Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Специфичность взаимодействия штаммов RHIZOBIUM MELILOTI, полученных генетическими методами, с сортами люцерны Среднеазиатского генцентра

ВАК РФ 03.00.07, Микробиология

Автореферат диссертации по теме "Специфичность взаимодействия штаммов RHIZOBIUM MELILOTI, полученных генетическими методами, с сортами люцерны Среднеазиатского генцентра"

ВСЕСОЮЗНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ МИКРОБИОЛОГИИ

На правах рукописи

САИМН АЗАРОВ Юлдаш Бекмирзаевич

УДК 633.31:576.851.155(575)

СПЕЦИФИЧНОСТЬ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ШТАММОВ RHIZOBIUM MELILOTI, ПОЛУЧЕННЫХ ГЕНЕТИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ, С СОРТАМИ ЛЮЦЕРНЫ СРЕДНЕАЗИАТСКОГО ГЕНЦЕНТРА

Специальность: 03.00.07 — Микробиология 06.01.05 — Селекция и семеноводство

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 1991

Работа выполнена во Всесоюзном научно-исследовательском институте сельскохозяйственной микробиологии (г. Санкт-Петербург) н в Институте микробиологии АН УзССР (г. Ташкент).

Научные руководители: доктор биологических наук А. С. Расулои; кандидат биологических наук Н. А. Проворов.

Официальные оппоненты: доктор биологических паук Л. М. Доро-синский; кандидат биологических наук, старший научный сотрудник А. В. Бухтеева.

Ведущее учреждение — Тимирязевская сельскохозяйственная академия (г. Москва).

Защита диссертации состоится « » 1991 года

в час. мни. на заседании Специализированного совета К 020.26.0! по присуждению ученой степени кандидата биологических наук во Всесоюзном научно-исследовательском институте сельскохозяйственной микробиологии по адресу: 189620, г. Санкт-Петербург—Пушкин, шоссе Подбельского, 3, ВНИИСХМ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан « » 1991 г.

Ученый секретарь Специализированного совета, кандидат биологических наук

А. Н. Зарецкая

ОБЩЛЯ ХЛРА!СТтаСТИКЛ. РАБОТЫ

^туаль^ооть, .тош* Клубеньковые бактерии являются одними из наиболее важных для сельскохозяйственной практики микроорганизмов. Зги бактерии образуют на корнях бобовых клубеньки, находясь в которых активно фиксируют атмосферный азот и передают его растеяшо-хоаяпну. За счет симбиотической азотфнкса-ции многие бобовые культуры не только полностью удовлетворят спои потребности в азоте, но и накапливают его в значительной количестве в почве. Инокуляция бобовых препаратом клубеньковых бактерий - ризотор|«шоы позволяет существенно уменьшить количество вносимых в почву шнералышх азотных удобрений, которые являются весьма дорогостоящими и вызывают значительное загрязнение окружающей сроды.-

Основной бобовой культурой, возделываемой в Среднеазиатском регионе, является люцерна. Люцерна - одна из наиболее отзывчивых на инокуляции клубеньковыми бактериями культур: предпосевная обработка ее семян активными шташамн Hhizobiun ¿enioti , как правило, обеспечивает увеличение урожая зеленой масон m 15-3($, белка на 2CMG5». За счет симбиотической азотфиясацщ в почве дод посевами люцерны в год накапливается 200-400 кг/га азота. До настоящего времени изучение способное-ти к симбиотической азотфиксации и подбор эффективных штаммов R.mciiioti проводили лишь для сортов люцерна изменчивой ( Uidioago varia ),которые возделываются в Европейской части СССР и Сибирском регионе. Сорта люцерны, возделываемые в Среднеазиатском регионе," принадлежат к виду люцерна посевная ( м.sativa ), которая ведет свое'происхождение m Среднеазиатского генцентра (Иванов, 1930). Работа по изучению эффективности симбиоза и подбор активных штаммов H.meiiioti для сортов люцерн» посевной рапее ш проводились.

Де-да, ц Цель нашей работы состояла в

¡'см, чтобы иЕоакализиро^'у.. илшгавооть по саибйоггвческш нризиакам сортов лвцвр;;а шеенной ( и. sot iva ) Среднеазиатского гепцентра ¡i подобрать штаммы a.meiiloti , при-годныз для инокуляции этих сортов.

Задача нгштх исследований состояла в следущем: - проанализировать взаимодействие высокоактивных штаммов H,ir,niiJ«ti , полученных генетичес-запи методами, с сортами

■чэдарни, районированными в Сродша&иакяшм регионе и подобрать u¡'ía¡,¿;u, прнгодше дия инокуляции этих сортов;'

- исследовать изменчивость но с;алоио-№чвскш свойствам сортов люцерны иреднеазиатского ге»центра а выявить генотипы, аерсайкмьяие дин использования в качестве искомого шгериа-ла в селекция растений на nouuiiitsmíyu »^'екгаьиоста. симбиоза}

- сопоставить вклад ге.'штшов сорной люцерны и втамиор B.weliloti в определение уроная эвлеиой ыасои и ссора белка в разные годи возделывания растеши?.

