Delist.ru

Селекция гороха (Pisum sativum I.) на повышение эффективности симбиотической азотфиксации (15.08.2007)

Автор: Наумкина Татьяна Сергеевна

Оценка клубенькообразующей способности. Горох посевной (Pisum sativum L.) является одним из лучших модельных растений для изучения функционирования тройной симбиотической системы (Штарк, Данилова, Наумкина и др., 2006). Несмотря на литературные данные, свидетельствующие о низкой способности коммерческих сортов гороха формировать арбускулярную микоризу, при изучении 99 дикорастущих и малоокультуренных сортообразцов гороха различного географического происхождения (Якоби и др., 2000) выявлен высокий генетический полиморфизм по продуктивности биомассы и способности к симбиотрофному минеральному питанию за счет микоризации на фоне инокуляции клубеньковыми бактериями.

Установлены значительные межсортовые различия по числу клубеньков на растение во всех вариантах опыта: от 4,0±-,10 шт. (PS 7101044) до 69,0±0,11 шт. (к-7128) – контроль; от 10,0±0,16 шт. (PS 9910029) до 89,0 ±1,12 шт. (к-7128) – двойная инокуляция ризобиями и грибами арбускулярной микоризы; от 10,0±0,16 шт. (PS 7101149) до 64,0±0,54 шт. (к-3064).

Выделено пять сортообразцов, сформировавших достоверно большее количество клубеньков в различные годы изучения – к-8274 (Франция), к-7128 (Россия), к-925 (США), к-1693 (Великобритания) и Триумф (Россия). Эти сортообразцы предлагаются как источники высокой клубенькообразующей способности, которые можно использовать в селекции на повышенную интенсивность азотфиксации. Остальные изученные сорта имели более низкую клубенькообразующую способность (табл.9).

Таблица 9 – Клубенькообразующая способность лучших образцов

гороха, 2003 – 2005 гг.

Образец Клубеньки

Название происхождение шт./раст. расположение

Окраска

контроль 2-я инок. N45P30K65

стандарт Франция 22±0,25 73±0,18 6±0,21 на боковых корнях бледно-розовая

к-7128 Россия 69±0,87 89±1,12 5±0,12 на боковых корнях бледно-розовая

к-925 США 49±0,13 62±0,84 8±0,21 на боковых корнях бледно-розовая

к-1693 Великобрита

ния 42±0,11 58±0,37 9±0,15 на боковых корнях бледно-розовая

Триумф Россия 21±0,21 61±0,29 5±0,18 на боковых корнях Бледно-розовая

Предпосевная инокуляция семян штаммами ризобий и грибов арбускулярной микоризы способствует повышению клубенькообразования у большинства сортообразцов гороха на 30,0 – 190,9%;

Нитрогеназная активность сортообразцов гороха. При условии образования активного комплекса бобовое растение + Rhizobium + Glomus sp. образуется взаимовыгодное сожительство или симбиоз. Макросимбионт аккумулирует солнечную энергию в процессе фотосинтеза и в виде химически связанной энергии углеводов и других веществ снабжает ею микросимбионта, который обеспечивает потребности растения-хозяина в связанном азоте и труднодоступном фосфоре. В условиях живой клетки восстановительный процесс связывания азота с водородом происходит с помощью фермента нитрогеназы.

Установлено, что у большинства сортообразцов гороха из изученного набора, предпосевная инокуляция семян штаммами ризобий и грибов арбускулярной микоризы увеличивает нитрогеназную активность по сравнению с контрольным вариантом. Наиболее высокий уровень проявления этого показателя отмечен у к-8274 (110±1,24 мкг N2·растение/час) и новых сортов Триумф и Скиф (93±2,71 и 90±3,46 мкг N2·растение/час) (рис. 3).

Рис. 3. Сортообразцы гороха, выделившиеся по нитрогеназной

активности, 2003-2005 гг.

Микоризация образцов. Взаимодействие растений с грибами арбускулярной микоризы Glomus ssp. обеспечивает ассимиляцию труднорастворимых фосфатов и других питательных элементов почвы. Микоризация ведет к улучшению роста растений, однако широкое использование этого симбиоза ограничено сложностью приготовления препаратов микоризных грибов.

Исследованиями была подтверждена эффективность такой обработки. Инокуляция клубеньковыми бактериями увеличивала число клубеньков во всех вариантах, но повышала семенную продуктивность только в сочетании с инокуляцией микоризными грибами (табл.10)

Таблица 10 - Влияние двойной инокуляции штаммами клубеньковых бактерий Rhizobium leguminosarum bv. viciae (GLAM 1022) и микоризных грибов Glomus intraradices (GLAM 7) на хозяйственно-полезные признаки растений

гороха к-8274, 1998-2001 гг

Вариант

Опыта Длина стебля, см. Масса сухого растения, г. Число семян с растения, шт. Масса семян с растения, г. Число клубеньков на растении

Контроль 58,5±1,01 7,9±0,41 33,4±1,45 4,13±0,24 80,5±3,84

Инокуляция шт. ризобий 46,9±0,92 8,0±0,56 30,3±1,78 4,2±0,31 173,8±7,76

Инокуляция

микоризными грибами 56,8±0,99 7,8±0,53 32,4±1,95 3,99±0,33 98,8±4,30

Двойная

инокуляция 48,4±0,92 9,2±0,54 32,7±1,63 5,19±0,33 129,9±5,55

Двойная инокуляция улучшала рост растений независимо от генотипа, хотя семенная продуктивность растений варьировала в зависимости от сортовых особенностей (табл. 11).

Таблица 11 - Влияние двойной инокуляции клубеньковыми бактериями Rhizobium leguminosarum bv. viciae (штамм GLAM 1022) и грибом арбускулярной микоризы Glomus fasciculatum (изолят BEG53) на продуктивность сортообразцов гороха, 2001-2003 гг

Сортообразец Длина

стебля, см Зеленая масса растения в фазу бутонизации-начала цветения, г. Число семян с растения, шт. Масса семян с растения, г.

Х±Sx % к неинок.

ролю Х±Sx ±к неинок.

ролю Х±Sx % к неинок.

ролю Х±Sx % к неинок.

Страницы: 1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16