БІОЛОГІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ МІКРОСИМБІОНТІВ АРАХІСУ, ПОШИРЕНИХ У ҐРУНТАХ УКРАЇНИ

  • Крутило Д. В. Інститут сільськогосподарської мікробіології та агропромислового виробництва НААН
Ключові слова: мікросимбіонти арахісу, бульбочкові популяції ризобій, Bradyrhizobium lupini, B. japonicum, серогрупи, соя, люпин

Анотація

Мета. Дослідити наявність у ґрунтах України бульбочкових бактерій, здатних нодулювати арахіс, виділити нові штами ризобій із бульбочок арахісу, вивчити їхні морфологокультуральні й серологічні властивості та здатність формувати симбіоз із різними бобовими культурами. Методи. Мікробіологічні (виділення бульбочкових бактерій із бульбочок та культивування мікроорганізмів, вивчення біологічних властивостей штамів), серологічні  (отримання антисироватки до штаму Bradyrhizobium lupini 367а, вивчення різноманіття ризобій у бульбочкових популяціях арахісу, дослідження серологічної належності нових штамів), вегетаційного досліду (вивчення формування та функціонування симбіотичних систем арахісу з бульбочковими бактеріями, дослідження хазяйської специфічності нових штамів ризобій арахісу), газохроматографічний (визначення азотфіксувальної активності ризобій у симбіозі з арахісом), математично-статистичні. Результати. За вирощування рослин арахісу на дерново-підзолистому ґрунті та чорноземі вилугуваному в бульбочкових популяціях ризобій виявлено представників двох видів — B. lupini і B. japonicum. Домінуючими мікросимбіонтами арахісу були бульбочкові бактерії люпину серогрупи 367а (54,2 % і 45,8% відповідно до ґрунтів). Меншу кількість бульбочок формували інтенсивнорослі ризобії сої серогрупи КВ11 (16,7 % і 12,5%). Частка бульбочкових бактерій, не зарахованих до досліджуваних серогруп, становила 21,9 % та 41,7%. Із бульбочок арахісу виділено 15 нових штамів бульбочкових бактерій, які за морфолого-культуральними та серологічними ознаками ідентифіковані як B. lupini серогрупи 367а (7 од.), B. japonicum серогрупи КВ11 (4 од.) та Bradyrhizobium sp. (4 од.). Нові штами B. lupini з бульбочок арахісу здатні інфікувати люпин білий та жовтий, проте не нодулюють сою. Штами, ідентифіковані як B. japonicum, утворюють бульбочки на коренях сої, але не заражають люпин. Отримано серологічно не ідентифікований штам Bradyrhizobium sp. AR3, спроможний формувати симбіоз як з люпином, так і з соєю (фенотипи Nod+Fix+). Висновки. Уперше встановлено, що в агроценозах України наявні угруповання бульбочкових бактерій, здатних нодулювати арахіс. Отримано 15 нових штамів ризобій арахісу, ідентифікованих як B. lupini, B. japonicum та Bradyrhizobium sp.

Завантаження

Дані завантаження ще не доступні.

Посилання

Spaynk, G., Kondoroshi, A., Hukas, P. (Eds.). (2002). Rhizobiaceae. Molecular biology of bacteria interacting with plants (rus translation eds. Tihonovich, I. A., Provorov, N. A.). Saint Petersburg [in Russian].

de Bruijn, F. J. (Ed.). (2015). Biological nitrogen fixation. 2 Volume Set. New Jersey.

Volkohon, V. V. (2006). Mikrobni preparaty v zemlerobstvi. Teoriia i praktyka [Microbial preparations in agriculture. Theory and practice]. Kyiv [in Ukrainian].

Kots’, S. Ya., Morgun, V. V., Patyka, V. F., Malichenko, S. M., Mamenko, P. M., Kiriziy, D. A. … Mel’nikova, N. M. (2011). Biologicheskaya fiksatsiya azota: bobovo-rizobial’nyy simbioz [Biological nitrogen fixation: legume-rhizobial symbiosis]: v 4-h t. T. 2. Kiev: Logos [in Russian].

Brenner, D. J., Krieg, N. R., Staley J. T. (Eds.). Editor-in-chief G. M. Garrity. (2005). Bergey’s Manual of Systematic Bacteriology. The Proteobacteria. Part A + B + C. 2nd ed. NewYork.

Rosenberg, E., DeLong, E. F., Lory, S., Stackebrandt, E., Thompson, F. (Eds.). (2014). The Prokaryotes: Alphaproteobacteria and Betaproteobacteria, 4th ed. Berlin.