Научная новизна.. I. Изучена оиоцк^ичнооть симбиоткчес-кого взаимодействия сортов люцерш посевной, районированных в Сродной Азии, со икшаш íi.i¡.eiiiou , долучешшш с, исдользовашец генетических шюдов. Показана возцохность образования а шли ооргаш эффективного симбиоза со шхашшв, отселектировашшьш ранее на высокую активность- по отношению к люцерне изменчивой.

2. При анализе! 34 сортообразцов люцерны Среднеазиатского гекцентра- показана их высокая изменчивость по способности к аффективному симбиозу с производственным штаммом 425а ít.meiiioti . Показатели сшбиоигаоской активности люцерны в условиях шкровегетациошшх и полевого опытов коррелируют ыеаду собой. Установлено, что высокая ешлбиотическая эффективность наиболео характерна для сортов люцерны, иие- .. одах гибридное проыехоаденио.

3. С помощью метода двухфакторного дисперсионного анализа показано, что накопление белка у льцерщ, шюкулирован-ной • H.meiiióti^, более жвехко контролируется генотипами партнеров и в большей степени зависит от специфичности сор-то-штам.юього взаимодействия, чем зеленая масса. Вклад генотипов партнеров в определение эффективности симбиоза понимается, а вклад "неконтролируемых" факторов'- снижается с уве~. • личением срока возделывания люцерш.

Практическая значимость. I. Показано, что штамм GXMI-I05 H.Bsliloti , полученный.о использованием.генетических методов, монет быть использован для инокуляции люцерш посевной, возделываемой в Среднеазиатском регионе» При инокуляции этим шташом масса растеши возрастает на 1Й,9-20,2$, накопление белка на 22,2-43,7$. По сш,биотической эффектив-.

ности штамм СШ1-Ю5 достоверно превосходит производспзешвй штамм 425а.

2. Установлено, что применение ризоторщца в условиях Средней Азии наиболее э<1*]Улстквно под сорта Ташкентская 3192 и Полотанская. Инокуляция этих сортов испытанными шта-лмамп R.msiiioti , повышает их урокншость на 17,9-23,85? п 18,9-25,3%, накопление белка - на II, 1-24,0% и 9,5-19,3$, соответственно.

3. При 'анализе коллекции из 34 сортообразцов люцерны Среднеазиатского генцентра вилплепа группа из II образцов, характеризующаяся высокой отзывчивостью на инокуляцию R.meiiioti. Прибавка зеленой массы при инокуляции ютам-мом 425а у них составила 25,5-57,9$, а накопления белка 23,5-106,552. Сорта Ташкентская 3192, Токмакская местная, Аридная Самаркандская местная, Крас нов ододадская 8, Семи-реченская местная, Иолотанская, а также местные популяции из Афганистана (к~2587), Ирана (к-6487) и Турции (к-5991) могут быть рекомендованы в качестве исходного материала для селекции люцерны па повышение сш,биотической эффективности.

Результаты работы докладывались на Ш Всесоюзном Ваховском коллоквиуме по азотфиксации (Кобу-леги, 1988), конференции молодых ученых и аспирантов УзССР (1989), Всесоюзной конференции "Микроорганизмы - стимуляторы и ингибиторы роста растений и животных" (1990), на заседаниях Ученого совета института микробиологии АН УзССР и отдела кормовых культур ВИР (1991). .

Структура и обьем диссертации. Диссертация изложена на {£(j с границах" машинописного текста и содержит 59 таблиц и 5 рисунков. Библиография включает 180 источника, в том числе 8? отечественных и 93 зарубежных авторов. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, материалов, методов п условий-проведения исследований, результатов и их обсуждения, выводов и списка литературы.

штаммы и методы жшзд&шй. усдоеи проведения

:;>лЖ5г;шнтов

В работе'использовали штаммы B.meiiioti : 425а (производственный) , CXMI-I05,' СХ1Л-214, GXiilI-233, СЖЛ-239 (получены с использованием генетических методов в лаборатории 1-е не-

тики и селекции микроорганизмов ВЫЧИСЖ.! и ойладаит повышенной си/л&шшчеекЬй активностью) (йедоров, Сшаров, .798?). Исдоль-

• эоьади 33 сорта и соргообразца люцорш посевной ( и .паИча) 'и сорт Арндаая люцерны изивнчивой ( м.уапа ), возделываемые или лёродекшшше дня селекции в Среднеазиатском регионе. В опыта бил взят такке сорт Зайкевича ( м.уаг!» ), используемый в.качестве стандарта при испытании сямбиотическоЗ активности й.теИ1о11 во ЕШСХЫ. Семена люцерны получены

■ из отдела "кормовых культур ВИРа.

