989 г. - 2,5; для 1990 г. - 1,6

- 20 -

ВЫВОДЫ

1. В вегетационных и полевых опытах на серой лесной почве

с растениями гороха (сорта Ориентир, Вятич, Норд) и люпина (сорта lYtMrip-I), инокулированными активными культурами клубеньковых бактерий, установлено, что пара-аминобензойная кислота (ПАБК) способствует развитию эффективного симбиоза в концентрациях 0,005 и 0,25??, оксикарбам - в концентрациях 0,01 и 0,0000И, хлорхолинхлорид - 0,005%.

2. Выявлена сортовая реакция растений гороха на ПАБК и оксикарбам. Наибольшей отзывчивостью характеризовался сорт Норд. Некоторая тенденция повышения урожая наблюдалась для сорта Вятич, сорт Ориентир практически на обработку биостимуляторами не реагировал. Обработка растений гороха, сорт Норд, оксикарбамом и ПАБК приводила к повдаению урожая на 14-255? (в среднем):урожаи 61,4 и 60,7 ц/га, наивысшие получены при обработке оксикарбамом. в концянтрации 0,00001$ и ПАШ 0,005% соответственно.

3. Применение кампозана и тебепаса в качестве регуляторов роста нецелесообразно, поскольку при обработке семян гороха этими препаратами снижается активность нитрогеназы бобово-ризобиаль-ного симбиоза и урожайность растений.

4. Устойчивость клубеньковых бактерий гороха и люпина в чистых культурах к хлорхолинхлориду, тебепасу, кампоэану, оксикарба-му, ПАШ существенно (в 100-1000 раз) выше, чем в условиях симбиоза. , ■ ■ '

5. Гидрометеоралогические условия (1987-1990 гг) влияют на степень эффективности испытанных.биорегуляторов в отношении бактеризованных растений люпина и гороха: протекторное действие хлорхолинхлорида и оксикарбама в отношении бактеризованных рас- , тений проявилось особенно в засушливый период 1988 г.

- 21 -

■о. "Л(7и'б&'вместнсЯ обработке растений гороха ризоторфином и 4î«Lftufe;pi)'Àvo*M,'pH30Top(ÎMHOM и хлорхолинхлоридом и ризоторфином 'и 'llAÙi увеличивались масса клубеньков, нитрогеназная активность ^ содержание хлорофилла в листьях растений.

7. Электронномикрос копи чески на растениях гороха (Фаза бу-гладл.»-«

тонизации-цветения) установлено отсутствие заметных различий в " ультратанкоы строении центральной части клубеньков (бактероид- ' > нал аина.), образовавшихся без обработки регуляторами роста и в их присутствии. Превращение бактерий в бактероиды происходило практически одновременно ьне зависимости от варианта; доля бактероидов достигала 90-955? ( визуально). Отличия между вариантами проявляются только в отношении степени развития перибактероидного пространства и содержания поли-^-оксимасляной кислоты. Так, в вариантах инокуляция + оксикарбаи и инокуля-ция + ПАБК преобладают бактероиды с включениями ПОМ, в вариантах инокуляция + хлор-холинхлорид, контроль Г1АБК - бактероиды с четко выраженным пе-рибактероидннм пространством.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

1. Волобуева О.Г., Гурьев Г.П., Шильникова В.К. Использование синтетических регуляторов роста для обработки семян гороха Ц Тез. докл. II Всес. конф. "Биологический азот". - Калуга. - 1991. - С.25. - • -

2. Волобуева О.Г., Гурьев Г.П., Шильникова В.К. Влияние ппра-аминобензойной кислоты (ПШО на симбиогическую активность растений люпина сорт Тимир-I и гороха сорт Норд // Тез. докл. Републ. конф. "Биологическая фиксация молекулярного азота и азотный метаболизм бобовых растений". - Киев. - 1Э91. - C.I7.

3. В.К.Шильникова О.Г.Волобуева., Г.П.Гурьев. Эффективность инокуляции семян гороха при обработке растений синтетическими регуляторами роста // Изв. ТСХА. - 1992. - В.1. - С.85-91.

4. В.К.Шильникова.. О.Г.Волобуева.» Г.П.Гурьев. Симбиотиче-ская активность и урожайность растений гороха под влиянием синтетических регуляторов роста // Тез. докл. 1У Всес. конф. "Шкро-организш в сельском хозяйстве". - Пущино. - 1992. - С.212.