Симбіотична взаємодія гороху озимого
DOI:
https://doi.org/10.47414/na.10.3.2022.270491Ключові слова:
коренева система, бульбочкові бактерії, симбіоз, кількість колоній, маса колоній, симбіотичний потенціалАнотація
Мета. Оцінити симбіотичні параметри посівів гороху озимого залежно від азотного удобрення та інокуляції насіння в умовах Правобережного Лісостепу України.
Методи. Дослідження проводили в умовах відокремленого підрозділу Національного університету біоресурсів і природокористування України «Агрономічна дослідна станція» (Київська обл.) упродовж 2019–2021 рр. Горох озимий ‘НС Мороз’ вирощували за схемою двофакторного польового досліду із застосуванням інокуляції насіння (без інокуляції – контроль; інокулянт Оптімайз Пульс) та внесенням різних доз азотних добрив в основне (осіннє) удобрення + підживлення на початку відновлення вегетації (N0 – контроль, N15 + N15, N15 + N30, N15 + N45, N30 + N0, N30 + N15, N30 + N30, N45 + N0, N45 + N15, N60 + N0). Решта елементів агротехнології були загальноприйнятими для зони вирощування культури.
Результати. Визначено, що інокуляція насіння Оптімайз Пульс позитивно впливає на формування колоній бульбочкових бактерій. Водночас ефективнішими за впливом на симбіотичні властивості рослин залишались варіанти удобрення з мінімальним унесенням азоту (N15) в основне удобрення. Зі зростанням дози основного удобрення зменшувалась як загальна чисельність бульбочок на кореневій системі рослин, так і їхня маса. Установлено, що фактор інокуляції насіння визначав кількість активних бульбочкових бактерій у фазі бутонізації культури на 35 %, а погодні умови та основне удобрення були приблизно однакові за впливом – 29 та 28 % відповідно. Водночас варіанти підживлення рослин не впливали значно на формування цієї ознаки.
Висновки. За зростання рівня основного удобрення як кількість, так і маса активних колоній бульбочкових бактерій зменшувалась у міру збільшення дози азотних добрив. Отримані залежності для кількості бульбочок описуються рівнянням y = −0,1799x + 24,592, а для їхньої маси – y = −1,6817x + 258,17. З огляду на лінійність зниження цих показників отримані рівняння можна використовувати для точного прогнозування стану симбіотичного апарату рослин у разі застосування доз азотних добрив відмінних від тих, які вивчали в досліді. Щодо закономірностей формування симбіотичного потенціалу залежно від удобрення азотом, то кращими варіантами як загального, так і активного потенціалу було застосування основного удобрення в дозі N15 з наступним підживленням рослин N30–45.
Посилання
Belimov, A. A., Dodd, I. C., Hontzeas, N., Theobald, J. C., Safronova, V. I., & Davies, W. J. (2008). Rhizosphere bacteria containing ACC deaminase increase yield of plants grown in drying soil via both local and systemic hormone signalling. New Phytologist, 181(2), 413–423. doi: 10.1111/j.1469-8137.2008.02657.x
Via, V. D., Zanetti, M. E., & Blanco, F. (2015). How legumes recognize rhizobia. Plant Signaling & Behavior, 11(2), Article e1120396. doi: 10.1080/15592324.2015.1120396
Fields, S. (2004). Global nitrogen: Cycling out of control. Environmental Health Perspectives, 112(10), A556–A563. doi: 10.1289/ehp.112-a556
Oldroyd, G. E., Murray, J. D., Poole, P. S., & Downie, J. A. (2011). The rules of engagement in the legume-rhizobial symbiosis. Annual Review of Genetics, 45, 119–144. doi: 10.1146/annurev-genet-110410-132549
Poole, P., & Allaway, D. (2000). Carbon and nitrogen metabolism in Rhizobium. Advances in Microbial Physiology, 43, 117–163. doi: 10.1016/s0065-2911(00)43004-3
White, J., Prell, J., James, E. K., & Poole, P. (2007). Nutrient sharing between symbionts. Plant Physiology, 144(2), 604–614. doi: 10.1104/pp.107.097741
Cullimore, J. V., & Bennett, M. J. (1992). Nitrogen assimilation in the legume root nodule: current status of the molecular biology of the plant enzymes. Canadian Journal of Microbiology, 38(6), 461–466. doi: 10.1139/m92-077
Gianinazzi-Pearson, V. (1995). Morphofunctional compatibility in interactions between roots and arbuscular endomycorrhizal fungi: molecular mechanisms, genes and gene expression. In K. Kohmoto, R. P. Singh, & U. S. Singh (Eds.), Pathogenesis and Host Specificity in Plant Diseases, Pergamon (Vol. 2, pp. 251–263). Oxford: Elsevier Science Ltd.