Симбиотическую активность к.гавгиои изучали в условиях стерильных микровегетацпошшх и полевых мелкоделяноч-них опытов. 1йшроБегетациошше опыты проводили по методике, разработанной во ВНИИСМ (Федоров с соавг., 1983). Растения л,оцерны выращивали в пробирках объемом 60 мл с вермикулитом (4-5 г в пробирке) и безазотной средой Красильшкова-Ксреш-ко (10 мл). Семена стерилизовали 5-7 глин, концентрированной серной кислотой, 4-5 раз промывали стерильной водой и проращивали 1-2 суток на вла;ших фильтрах. Затем проростки высаживали в пробирки с вермикулитом и пнокулировали суспензиями испытуемых штаммов, приготовленными в растворе микроэлементов (Ю^-М^ клеток/мл). Растения выращивали в теплице в течение 30 суток при 16-часовом световом дне, ври 20-25°С. В темное время, суток использовали лампы ДШД-400 и ДРЛ5>~400, обеспечивающие 'освещенность растений в 20000 лк. Зффектив- • носа симбиоза оценивали по сухой массе надземной части растений, азотфшеирувдую активность определяли.ацетиленовым методом-. ' ' ;

• Полевые ыелкоделяночные опыты были проведены р Ташкентской области УзООР на опытном участке САФ ВШР. в 1988-1990 гг. (почва - серозем). Запасы азота в полуметровом слое почвы составляют 3,8-5,6 т/га, отношение С : н равно 8-10,

• валовое содержание фосфора и калия 0,17-0,10$ и 1,047», соответственно. Для инокуляции люцерны клубеньковым бактериями использовали ризоторфш, приготовленный на основе испытуемых штаммов, перемешивая семена с препаратом из расчета 200 г препарата (I га/порция) на 18 кг семян (норма высева на I га). Сшлбиотическую эффективность растений оценивали по урокайнос-ти зеленой массы, а также по удельному'содержанию а обще-

■ му накоплению (ц/га) в ней белка. Удельное содержание азота

в сухой мнеоо люцерна определяли о использованием прибора "Kijetek Auto затем содеркаино белка вычисляли, умножая содержание азота на поправочный коэффициент 6, 25. После итого содержание белка в зеленой массе внчисиялп путем умножения величины содержания белка в cyxofl массе па содержание сухого вещества в зеленой массе. Площадь делянок составила:

о о

2,3 н (опыт I) гаи 2,i и (опыты 2 и 3). Повторноеть опытов 4-х кратная. Растения выращивали 3-3 года, за сезон снимали 3-4 укоса.

Для статистической обработки полученных результатов использован! двухфакгорннй даслерокошыЗ и корреляционный анализы, t- критерии Стьюдента, а таюхе вычисляли коэффициенты вариации, ассоциация и асимметрии (Доспехов, 1972; Лакин,. 1980).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЩОВАНШ И ОБСУЗДЕНШЗ

I. Взатод^йотше шма R.meliioti f получешшк генети-чоокяаи методами, о сортами люцерна, возделиваеыыгяг в

• Срс дне а знаток он ре ги о це

Mu изучили отзывчивость 10 сортов люцерны, наиболее широко возделываемых в Средней Азии, на инокуляцию 5 штаммами R.meiUotí в 2 полевых опытах. Среди изученных сортов 9 относятся к виду люцерна посевная и лишь один (сьАрдная) к виду люцерна изменчивая. В обоих опытах испытывали производственный штамы 42.5а и высокоактивный мутант СЖС-105. Кроме того, в опыте I бал испытан штамм СЖ.11-214, а в опыте 2 CXMI-226 и СЖЕ-239. '

Sai; видно из таблицы I, наиболее эффективным в проведенных опытах оказался штамм СКЯ-105, который по способности увеличивать зеленую массу лщерш достоверно превзошел производственный штамм 425а (па 8, ОЙ в опыте I и на 6,1% в опыте 2). В то ке время, мы наблюдали существенные различия между. сортами лнцерны по отзывчивости на инокуляцию. По результатам двух полевых опытов наиболее отзывчинили оказались сорта Ташкентская 3192 и Иолотанская. Сорт Береке не проявил ейо-собности формировать с испытанными штаммами ризобий эффективный симбиоз, ■ а у сорта Ташкентская I в результате инокуляции наблюдали существенное уменьшение массы растений.

?

Таблзца I

Действие инокуляции ^теШо«. на зеленую массу двцарнк, вогделнваемой в Среднеазиатском регионе (долевые опыт)

Сорта люцерны

Оды? Л X (, 3 лет. Д1 таоооа) изменение ыасеы иГГдри" птажами

контроль Оез ино-

2 лог.

Опыт Ц2

контроль и&ешшге ка-без ино-

таоаоБ^ ъП>; 'есё

куяяции ' (ц/га) 425а Ш1-105 среднее по 3 штаммам куляции 425а сяя-юз сгеднее по 4 штаммам

1689,2 + 5,3 + 6,8 + 4,9 1375,2 + 5,5 + 6,9 + 3,2

1575,0 . + 4,1 +15,4* +10,5 1104,8 +20,3х +17, Г +13,5

1464,3 +16,6* +19,5* +11,5 1352,4 + 8,5 +16,5®*' + 5,3

1603,6 + ■6,7 +19,6" +13,7* 1309,5 + 7,3 +12,4К + 6,7

'1528,6 + 6,8 +21,Зк +15,3"' 1219,1 +13,7* +18, Сг ■ с с -г *

1492,9 +13, Ф +20,8* +16,2й . 1230,3 + 4,8 +18,Б~ + 0, С

1446,4 +12,1 +24,4К . +18,35* 1047,6 +22, Т +29,5й . о« ч*и

1432,1 +20,!? +26,0К +33,8" 12Э5,2 + 5,1 +22,4К +10,1

.1514,3 +17,535 +29,5* +23,8К 1314,3 +12,7й +22,1 * +17, Т

1532,1 +11,5й . +20,4^ +15, Iя 1252,4 +12, Г* +18,9* +10,9*

1814,3 -14,6* -16,5*' -15,3* 1442,9 -10,2 -15,5й' -15,7?

