Фізіологічна активність bradyrhizobium japonicum та ефективність соєво-ризобіального симбіозу за дії фіторегулювальних речовин

Размещено на http://www.allbest.ru/

Національна академія наук України

Інститут мікробіології і вірусології ім. Д.К. Заболотного

УДК: 579.222: 631.461.5: 579.262 + 631.811.98

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата біологічних наук

Спеціальність 03.00.07 - Мікробіологія

Фізіологічна активність bradyrhizobium japonicum та ефективність соєво-ризобіального симбіозу за дії фіторегулювальних речовин

Леонова Наталія Осипівна

Київ - 2006

Дисертація є рукописом

Робота виконана у відділі загальної та ґрунтової мікробіології Інституту мікробіології і вірусології ім. Д.К. Заболотного Національної академії наук України. соя ризобіальний симбіоз добриво

Науковий керівник: доктор біологічних наук, професор Іутинська Галина Олександрівна, Інститут мікробіології і вірусології ім. Д.К. Заболотного НАН України, заступник директора з наукової роботи.

Офіційні опоненти: доктор біологічних наук, професор Курдиш Іван Кирилович, Інститут мікробіології і вірусології ім. Д.К. Заболотного НАН України, завідувач відділу мікробіологічних процесів на твердих поверхнях доктор сільськогосподарських наук, професор Волкогон Віталій Васильович, Інститут сільськогосподарської мікробіології УААН, директор інституту

Провідна організація: Інститут фізіології рослин і генетики НАН України, м. Київ.

Захист відбудеться 15 листопада 2006 р. о 12 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.233.01 Інституту мікробіології і вірусології ім. Д.К. Заболотного НАН України за адресою: Д 03680, м. Київ, МСП, вул. Заболотного, 154

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту мікробіології і вірусології ім. Д.К. Заболотного НАН України за адресою: м. Київ, вул. Заболотного, 154

Автореферат розісланий 13 жовтня 2006 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради, кандидат біологічних наук, с.н.с. Пуріш Л.М.

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. У зв'язку із впровадженням нових агротехнологій у сільському господарстві особливо актуальною є проблема екологічної стабільності ґрунтів та якості продукції рослинництва. Значний інтерес при цьому становить кругообіг азоту. Відомо, що азотфіксувальні мікроорганізми здатні засвоювати молекулярний азот, неорганічні та органічні сполуки азоту. Прижиттєво і після відмирання вони виділяють в навколишнє середовище біологічно активні азотвмісні речовини, які відіграють важливу роль у формуванні урожаю бобових та у відновленні родючості ґрунтів (Рубенчик, 1960; Коць та ін., 2001; Спайнк и др., 2002; Патика та ін., 2003).

У складних взаємовідносинах симбіотрофних бактерій і бобових рослин важливе значення мають метаболіти мікробного та рослинного походження. Останнім часом зростає зацікавленість дослідників до участі у цих процесах рослинних метаболітів фіторегулювальної дії - флавоноїдів. Ці речовини стимулюють розвиток бульбочкових бактерій, активізують nod-гени, що керують механізмами інфікування коренів бобових ризобіями та формування нодуляційного апарату. У літературі накопичена інформація стосовно хімії флавоноїдів, біогенезу, розподілу та біологічної ролі в рослинах (Харборн, 1968; Rolfe, 1988; Winkel-Shirley, 2001; Gonzalez, Marketon, 2003). У той же час, недостатньо даних щодо впливу флавоноїдів на азотний метаболізм симбіотичних діазотрофів, на накопичення ними біомаси та екзополімерів, а також на ефективність симбіозу з рослинами.

В сучасному землеробстві досить широко застосовуються синтетичні і природні регулятори росту рослин (РРР), які діють у незначних концентраціях, регулюючи основні фізіологічні процеси (Шевелуха, 2001; Пономаренко, 2003). Мало дослідженим залишається питання впливу РРР на ґрунтові мікроорганізми, зокрема симбіотрофні азотфіксатори та взаємовідносини між мікро- та макросимбіонтами.

