doi: 10.15389/agrobiology.2022.3.555rus
УДК 633.9:631.461.52
Авторы благодарят Ю.В. Хомякова (ФГБНУ АФИ, г. Санкт-Петербург) за проведение агрохимического анализа почв и Е.Е. Андронова (ФГБНУ ВНИИСХМ, г. Санкт-Петербург) за помощь в проведении фотосъемки клубеньков. Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (проект № 21-16-00084).
ЭФФЕКТИВНОСТЬ АЗОТФИКСИРУЮЩЕГО СИМБИОЗА
ГУАРА (Cyamopsis tetragonoloba) СО ШТАММАМИ Bradyrhizobium retamae RCAM05275 И Ensifer aridi RCAM05276 В ВЕГЕТАЦИОННОМ ОПЫТЕ
П.С. УЛЬЯНИЧ1, А.А. БЕЛИМОВ1 ✉, И.Г. КУЗНЕЦОВА1,
А.Л. САЗАНОВА1, О.С. ЮЗИХИН1, Ю.В. ЛАКТИОНОВ1,
Д.С. КАРЛОВ1, М.А. ВИШНЯКОВА2, В.И. САФРОНОВА1
Бобовая культура гуар (Cyamopsis tetragonoloba (L.) Taub.) — источник гуаровой камеди (комплекс полисахаридов, который используется в различных отраслях промышленности). Эта культура широко возделывается в основном в Индии и Пакистане, но в последние годы возрастает интерес к промышленному выращиванию гуара в южных регионах России. Одна из проблем внедрения этой культуры в сельское хозяйство Российской Федерации — отсутствие в почвах бактерий, способных образовывать симбиотические клубеньки на корнях гуара в почвенно-климатических условиях России. В представляемой работе получены первые данные по эффективности инокуляции клубеньковыми бактериями гуара при выращивании в почвах России. Цель нашего исследования состояла в оценке эффективности симбиоза перспективных штаммов клубеньковых бактерий гуара Bradyrhizobium retamae RCAM05275 и Ensifer aridi RCAM05276 при выращивании растений в почвах, отобранных в разных районах Российской Федерации и не содержащих комплементарных клубеньковых бактерий. Для инокуляции семян гуара сорта Кубанский Юбилейный использовали инокулюмы в виде водных суспензий бактерий, полученные по стандартной методике приготовления жидких биопреператов клубеньковых бактерий. Эффективность симбиоза изучали в вегетационном опыте с выращиванием растений в дерново-подзолистой почве и чернозёме. Инокуляция обоими штаммами привела к активному образованию клубеньков (около 20-40 шт. на растение), в то время как на корнях контрольных растений клубеньков обнаружено не было. Количество клубеньков на растении было максимальным в вариантах инокуляции штаммом B. retamae RCAM05275. Значения общей массы клубеньков на одно растение были максимальными в вариантах инокуляции штаммом E. aridi RCAM05276 благодаря образованию более крупных клубеньков. Клубеньки формировались на боковых корнях, имели округлую неправильную форму, розоватый цвет (свидетельство наличия в них леггемоглобина) и существенно варьировали по размеру. Оба штамма повысили биомассу побегов и всего растения примерно на 70 % при выращивании на дерново-подзолистой почве и черноземе, но не повлияли на биомассу корней. Инокулированные растения обладали примерно одинаковой нитрогеназной активностью независимо от штамма ризобий и типа почвы. Удельная нитрогеназная активность (на единицу биомассы клубенька) была примерно в 2 раза выше по сравнению с другими вариантами при инокуляции растений штаммом B. retamae RCAM05275 в дерново-подзолистой почве. Во всех вариантах опыта в побегах инокулированных растений выявлено повышение содержания общего азота примерно в 1,4 раза и накопления азота — в 3-4 раза. Таким образом, оба изученных штамма оказались способны формировать азотфиксирующий симбиоз, что привело к значительному росту биомассы растений и накоплению азота в побегах. Результаты показали перспективность дальнейших исследований по испытанию штаммов в полевых экспериментах с целью создания биопрепаратов для улучшения азотного питания этой сельскохозяйственной культуры.
Ключевые слова: азотфиксация, гуар, клубеньки, симбиоз, Cyamopsis tetragonoloba.
P.S. Ulianich1, A.A. Belimov1 ✉, I.G. Kuznetsova1, А.L. Sazanova1,
O.S. Yuzikhin1, Yu.V. Laktionov1, D.S. Karlov1, M.A. Vishnyakova2,
V.I. Safronova1
Legume plant guar (Cyamopsis tetragonoloba (L.) Taub.) is a source of guar gum, a complex of polysaccharides that is used in various industries. This crop is widely cultivated mainly in India and Pakistan, but in recent years there has been an increasing interest in the industrial cultivation of guar in the southern regions of Russia. One of the problems of introducing this culture into Russian agriculture is the absence in the soil of bacteria that can form symbiotic nodules on the roots of guar in the soil-climatic conditions of the Russian Federation. One of the problems of the introduction of this crop into the agriculture of the Russian Federation is the absence of bacteria capable of forming symbiotic nodules on guar roots under environmental conditions of Russia. In the present work, the first data on the efficiency of inoculation with nodule bacteria of guar growing in the soils of Russia were obtained. The aim of this work was to evaluate the effectiveness of promising rhizobial strains of guar Bradyrhizobium retamae RCAM05275 and Ensifer aridi RCAM05276 when growing plants in soils selected in the regions of the Russian Federation and not containing the corresponding nodule bacteria. To inoculate the seeds of guar variety Kubanskiy Yubileiny, inoculums in the form of aqueous suspensions of bacteria were used. Inoculums were obtained according to the standard procedure for the preparation of liquid biopreparations of nodule bacteria. The effectiveness of symbiosis was studied in a pot experiment with growing plants in sod-podzolic soil and chernozem. Inoculation with both strains resulted in active formation of nodules (about 20-40 nodules per plant), while no nodules were found on the roots of control uninoculated plants. The number of nodules per plant was maximal in the variants of inoculation with the strain B. retamae RCAM05275. The values of the total mass of nodules per plant were maximum in the variants of inoculation with the strain E. aridi RCAM05276 due to the formation of larger nodules. The nodules formed on lateral roots had a rounded irregular shape, pinkish color (evidence of the presence of leghemoglobin in them) and significantly varied in size. Both strains increased the biomass of shoots and the whole plant by about 70% when growing plants on sod-podzolic soil and chernozem, but did not affect the biomass of the roots. The inoculated plants had approximately the same nitrogenase activity regardless of the rhizobia strain and soil type. The specific nitrogenase activity (per nodule biomass) was approximately 2 times higher than in other variants when plants were inoculated with the strain B. retamae RCAM05275 in sod-podzolic soil. In all variants of the experiment, an approximately 1.4-fold increase in the total nitrogen content and a 3-4-fold increase in nitrogen accumulation in the shoots of inoculated plants were revealed. Thus, the first data on the efficiency of inoculation with nodule bacteria of the guar cultivated in Russian soils have been obtained. Both studied strains were able to form nitrogen-fixing symbiosis, which led to a significant increase in plant biomass and accumulation of nitrogen in shoots. The results showed the promise of further research on testing strains in field experiments in order to create biopreparations to improve the nitrogen nutrition of this crop.
Keywords: nitrogen fixation, guar, nodulation, symbiosis, Cyamopsis tetragonoloba.
1ФГБНУ Всероссийский НИИ сельскохозяйственной |
Поступила в редакцию |