Береке•

Мшштипская 1774

Аридная

Вахшсхая 300

Вахшская ЕЗЗ

Сешреченская местная

Иолотанская Ташкентская 1728

Ташкентская 3192 х (по -9 сортам) Ташкентская I

НС?0 02 (для сраЕне1Шя средних ло шташам) £5,0 ц/га (опыт I) ШР0'01 {для сравнения тастныг сред:шс) 205,5 ц/га (опит I) Прибавка статистически значима: к по.отношении к контроле без к;

кн

к 47,9 ц/га (одат 2) к 159,1 ц/га (опыт 2) оскуляции,

до отношению к штаигду 425а

•J3B9OÎU0, что лнсокая кормовая ценность лицеряч обусловлена ео способностью накапливать болмте количество белкч. Поэтому мы изучили действие инокуляции ít.meiiioti на удельное сод'Зр~Л1Ш9 СД') » общие юкоплоппя (ц/га) белка в соленой гасое лтекрнн» Оказалось, что в полевом опыте 1 в 1-й год воз-делшшш (Sin 2 укосов) удельное содержание белка при инокуляции штаммом CS1I-I05 возросло п средней на 6,3$ (прибавка достоверна при PQ-¿10,05), ч при ииокуляцки штаммом 425а - на 4,91» (недостоверно). Ра 3-й год возделывания (S2n 3 укосов) увеличение этого показателя составило для OC.fl-IOü 9,8/J, для 425а - 5,6$ (достоверно дал обоих готаммол), В опыте 2 наибольшую способность увеличивать содержание в люцерне белка также проявил штамм СШ/И-105, хотя повышение этого .показателя било недостоверным. Однако,' как показано на рисунке I, увеличение ' общего накопления в биомассе люцерны белка при инокуляции шхаш40И CKJI-IÜ5 оказалось статистически значимым по отношению кал «.контролю без инокуляции (+25,з опыте I и +22, Sí в опыте 2), так и к штамму 425а (+13,9$ и +15,3$, соответственно).

з*г и F

з» и !1 Я le С! (Í

Л «р

le i i

vC

■t'i/re

ил

i 2,i

m

контроль (JXHi-h>'>

С0 3 инокуляции

О П и Т J (2-й год,г=Г и 3 у косо н)

33,2

.2 U

2 U

НСР =0,9

HCP'i.4

контроль 1\25л CXMI-I05

без инокуляции

О [i и Т 2 (lue годн,5Е2 и 3 укооов)

Рис.1. Действие инокуляции R.weiilotl на накопление белка в зеленой массе люцерны (полевке опыты)

KújjpüjijiLiiionüLiii анализ показал виоокуи сходоиовп роауль-'miüa I и 2 нолешх илыгчш. средних величии лглгбйиож зеленой ШССЫ 10 GOpïVU ЛЕ/Цбрни (тбл,£) г ~ +0,87, Ü ДУЯ лрпОа-bûx по ихашу GXMI-I05 г - +0,66 (Р -¿10,01). Коло'ля'одышв корреляции мекд/ ьодичшщш отиосцтелышх прибавок снЫпотл-ческих признаков (зеленая moca, уделькоо содержание в oeuiet» накопивши белка) били ъияин&нв такие яри соиосгамоник данных I и 2 х'ода возделинашгя растений (+Ü,29...-f0,7ô). Ь œ ке мя, ыеад относительяи?,и пркбаькшя эткх признаков нришекуля-цни a.raeiiloti и их абсолйшшз величинами в контроле наблюдали высокие отрицательные, корреляции (-0,28...-0,81). Следовательно, наибольшую отзывчивость на пшеуэшщш мы наблюдали у тех сортов люцерш, которые характеризовалась шни-шлышии значвшяш симбиотических признаков в контроле. Очевидно, что в результате сиабкотичеокого вэакиодейсшия о а.шШои У ледерин происходит не только увеличение урожайности биомассы и сбора белка, но а одтшазацдо &тах параметров в ходе развития растений. •

Тйкии образом, мы показали,"что штамм C&J-I05 н.иьИ-loti вступает в эффективный симбиоз с испытанными сортами люцерны и поэтому шкет быть рекомендован дм практического использования в Среднеазиатском регионе. Это показывает, что штаммы риэобий, отселектировашше на высокую сямбиотйчеокуа> • октизнооть по отношению к люцерне изменчивой, могут быть использована также и для инокуляции многих сортов ящерны посевной. В то же время," для некоторых сортов а того вида ящерны кепытаншю тшт R.meinoti оказались неактивными. Очевидно, что необходима дальнейшая работа по подбору штаммов/ вступающих в элективный симбиоз с такими сортами.