Hordt, A., Lopez, M. G., Meier-Kolthoff, J. P., Schleuning, M., Weinhold, L. M., Tindall, B. J., Gronow, S., Kyrpides, N. C., Woyke, T., & Goker, M. (2020). Analysis of 1,000+ Type-Strain Genomes Substantially Improves Taxonomic Classification of Alphaproteobacteria. Front. Microbiol., 11 (468), 1–112. https://doi.org/10.3389/fmicb.2020.00468

Ohyama, T. (2014). Advances in Biology and Ecology of Nitrogen Fixation. Rijeka: InTech.

Chidebe, I. N., Jaiswal, S. K., & Dakora, F. D. (2017). Distribution and phylogeny of microsymbionts associated with cowpea (Vigna unguiculata) nodulation in three agroecological regions of Mozambique. Appl. Environ. Microbiol., 84 (2), 1–25. https://doi.org/10.1128/AEM.01712-17

Kishlyan, N. V., Bemova, V. D., Matveeva, T. V., & Gavrilova, V. A. (2020). Biologicheskie osobennosti i vozdelyvanie arahisa (obzor) [Biological features and cultivation of groundnut (review)]. Trudy po prikladnoy botanike, genetike i selektsii — Works on applied botany, genetics and breeding, 181 (1), 119–127. https://doi.org/10.30901/2227- 8834-2020-1-119-127 [in Russian].

Bertioli, D. J., Seijo, G., Freitas, F. O., Valls, J. F. M., Leal Bertioli, S. C. M., & Moretzsohn, M. C. (2011). An overview of peanut and its wild relatives. Plant Genetic Resources, 9 (1), 134– 149. https://doi.org/10.1017/S1479262110000444

Kniazieva, O. V. Teteruk, O. V. (2021). Osoblyvosti tekhnolohii vyroshchuvannia arakhisu na Pivdni Ukrainy [Features of groundnut growing technology in the South of Ukraine]. Perspektyva — Perspective, 36, 62–64 [in Ukrainian].

dos Santos, J. W. M., da Silva, J. F., dos Santos Ferreira, T. D., Dias, M. A. M., Fraiz, A. C. R., & Escobar, I. E. C. (2017). Molecular and symbiotic characterization of peanut bradyrhizobia from the semi-arid region of Brazil. App Soil Ecol., 121. 177–184. http://dx.doi.org/10.1016/ j.apsoil.2017.09.033

Shao, S., Chen, M. N., Liu, W., Hu, X. K., Wang, E. T., Yu, S. L., & Li, Y. (2020). Long-term monoculture reduces the symbiotic rhizobial biodiversity of peanut. Syst. Appl. Microbiol., 43 (5), 126101. https://doi.org/10.1016/j.syapm.2020.126101

Fabra, A., Castro, S., Taurian, T., Angelini, J., Ibañez, F., Dardanelli, M., Tonelli, M., Bianucci, E., & Valetti, L. (2010). Interaction among Arachis hypogaea L. (peanut) and beneficial soil microorganisms: how much is it known? Crit. Rev. Microbiol., 36, 79–194. https://doi.org/10.3109/ 10408410903584863

El-Akhal, M. R., Rincуn, A., Arenal, F., Lucas, M. M., El Mourabit, N., Barrijal, S., & Pueyo, J. J. (2008). Genetic diversity and symbiotic efficiency of rhizobial isolates obtained from nodules of Arachis hypogaea in northwestern Morocco. Soil Biol. Biochem., 40, 2911–2914. https:// doi.org/10.1016/j.soilbio.2008.08.005

Chang, Y. L., Wang, J. Y., Wang, E. T., Liu, H. C., Sui, X. H., & Chen, W. X. (2011). Bradyrhizobium lablabi sp. nov., isolated from effective nodules of Lablab purpureus and Arachis hypogaea. Int. J. Syst. Evol. Microbiol., 61 (10), 2496–2502. https://doi.org/10.1099/ijs.0.027110-0

Grönemeyer, J. L., Hurek, T., Bünger, W., & Reinhold-Hurek, B. B. (2016). Bradyrhizobium vignae sp. nov., a nitrogen-fixing symbiont isolated from effective nodules of Vigna and Arachis in Africa. Int. J. Syst. Evol. Microbiol., 66 (1), 62–69. https://doi.org/ 10.1099/ijsem.0.000674

Ormeño-Orrillo, E., Martinez-Romero, E. (2019). A genomotaxonomy view of the Bradyrhizobium genus. Front. Microbiol., 10, 1334. https://doi.org/10.3389/fmicb.2019.01334

Taurian, T., Ibañez, F., Fabra, A., Aguilar, O. M. (2006). Genetic diversity of rhizobia nodulating Arachis hypogaea L. in central Argentinean soils. Plant Soil., 282, 41–52. https://doi.org/0.1007/ s11104-005-5314-5