Отже, дослідження впливу фіторегулювальних речовин природного і синтетичного походження на фізіологічну активність діазотрофів - мікро-симбіонтів бобових актуальні і важливі для розуміння механізмів формування і пошуку шляхів підвищення продуктивності симбіотичних систем.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана в межах науково-дослідної роботи відділу загальної та ґрунтової мікробіології Інституту мікробіології і вірусології ім. Д.К. Заболотного НАН України за темами: «Еколого-функціональні особливості мікробних угруповань ґрунту в умовах сучасного розвитку агроекосистем» (номер державної реєстрації 0101U003050/2.28.99), «Збереження та забезпечення належного функціонування об'єкта, що становить національне надбання - колекція мікроорганізмів ІМВ НАНУ» (номер державної реєстрації 0105U003954) та проекту Фонду фундаментальних досліджень «Дослідити закономірності функціонування ризосферних та епіфітних мікробних ценозів бобових під впливом нових композицій фунгіцидної дії» (№ 06-7/00020).

Мета і завдання досліджень. Мета дисертаційної роботи полягала у дослідженні фізіологічної активності бульбочкових бактерій сої, формування, функціонування і ефективності симбіотичної системи соя-ризобії за дії фіторегулювальних речовин.

Для виконання поставленої мети необхідно було вирішити такі завдання:

· дослідити накопичення біомаси Bradyrhizobium japonicum за дії флавоноїдів та регуляторів росту рослин;

· вивчити вплив фіторегулювальних речовин на продукування ризобіями сої екзополімерів, встановити їх компонентний склад та молекулярно-масові характеристики;

· визначити активність основних ферментів азотного обміну у Bradyrhizobium japonicum за умов культивування з фіторегуляторами;

· вивчити вплив регуляторів росту рослин на проростання насіння сої і формування проростків на природному та інфекційному фонах;

· дослідити особливості формування та функціонування симбіотичної системи Bradyrhizobium japonicum-Glycine max L. (Merr.) за дії фіторегулювальних речовин;

· оцінити ефективність соєво-ризобіального симбіозу за умов застосування регуляторів росту рослин.

Об'єкт дослідження - контрастні за симбіотичними властивостями штами Bradyrhizobium japonicum 71т (УКМ В-6035) та B. japonicum 21110; тест-культури фітопатогенних бактерій; флавоноїди; регулятори росту рослин; рослини сої (Glycine max L. (Merr.)) сортів Київська 98 і Київська 27.

Предмет дослідження - процеси накопичення біомаси та екзополімерів ризобіями сої, активність основних ферментів азотного обміну, формування, функціонування та ефективність соєво-ризобіального симбіозу.

Методи дослідження - мікробіологічні, біохімічні, фізико-хімічні, хімічні, статистичні.

Наукова новизна роботи. Уперше досліджено фізіологічну активність B. japonicum за дії флавоноїдів даїдзеїну і кверцетину та регуляторів росту рослин івіну, емістиму С, енею і агростимуліну. Встановлено, що у високоактивного мікросимбіонта сої за дії даїдзеїну (основного ізофлавоноїду пулу флавоноїдних сполук кореневих ексудатів сої) підвищується накопичення біомаси і продукування екзополімерів, зростає активність ферментів асиміляції амонію (глутамінсинтетази та глутаматдегідрогенази). Уперше визначено, що флавоноїди та регулятори росту рослин суттєво не впливають на компонентний склад екзополімерів B. japonicum.

Розширено уявлення про особливості впливу РРР на формування та функціонування соєво-ризобіального симбіозу. Показано, що підвищення урожаю та покращання його якості можна досягти при оптимальному доборі партнерів симбіозу та РРР. Застосування синтетичного регулятора івіну та природного - емістиму С сприяє підвищенню продуктивності симбіозу за спонтанної інокуляції, а емістиму С та композиційного препарату агростимуліну - за інокуляції ефективним штамом B. japonicum. Виявлено зміни вмісту флавоноїдних сполук у листі та насінні сої за дії РРР.

Практичне значення одержаних результатів. Проведено оцінку впливу сучасних РРР на фізіологічну активність виробничого штаму ризобій сої B. japonicum 71т (УКМ В-6035) - основи нітрагіну. Визначені оптимальні концентрації фіторегулювальних речовин для інтенсифікації росту цих мікроорганізмів та підвищення якості бактеріального добрива.

Розроблені схеми раціонального застосування нітрагіну за синергізмом дії бактеризації та обробки рослин регуляторами росту, що дозволяє більш повно використовувати потенціал препаратів різної природи з метою створення високоефективних бобово-ризобіальних систем.

Отримані дані можуть бути використані як основа заходів щодо підвищення вмісту флавоноїдних сполук у листі та насінні сої, як цінної сировини для одержання флавоноїдів, а також ліків та профілактичного харчування.