2. Изменчивость сортообразцов люцерны Среднеазиатского ген-' центра по отзывчивости на инокуляцию R.mellloti

Как мы показали ранее, сорт- люцерны, возделываемые. в ,. Среднеазиатском регионе, существенно различаются по способности к симбиозу с lUmeiiJotl . Следовательно, перспективным подходом для повышения отзывчивости на инокуляцию является селекция лвцерны' по признакам.• симбиоза. В связл с этим, целью следующего этапа нашей работы было изучение генетического.ло-' диморфизма лицерки посевной по способности к формировании 8

эффективного симбиоза с целью выявления перцептивного ко л одно го материала для проведения солокцип. В условиях полового (опыт 3) и 2 мшсровегетацнонпих опытов ш изошли оичбпоти-ческио признаки 34 сортов и дикорастущих сортообразцов люцерны (32 - M.jattv» , 2 - ¡¿.varia ), яерспекишшг лае селекции в Среднеазиатском регионе, при инокуляции щтамном 425а (список сортов был рекомендован нам проф. (А.иЛй>авовйм| ).

На основании данных полевого опыта образцы люцерны были разделены на 3 группы (табл.?): неотзывчивые па инокуляцию R.meitioti (прибавка массы растений менее отзывчивые (прибавка 10-26$) и высокоотзквчшчыз (прибавка овиш 2$). ' Таблща 2

Аладиэ симбиотаческих поизиакоз у 34 соптообропцов • тотюрны Соелноазиатского генцентра в полевой опыте 3 ( 2Н.2 лет, 7 укосов)

. . , j., ' 1 ........ 1гГп?0плТи'бёэ' """'Иркйпшш

Группа сортов ппгчиаг'и .»»окульда при тещ-

сор- ирьзнм.и (а(500Л;И,ще .jofy, •

1 а значения) (>>)

+0,9±0,13(+) +II,I±5,29 +I7,8±I,3I<+) +0,7±0,13(+) +42,9+4,44 (+) +35,7^3, 23(+) +0,8±0,13(+)-+50,5±6,6.|э(+> +18,6±2,74(+) +0,0±0,03(+) .

__________________+36,1±4,18 (+)

(+) - прибавка статистически значима (Ро<0,01), M (ц/га) -зеленая масса, Б (%) - учельное содераание белка, Б (ц/га) -общее накопление белка

Прибавка зеленой массы, при инокуляции у образцов 3-й группы достигала 43,9-48,9,'lî, накопления белка 58,7-106, При этом увеличение относительного содеркания белка в зеленой массс для веек групп было одинаково высоким (24-30λ). Важно

Неотзывчивые 10

Отзывчквце

13

Высокоотзывчивые II

3 среднем по 34 коллекции

П (ц/га) Б '&) Б (ц/га)' M (ц/га) Б«)

Б (ц/хм) LÎ (ц/га) ■ Б (%) Б (и/та) ГЛ (ц/га) Б (%) Б (ц/га)

П54±23,3 2,7±0,05 23 ±0,43 П47±27,8 2,9±Ô,II

20 ¿0,65 IÛ7I±2â,0

3,I±0,12

21 ¿0,84 1125+16,6

2,9+0,05 21+0,41

сианть, что вьличшш прибавок изучешшх ои^бштичвоких ио-гюзы'блей оказались значительно йолое хмрюбошшци ('/ « Г/у.[~ , чом абсолютные иничешш &гих «в показателей

( у - 4,0-19,а»).

При анализе симбиоадческшс призлилсол лподш э шкроле-1ътацношшх онитах выспалось, что опшегсгелышв лрпбгчвкн шеей гаотений здесь значительно выие, чем б долгом олитс (таол.З),

Адализ ошлЗио-гических ираиакоъ 34 сортообразцов лыцерни в ышроаегетациошшх оштах

Пзучаешо признаки

Ы0 (мг/лроб.) 7,05:0,18 15,4 8,3+0,25 17, Й + 0,53*"" Ы425а(мг/проб.)9,3±0,20 ■ 12,5' 11,3*0,34 1?,5. +0,33"

АН (;.!г/проб.) +2,3+0,21 55,1 , +3,0+0,32 63,3 -»0,0-3 &Ы ($) . +33,9±3,66 63,2 +39,4+5,21 77,1 • +0,17 А__0,6.-^,03 25,2 1,5±0,05__20,4 _+0,49""

Ы0 - зеленая ыасса в контроле без инокуляции; '•''125а ~ зеленая ыасса при инокуляции «гашш 425а; . д„I - прибавка массы при инокуляции;

А - кнтрогеназная активность растений (ыкМ С^ на проб.в сутки) V - коэффициент вариацзк;• . .

г, 5 - ко&ффэдиенты корреляции показателей сиыбиоза в I и , 2 сайтах;

% С 0,05; **Ро<0,01 '

Очевидно, это связано с геы, что в ддакроаегетационяых опытах растения развиваются при полном отсутствии "связанного" . азота, а такке неактивных "местных"- шташоа и.шеШоН , кон -курирующих за образование клубеньков с высокоактивным штаммом 425а.. Такке как и в падевом опыта, абсолютна- величшш симбио-'тических показателей (масса и азотфиксирувщая активность ино-кулированных растений) характеризуются в мккровегетациошшх опытах значительно меньшим уровнем 'варьирования, чем прибавка массы растений (табл.3). • -

При сопоставлении результатов шшровегетациенных и полевого опытов выяснилось,.что абсолютные значения ыасси растений 10

.Uüo'roüiií.jui ¡«(¡^«'пц.уют 1йкд/ cutíoíí, тогда как дчя величин прпоаы.к »аг;о« Kus.í»I«í{iK5imi корреляции полода тельные, но не-ДОСТОЬ.Ц/,!:'.'; (та>.'>л. 4).