Grönemeyer, J. L., Chimwamurombe, P., Reinhold-Hurek, B. (2015). Bradyrhizobium subterraneum sp. nov., a symbiotic nitrogen-fixing bacterium from root nodules of groundnuts. Int. J. Syst. Evol. Microbiol., 65, 3241–3247. https://doi.org/ ISSN 10.1099/ijsem.0.000403

Fernando, I., Tania, T., Jorge, A., Marialaura, T., Adriana, F. (2008). Rhizobia phylogenetically related to common bean symbionts Rhizobium giardinii and Rhizobium tropici isolated from peanut nodules in Central Argentina. Soil. Biol. Biochem., 40 (2), 537–539. https://doi.org/10.1016/ j.soilbio.2007.08.017

Vinuesa, P., Rojas-Jiménez, K., ContrerasMoreira, B., Mahna, S. K., Prasad, B. N., Moe, H., Selvaraju, S. B., Thierfelder, Н., Werner, D. (2008). Multilocus sequence analysis for assessment of the biogeography and evolutionary genetics of four Bradyrhizobium species that nodulate soybeans on the asiatic continent. Appl. Environ. Microbiol., 74 (22), 6987–6996. https://doi.org/10.1128/AEM. 00875-08

Chen, J., Hu, M., Ma, H., Wang, Y., Wang, E. T., Zhou, Z., Gu, J. (2016). Genetic diversity and distribution of bradyrhizobia nodulating peanut in acid-neutral soils in Guangdong Province. Syst. Appl. Microbiol., 39 (6), 418–427. https://doi.org/ 10.1016/j.syapm.2016.06.002

Yang, J. K., Xie, F. L., Zou, J., Zhou, Q., Zhou, J. C. (2005). Polyphasic characteristics of bradyrhizobia isolated from nodules of peanut (Arachis hypogaea) in China. Soil Biol. Biochem., 37 (1), 141– 153. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2004.06.016

Volkohon, V. V. (Ed.). (2010). Eksperymentalna gruntova mikrobiolohiia [Experimental soil microbiology]. Kyiv: Ahrarna nauka [in Ukrainian].

Kebot, E., Meyer, B. (1968). Eksperimental’naya immunologiya [Experimental immunology]. Moskva: Medicina [in Russian].

Krutylo, D. V., Volkova, I. V. (2012). Serolohichne riznomanittia bulbochkovykh bakterii soi u gruntakh Ukrainy [Serological diversity of soybean nodule bacteria in Ukraine soils]. Ahroekolohichnyi zhurnal — Agroecological journal, 4, 66– 71 [in Ukrainian].

Krutylo, D. V., Nadkernychna, O. V., Sherstoboieva, O. V. (2016). Riznomanittia bulbochkovykh bakterii kvasoli v ahrotsenozakh Ukrainy [The diversity of bean nodule bacteria in Ukrainian agrocenoses]. Ahroekolohichnyi zhurnal — Agroecological journal, 3, 117–125 [in Ukrainian].

Berestetskiy, O. A. (1979). Metodicheskie rekomendatsii po polucheniyu novykh shtammov kluben'kovykh bakteriy i otsenke ikh effektivnosti [Guidelines for obtaining new strains of nodule bacteria and evaluation of their effectiveness]. Leningrad [in Russian].

Kovalevska, T. M., Kozar, S. F., Krutylo, D. V., Horban, V. P., Romanova, I. M., & Usmanova, T. O. (2015). Metody kultyvuvannia ta tryvaloho zberihannia bulbochkovykh bakterii v kolektsiiakh: metodychni rekomendatsii [The method of cultivation and long-term storage of nodule bacteria in collections: methodical recommendations]. Chernihiv: ISMAV NAAN [in Ukrainian].

Hardy, R. W. F., Holsten, R. D., Jackson, E. K., & Burns, R. C. (1968). The AcetyleneEthylene Assay for N2 Fixation: Laboratory and Field Evaluation. Plant Physiology, 43(8), 1185– 1207. https://doi.org/10.1104/pp.43.8.1185

Dospekhov, B. A. (1985). Metodika polevogo opyta s osnovami statisticheskoy obrabotki rezul’tatov issledovaniy [Methods of field experiment with the basics of statistical processing of research results]. Moskva: Agropromizdat [in Russian].

Andrews, M., Andrews, M. E. (2017). Specificity in Legume-Rhizobia Symbioses Int. J. Mol. Sci., 18, 705. https://doi.org/10.3390/ijms18040705


Переглядів анотації: 32
Завантажень PDF: 19
Опубліковано
2021-11-11
Як цитувати
Д. В. , К. (2021). БІОЛОГІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ МІКРОСИМБІОНТІВ АРАХІСУ, ПОШИРЕНИХ У ҐРУНТАХ УКРАЇНИ. Сільськогосподарська мікробіологія, 34, 3-14. https://doi.org/10.35868/1997-3004.34.3-14