Особистий внесок здобувача. Дисертаційна робота виконана автором особисто у відділі загальної та ґрунтової мікробіології ІМВ НАНУ. Автором самостійно проаналізовано наукову літературу з тематики досліджень, узагальнено отримані експериментальні дані, проведено їх статистичну обробку та порівняльний аналіз з літературними даними, а також підготовку матеріалів досліджень до публікації. Автором досліджено вплив фіторегулювальних речовин на накопичення біомаси B. japonicum, продукування та компонентний склад екзополімерів. Визначення активності основних ферментів азотного обміну у досліджуваних мікроорганізмів за дії флавоноїдів та регуляторів росту рослин проведено за консультативною допомогою к.б.н. Л.В. Титової, що відображено у спільних публікаціях.

Вегетаційні та польові дослідження з вивчення впливу фіторегулювальних сполук на симбіоз B. japonicum-соя проводили сумісно з д.б.н. А.Ф. Антипчук, к.б.н. Л.В. Титовою та О.В. Танцюренко, які є співавторами відповідних публікацій. Визначення молекулярно-масового розподілу екзополімерів ризобій сої здійснювали спільно з к.б.н. С.К. Воцелко (відділ фітопатогенних бактерій ІМВ НАН України). Вивчення якості зерна сої проводили в лабораторії агроекології і аналітичних досліджень ННЦ «Інститут землеробства УААН».

Планування напрямку роботи, аналіз результатів та формулювання основних положень і висновків дисертації здобувачем проведено під керівництвом наукового керівника роботи, д.б.н., проф. Г.О. Іутинської.

Апробація результатів дисертації. Результати досліджень були представлені на Міжнародній конференції молодих вчених «Рослина і середовище (фізіологія, генетика, фітоценологія, агроекологія)» (Харків, 2001); VІ з'їзді товариства ґрунтознавців та агрохіміків України (Умань, 2002); Науковій конференції «Устойчивое развитие агроэкосистем» (Вінниця, 2002); III Міжнародній конференції «Регуляция роста, развития и продуктивности растений» (Мінськ, 2003); 6-й, 8-й і 9-й Міжнародній Пущинській школі-конференції молодих вчених «Биология - наука XXI века» (Пущино, 2002, 2004, 2005); XI Міжнародній конференції студентів та аспірантів по фундаментальним наукам «Ломоносов - 2004» (Москва, 2004); Міжнародній науковій конференції «Сучасні проблеми і тенденції розвитку ґрунтознавства» (Чернівці, 2005); І та ІІ Міжнародній конференції студентів та аспірантів «Молодь та поступ біології» (Львів, 2005, 2006); Міжнародній науково-практичній конференції «Мікробні препарати в землеробстві» (Чернігів, 2006); наукових конференціях-конкурсах молодих вчених ІМВ НАН України (Київ, 2003, 2005).

Публікації. Результати дисертації опубліковані у 13 наукових роботах, з яких 5 - статті у фахових наукових журналах, 8 - матеріали конференцій.

Структура та обсяг роботи. Дисертаційна робота складається зі вступу, огляду літератури, 5 розділів власних експериментальних досліджень, обговорення результатів, висновків та списку використаних джерел, який містить 287 першоджерел (з них - 163 англійською мовою). Загальний обсяг роботи становить 147 сторінок тексту комп'ютерного набору. Дисертація ілюстрована 22 рисунками та 16 таблицями.

Огляд літератури

В огляді літератури, який складається з трьох розділів, представлено основні положення щодо формування та функціонування бобово-ризобіального симбіозу у агроценозах; описано біологічні властивості метаболітів рослин - флавоноїдів, їхнє поширення у природі, роль в онтогенезі рослин та формуванні симбіотичних взаємовідносин з мікроорганізмами. Наведено дані щодо хімічної природи та біологічної дії регуляторів росту рослин природного і синтетичного походження. Проаналізовано літературу щодо фізіологічної активності мікроорганізмів за дії фіторегулювальних речовин.