Таблица 4

Оошхг'азлснай oiitídaovU'fócKHK признаков, проявляемых 34 C0¡;,vC.ú6|»J5HÜ'.¡H лоцврхш В ПОЛОВОМ и MIKpOBei'ÜVüUf.IÜH-

Н!'!;Г ОЫ/ТЦл

.............. ■ лсР

Соносггышоше дрвзиаки лученные при сопоставлении результатов по; ев ого п 2 микро_____________________________вб.регад-10_шм; .J3ÍÍMJ2¿L_

полевой опыт- мшсровегетацион- опит I опыт 2

I )Ш& CHUTIJ

масса jeOTOiiiii; (ц/га а глг/хцюб.)

з контроле без гщонуляцин +0,7IKS +0,35™

ври инокуляция 425 а +0,24 +0,47*

приб&вка массы яри инокуляции-

абсолютная (ц/га и мг/яроб.) +0,10 +0,13

относительная 0:') +0,03 +0,11

удельное си- [ имрм-ешзиая „ -

• д&роуше бол-' аккюносгь +0,16 и +0,1 9 +0,43"'и +0,53'

:ш ^ I (ыкм на

общее наколле-1 проб.в сутки) 1-0,26 и +0,38к+0,39* и +0,43н низ белка (ц/га)

_________,—.---í—,------------------------.--■

Пп(!;.к;--1акпе. Показатели массы люцерны в тлев ял опыте взяты

по суше 2 лет. Для показателе -а содержания и накопления белка приведены значение . г для I и 2 годов отдельно

п»

Таким образом,' наиболее воспроизводимым:! в опытах разши типов являются те снмбиотические признаки люцерны-, которые характеризуются наименьшим уровнем варьирование. К аналогичному выводу приводит и сопоставление результатов ;зух шкровегета-цлошшх опытов (табл.3). Кроме того, выяснпл'.сь, что азотфж-сируэдая активность люцерны' в микровегетациолных опытах, коррелирует с показателям! накопления белка в поливом опыте (табл.4). Ваяно, отметить, что наиболее значимые корреляции мы выявили при иолользовашш данных микровегетационного. опыта 2, в котором абсолютные величины азотфикснрущей актюности были наибольшими (табл.3). • .

. Анализ результатов полевого опыта 3 показал наличие высоких отрицательных корреляций между абсолютными величинами-оть бкотическйх показателей в контроле и их яриб'акамц при иноку-

ллщш H.meli.ioU (как и в долевых опытах I и 2). Общее накопление белка п люцерне существенно коррелирует о величиной нелепой массы растений (г « +0,55 и +0,60 для результатов X и 2 года , соответственно). В то же прет, корреляции шкдг.величинами удельного содержания и общего накопления белка в люцерне положительные, но недостоверные. Эта данные позволяют лредполокить, что в проведенном опыте фиксируемы;; ризобшши молекулярный азот расходуется в основном на увеличение биомассы растений, а но па ее обогащение белком.

Известно, что проявление хозяйственно-ценных признаков .у культурных растении существенно зависит от того, шве метода были использовано з селекции сортов. анализа взаимосвязи. мс«ду показателями селекции и симбпотиченкой аффекида-HOCTI'O соррообразцов люцзрны мы использовала разработанную ранее методику, основанную на вычислении коэффициенте» ассоциации (Сосков, 1088). Оказалось, что високая спмбиотическая актавыооть 'наийолэе характерна дяя сортов, долучвшш с ис~. пользованием гиЬрчдазации генетически иородствсшшх форм растений (коэффициенты ассоциации +0,34 ... +0,37, р 4¡C. 0,05). Таким образом, наблюдаемая межсортовая изменчивость i,:.nativa, во-вддимому, имеет олроделениую генетическую основу: .высокая отзывчивость на инокуляцию ркзобиями является следствием гибридного происхождения растений.

Следующим этапом пашей работы было изменяв закономерностей внутрисортовой изменчивости люцерны посевной по актив-кости симбиоза. Микровегетационные опиты были проведены с сортами Ташкентская 3192, Береке и Вахшская 300 (анализировали по 100 индивидуально выращенных растений, инокулировашшх штаммом 425а и по 50 неинокулпровашшх растений)Оказалось, что уровень изменчивости растений лацерш по азотфнксирующей активности значительно более высокий, чем по их массе (v = 38-40$ и 17-2355, соответственно). Распределение растении всех исследованных сортов по величине азотфшссирующей активности оказалось левосторонне-асимметричным ( as = '+0,13... +0,88), При анализе распределений растений по массе оказалось, что у всех трех сортов инокуляции R.melUoti приводит к уменьшению величины коэффициента асимметрии, т.е. сдвигает симметрию распределений вправо (рис.2). Сходные закономерности были вдавлены ранее при анализе внутрисортовой измен-

il

Рис. Изш.ч&'ше свшетвш распределения инд ¡видуальных растений ладер!Ш посевной сорта Ташкенте ;ая Л92, Береке и Захшская оШ яри инокуляции высоко« дтявиым штаммом 4&3а л.мс-itloti (схематично). А - i еишжулировашше растения ( as в +0-43...+1,24) г В - ш. окулировагашв растения { ¿3 - -0,74... +0,19)

чивости симбиотических признаков у M.varia (Проворов, Си-шров, iôfîô). Ш-впдшому, сорта посевной и изменчивой люцерны характеризуются сходной генетической структурой по признакам симбиоза.