Gollotte, A., Gianinazzi-Pearson, V., & Gianinazzi, S. (1995). Immunodetection of infection thread glycoprotein and arabinogalactan protein in wild type Pisum sativum (L.) or an isogenic mycorrhiza-resistant mutant interacting with Glomus mosseae. Symbiosis, 18, 69–85.
Werner, D. (1992). Symbiosis of plants and microbes. London: Chapman & Hall.
Larsen, J., & Bodker, L. (2001). Interactions between pea root-inhabiting fungi examined using signature fatty acids. New Phytologist, 149(3), 487–493. doi: 10.1046/j.1469-8137.2001.00049.x
Sessitsch, A., Howieson, J. G., Perret, X., Antoun, H., & Martínez-Romero, E. (2002). Advances in Rhizobium research. Critical Reviews in Plant Sciences, 21(4), 323–378. doi: 10.1080/0735-260291044278
Kent, A. D., & Triplett, E. W. (2002). Microbial communities and their interactions in soil and rhizosphere ecosystems. Annual Review of Microbiology, 56, 211–236. doi: 10.1146/annurev.micro.56.012302.161120
Kapulnik, Y. (1991). Plant-growth-promoting rhizobacteria. In Y. Waisel, A. Eshel, & U. Kafkadi (Eds.), Plant roots: the hidden half (pp. 347–362). New York, NY: Marcel Dekker Inc.
Wardle, D. A., & van der Putten, W. H. (2002). Biodiversity, ecosystem functioning and above-ground–below-ground linkages. In M. Loreau, S. Naeem, & P. Inchausti (Eds.), Biodiversity and Ecosystem Functioning Synthesis and Perspectives (pp. 155–168). Oxford, UK: Oxford University Press.
Ramamoorthy, V., Viswanathan, R., Raguchander, T., Prakasam, V., & Samiyappan, R. (2001). Induction of systemic resistance by plant growth promoting rhizobacteria in crop plants against pests and diseases. Crop Protection, 20, 1–11. doi: 10.1016/S0261-2194(00)00056-9
Clay, K., & Holah, J. (1999). Fungal endophyte symbiosis and plant diversity in successional fields. Science, 285, 1742–1744. doi: 10.1126/science.285.5434.1742
Doornbos, R. F., van Loon, L. C., & Bakker, P. A. (2012). Impact of root exudates and plant defense signaling on bacterial communities in the rhizosphere. A review. Agronomy for Sustainable Development, 32, 227–243. doi: 10.1007/s13593-011-0028-y
De Bruijn, F. J. (2015). Biological nitrogen fixation. In B. Lugtenberg (Ed.), Principles of Plant-Microbe Interactions (pp. 215–224). Cham: Springer. doi: 10.1007/978-3-319-08575-3_23
Hosie, A. H. F., Allaway, D., Galloway, C. S., Dunsby, H. A., & Poole, P. S. (2002). Rhizobium leguminosarum has a second general amino acid permease with unusually broad substrate specificity and high similarity to branched-chain amino acid transporters (Bra/LIV) of the ABC family. Journal of Bacteriology, 184(15), 4071–4080. doi: 10.1128/JB.184.15.4071-4080.2002
Ermantraut, E. R., Prysiazhniuk, O. I., & Shevchenko, I. L. (2007). Statistical analysis of agronomic study dat in the Statistica 6.0 software suite. Kyiv: PolihrafKonsaltynh. [In Ukrainian]