матеріали та методи досліджень

Об'єктами досліджень були два штами бульбочкових бактерій сої, що відрізняються за активністю азотфіксації в умовах симбіозу: високоефективний штам B. japonicum 71т (УКМ В-6035), який формує на коренях сої активний азотфіксувальний апарат, сприяє підвищенню урожаю та збільшенню вмісту протеїну в насінні сої (штам з колекції відділу загальної і ґрунтової мікробіології ІМВ НАНУ); малоефективний штам B. japonicum 21110, який формує на коренях сої бульбочки з низькою азотфіксувальною активністю і мало впливає на урожай та його якість (штам з колекції Всеросійського науково-дослідного інституту сільськогосподарської мікробіології РАСГН, Санкт-Петербург, Пушкін). В роботі використовували флавоноїди даїдзеїн та кверцетин (Sigma, Німеччина); регулятори росту рослин івін, емістим С, еней та агростимулін, розроблені в Інституті біоорганічної хімії і нафтохімії НАН України у Міжвідомчому науково-технологічному центрі «Агробіотех» НАН і МОН України. Тест-культури фітопатогенних бактерій Xanthomonas axanopodis 8609, X. axonopodis pv. glycinea 9075, Pseudomonas savastanoi pv. glycinea 8541 та 8571 надані доктором біологічних наук, професором Р.І. Гвоздяком (відділ фітопатогенних бактерій ІМВ НАН України). Польові досліди проводили з соєю Glycine max L. (Merr.) сортів Київська 98 (ранньостиглий) і Київська 27 (середньоранній), рекомендованих для вирощування в зоні Північного Лісостепу і Полісся України.

Культивування ризобій здійснювали на рідких поживних середовищах Райта та Ісварана (Патент 2901 UA, 1994; Патент 3324 UA, 1994). Концентрація флавоноїдів у поживному середовищі становила від 10^-12 М до 10^-4 М (0,001 - 100000 нМ). РРР вносили у кількості від 1•10^-10 до 1•10^-8 мл препарату/мл середовища (0,1 - 10 пл препарату/мл). Біомасу та кількість синтезованих екзополімерів (ЕПМ) визначали ваговим методом. Вміст вуглеводів в ЕПМ визначали колориметричним методом за реакцією з фенолом та сірчаною кислотою (Dubois, 1956), уронових кислот - за реакцією з карбазолом (Dische, 1947; у модифікації Bitter та Muir, 1962), білка - за методом Bradford (Bradford, 1976). Вміст зазначених компонентів виражали у % до маси умовно сухої речовини.

Визначення моноцукридного складу ЕПМ проводили методом газорідинної хроматографії у вигляді ацетатів поліолів на хромато-мас-спектрометричній системі Agilent 6890 N/5973 inert (США). Для визначення молекулярно-масових характеристик досліджуваних ЕПМ використовували метод аналітичного центрифугування в комбінованому градієнті густини розчинів NaCl та CsCl (Votselko, 1993).

Активність глутамінсинтетази (КФ 6.3.1.2) у безклітинних екстрактах ризобій визначали трансферазним методом (Shapiro, Stadtman, 1970). Питому активність ферменту виражали в нмолях г-глутамілгідроксамату за 1 хвилину на 1 мг білка.

Активність НАД⁺-залежної глутаматдегідрогенази (КФ 1.4.1.2) у безклітинних екстрактах ризобій визначали за окисненням НАДН у присутності 2-оксоглутарату та реєстрували при 340 нм на спектрофотометрі Beckman DU-8, США (Nakamura, 1983). Питому активність ферменту виражали в нмолях окисненого НАДН за 1 хвилину на 1 мг білка.

Вивчення впливу РРР на формування проростків сої проводили на природному фоні та при інфікуванні насіння одним із штамів-фітопатогенів, що є збудниками бактеріальних хвороб сої.

Сумісну дію інокуляції і фіторегулювальних речовин на формування та ефективність соєво-ризобіального симбіозу вивчали у польових умовах. Польові досліди проводили впродовж 2001-2002 років у Київській області на темно-сірому опідзоленому легкосуглинковому ґрунті на лесовидному суглинку, орний шар якого характеризувався такими показниками: вміст гумусу (за Тюріним) - 1,8-2,1%; вміст рухомого фосфору (Р₂О₅) - 40,0 мг/100 г ґрунту; обмінного калію (К₂О) - 12,7 мг/100 г ґрунту (за Кірсановим). Загальний вміст азоту - 0,12-0,30 мг/100 г ґрунту. Азотні добрива не вносили, фосфорні та калійні добрива вносили з розрахунку 60 кг діючої речовини на гектар.

Бактеризацію насіння проводили високоефективним штамом B. japonicum 71т (УКМ В-6035) з розрахунку інокуляційного навантаження 2,5-3,5·10⁶ клітин на 1 насінину. Для обробки насіння використовували один з РРР: івін, емістим С, агростимулін або еней; їх концентрації відповідали рекомендованим нормам застосування у рослинництві (Анишин и др., 2001).