3. К:дад_генотипов партнеров'симбиоза а определение его _ о'ц^ктивяоети '

Известно, что эффективность симбиоза, образующегося при взаимодействии различных сортов растений и штаммов рнзобни,' определяется 4 (факторами: аддитивными действ! тми генотипов сортов л штаммов, специфический взаимодействием "сорт-штамм", а такт "иеконтролируемиш" факторами.' Относительный вклад каедого из этих факторов в обцее варьйрованяо изучаемого симбковического признака монет быть вычислен с использованием методики двухфакторного дисперсионного .шализа. Обра- . ботка результатов 3-х проведенных «шли иолевпх опытов с использованием этой методики доказала,- что в 1--й год возделывания люцерны вклад генотипов симбпотических партнеров в контроль биомассы растений минимален, а "нек жтроливувмыв-цакторы определяют 50-100$ общего варьирован'«• этого признака (табл.5).' На 3-й год возделывания наблюдал! существенное увеличение адаптивного действия.на эффективность симбиоза генотипов сортов растений и штаммов бактерий а такке проявление фактора взаимодействия "сорт-штамм", ч'-0 вызвало значительное ослабление действия "неконтролируе.лых" факторов.' (до 17,8-71,?/»). Наиболее иолио действие все.; генетических фак-

л

торов проявилось яра анализе суммарных данных за 3-3 года , 13

Таблица б

Вклад генотипов спмбвочч"ш<ишк партнера 1» определение зеленой «.'с.соц лщерш, штокулкрзлашгоП н.гишоц (долевые, оиигв)

ШЛ^ШЖ.

01«(Л| 01ЩУ (.ЧИП- иных I ; I 'л з

Ш О

С о

ШхС |0 Ш+С+(ШхС)Ю

за,з; 24, з;

19,6! 82,2:

33,5; 33,6 21,0 41,4 В,7г 9,6 27,0 24,6 ■ 19,4| »1,3 19,0 21,7 64,7; 67,5 67,0 87,7 35,3' 32,5 33,0 12,3

Примечание: Ш и С - аддггшвшга действия г&кпззгаов тряюро/ч ШхО - взаимодействие 'генотипов, "нзкоцгракарузше"{иктори

возделнвалия лвцорш. По-видимому, »няззлещш оагсопошрлоота связаны с том, что на 2-3 год возделывания запасы "связанного" азота в почве истооюгся и люцорна практически полностью норе-^ ходит к симбиогройгицу' дагаяии азотом.

Для того, чтобы сопоставить вклады генотипов партнеров в определение двух основных показателей сиг,¡биотической активности - зеленой массы растений и общего накопления в ней белка - мы обработали результаты долевых опытов: £ I (2-й год), Л 2 (1-й и 2-й годы), & 3 (1-й и 2-й годы), причем в каидом из' 5 случаев суммировали данные по 2 и 3 укосу. При анализе подученных данных выяснялось (рпс.З), что накопление болка в люцерне более кестко контролируется генотипами симбиотических партнеров, чем ее зеленая масса. С использовашшм г- критерия Сгью-дента достоверные различия (Р0 0,05) были выявлены да величии вкладов взаимодействия "сорт-штамм" и "лекотролируемых" факторов. По-видимому, выявленные различия обусловлены тем, что накопление в биомассе люцерны белка является показателем сим-биотпческой эффективности, наиболее тесно связашш с происхоа-дящей в клубеньках азотфпкеацией. В то ке время, зеленая масса растений, величина которой определяется скоростью их развития, находится под действием .ряда но контролируемых в данной системе факторов и поэтому в меньшей степени, чем накопление белка, зависит от генотипов партнеров симбиоза.

и

Рис.3, Вклад генотипов сортов растений (С), штаммов бактерий (Ш), взаимодействия партнеров (ШхС) и "неконтролируемых11 фал-торов (ï ) в общее варьирование показателей сиыбиоти-'jecKoij эффективности люцерны, инонулированной H.meii-loti (полевые опыты).А- зеленая масса растений, Б -общее накопление белка

ВЫВОДЫ:

1, Проанализирована эффективность симбиоза 5-высокоактивных штаммов n.meliioti , полученных с помощью генетических методов, с 9 сортами м.sativa и I сортом м.varia , районированными в Среднеазиатском региона, в двух полевых мелкоде-ляночных опытах. Наивысшую эффективность проявил- штамм СЙЩ-105, инокуляция которым повышает урожайность зеленой массы, люцерны на 18,9-20,4$,. сбор белка - на 22,2-43,7$ по сравнению с контролем без инокуляции. Штамм СЖ1-105 достоверно превзошел прародительский производственный штамм 425а, по способностям повышать урожайность люцерны на 6,1-7,9$, сбор белка - 'на 13,7-14,6;»..

2. Районированные в Среднеазиатском регионе сорта люцерны существенно различаются по отзывчивости на инокуляцию R.meiilotit наиболее отзывчивы Иодотанская и Ташкентская - 3192,'yjn которых прибавка урожая зеленой массы при инокуляции составила 18,925,3$ и 17,9-23,852, соответственно. Малоотзывчивым оказался

сорт Береке, урокайность которого при инокуляции возрастала лишь 'на 3,3-4,9$. У сорта Ташкентская I при инокуляции R.taeii-loti наблюдали достоверное- снижение зеленой массы па 15,3-15, TI.

■ 3. В условиях микровег'етациошшх и полевого опытов проанализирована способность к образованию аффективного симбиоза со штаммом 425а R.moiiioti коллекции из 34 образцов люцерны (32- ы.sativa. , 2 - ы.varia ), районированных шш-перспективных' для селекции в Среднеазиатском регионе. Выделены группы неотзывчивых (10), отзывчивых (13)-и высокоотзывчивых (II) на инокуляцию образцов. Прибавки урожая зеленой массы дай этих групп составляют: менее 10$, 10-25$ и более -25S&, соответственно; Способность к формирование высокоэффективного симбиоза наиболее характерна для сортов люцерны, имеющих гибридное происхождение.

4. При анализе коллекции из 34 образцов люцерны показано, что абсолютные значения зеленой массы и накопления в пей белка являются менее вариабельными признаками растений, чем величины прибавок этих показателей при инокуляции n.meiUoti, Изменчивость симбиотических признаков люцерны на 3-й год возделывания значительно меньше, чем на 1-й год. Ааотфякоирующая активность образцов в микровегетационном опыте положительно коррелирует с величинами накопления бежа в полевых опытах.

5. В условиях стерильного микровегетациониого опита сорта люцерны посевной Гаикенгская 3192, Берекс и Вахтекая 30Ü характеризуются более высоким уровнем индивидуальной изменчивости растений, инокулированных иташом 425а, по азотфзкслруь&ей активности, чем по.их массе ( v= 38-40$ и 17-28;?, соответственно). Распределение инокуллрованнчх растений по азотфнксирущей ак- . тивности является левосторо1ше асимметричным ( as= +[), 13... +0,88). Для распределения по массе инокулировашшх растений характерны более низкие коэффициенты асимметрии ( AS =>-0,74... +0,19V чем для неинокулировр.нных растений ( A3 =+0,43...+1,24).

6. С использованием метода двухфакторного дисперсионного анализа показано, что вклад генотипов сортов люцерны, штаммов R.meliioti,a такте взаимодействия "сорт-штамм" во 2-й и 3-Я годы возделывания люцерны выше, чем в 1-й год. Установлено, что накопление балка у ичокулированной R.meiiioti люцерны более строго контролируется генотипами симбиотических партнеров,

чем зеленая масса растений.

Список опубликованных работ- по теме1 диссертации: »X. Саимназаров Ю.Б. Эффективность симбиоза и биохимические показатели люцерны при инокуляции клубеньковыми бактериями// Тез.докл.ХУ Респ.конф.мол.учен.и спец."Биол.культив.и биотех-нрл.микроорганизмов". - Ташкент. - 1989. - С.23-23.

2. Саимназаров Ю.Б., Проворов H.A., Симаров Б.В., Расу-лов A.C. Изучение симбиотической активности штаммов клубеньковых бактерий люцерны в Узбекской ССР// Тез.докл.Всес.конф. "Микроорганизмы-стимуляторы и ингибиторы роста растений и животных". - Ташкент. - 1990; - С.172-173.

3. Саимназаров Ю.Б., Шакиров 3.0., Расулов A.C. Молекулярные формы глутаминсинтетазы R.neitloti // Узб.биол. »урн. - 1990. - X 3. - С.3-5.

4. Сашнаэароа Ю.Б., Проводов H.A., .Сямароа Б.Б., Расу-

члов A.C. Изменение биохимических показателей сортов люцерны, возделываемых в Среднеазиатском регионе, при инокуляции клубеньковыми бактериями // Узб.биол.курн. - ISfO. - ii 5. -

с.з-и. „

5. Саимнаааров Ю.Б., Проворов H.A., Симг.ров Б.В., Расу-лов A.C. Эффективность инокуляции люцерны, в( зделываемой в Среднеазиатском регионе, штаммами 425а и CXMV-I05 Khizobium melilotl // Бюлл.ВНИИСШ. - 1991; - Ä 53. - С.. 15-18.

6. Прово'роз H.A., Саимназаров Ю.Б. Генетическая изменчивость сортов люцерны Среднеазиатского генцинтра по эффективности симбиоза с Rhlzobium melilotl// Тезисы докл.Всесовз, науч.конф.мол.уч. и асшгр.по актульн.проблеме; д интенсификации кормопроизводства. - Москва, - 1991. - G.IOO-IOI.

Pill,Тш.ВИР,Зек.723.Тир. 100, 0.10.91 .Бесплатно.

Бесплатно