Рослини досліджували у фазу бутонізації-початку цвітіння та у фазу стиглості бобів. У фазу бутонізації-початку цвітіння визначали наступні показники: розмірно-вагові, площу листової поверхні, вміст хлорофілів у листі, кількість та масу бульбочок на коренях рослин - за загальноприйнятими методиками. Азотфіксувальну активність бульбочок визначали ацетилен-редуктазним методом (Hardy, 1968), загальний вміст азоту у зеленій масі сої - методом мікро-К'єльдаля, з наступним перерахуванням на «сирий протеїн» (Петербургский, 1968). У фазу стиглості бобів визначали урожай та його якість. Дослідження якості зерна сої (вмісту протеїну, жиру, клітковини, Р₂О₅ та К₂О) проводили методом інфрачервоної спектроскопії на аналізаторі NIR Systems 4500 (Швеція) в ННЦ «Інститут землеробства УААН». За показниками урожаю та вмісту протеїну у насінні сої для кожного варіанту розраховували збір сирого протеїну з 1 га.

Вміст флавоноїдних сполук у листі та насінні сої визначали спектрофотометрично на Beckman DU-8, США.

Для статистичного аналізу результатів досліджень використовували методи варіаційної статистики (Доспехов, 1985; Лакин, 1990). Дані щодо ферментативної активності бульбочкових бактерій сої оброблені статистично за допомогою пакету програм Microsoft Exсel 2002.

Закономірності росту b. Japonicum за дії фіторегулювальних речовин

Результати дослідження росту бульбочкових бактерій сої за дії метаболітів рослин - флавоноїдів показали, що при внесенні в середовище ізофлавоноїду даїдзеїну, який є основним компонентом флавоноїдного пулу кореневих ексудатів рослин сої, спостерігали значне підвищення накопичення біомаси обох досліджуваних штамів B. japonicum (рис.1).

Рис. 1. Накопичення біомаси ризобіями сої за дії даїдзеїну

Оптимальною для високоефективного штаму 71т була кон-центрація даїдзеїну 1000 нМ, за якої приріст біомаси ста-новив 200% порівняно з контролем.

Найбільший при-ріст біомаси мало-ефективного штаму B. japonicum 21110 (295% порівняно з контролем) спостерігали за вмісту цього флавоноїду в середовищі 0,01 нМ, тобто на п'ять порядків меншому, ніж у ва-ріанті зі штамом 71т.

За присутності у середовищі культивування кверцетину - еуфлавоноїду, що синтезується переважно у надземних органах рослин, тільки малоефективний штам 21110 відповідав значним збільшенням накопичення біомаси - на 129-338 % порівняно з контролем. Дія кверцетину була переважно пригнічуючою для B. japonicum 71т, лише за концентрацій кверцетину 10-100 нМ накопичення біомаси B. japonicum 71 т було в межах контролю.

Отже, з досліджених речовин лише ізофлавоноїд даїдзеїн стимулював накопичення біомаси ризобіями сої незалежно від їх симбіотичних властивостей.

Вивчення впливу РРР івіну, емістиму С, агростимуліну та енею на накопичення біомаси бульбочковими бактеріями сої показало, що досліджувані штами по-різному реагували на присутність у поживному середовищі зазначених речовин. У високоефективного штаму найбільший приріст біомаси, що перевищував показники контролю у 2,2 рази, спостерігали у варіанті з внесенням синтетичного препарату івіну у найменшій із досліджених концентрацій. Вплив природного РРР емістиму С на ріст B. japonicum 71т був несуттєвим в усьому взятому діапазоні концентрацій. Такий ефект може бути пов'язаний зі здатністю штаму продукувати власні біологічно активні речовини, які у сумарній з РРР концентрації можуть не тільки стимулювати, але й пригнічувати ріст мікроорганізмів.

Максимальний приріст біомаси високоефективного штаму за дії композиційного препарату агростимуліну становив порівняно з контролем 57% при розведенні 1,0 пл препарату/мл середовища. У діапазоні досліджуваних концентрацій препарат еней сприяв збільшенню біомаси B. japonicum штаму 71т на 74-91% порівняно з контролем.

Вплив РРР на малоефективний штам B. japonicum 21110 був дещо іншим (рис. 3-Б). За дії емістиму С максимальний приріст біомаси (68% порівняно з контролем) спостерігали за найменшої із застосованих концентрацій, тобто 0,1 пл препарату/мл середовища. За присутності івіну максимальний вихід біомаси, який перевищував контроль на 34%, отримано при концентрації даної речовини 1 пл препарату/мл середовища. При культивуванні малоефективного штаму 21110 з агростимуліном накопичення біомаси було на 22% вищим, порівняно з контролем. За дії енею, навпаки, відмічено пригнічення росту культури на 38-39% порівняно з контролем.

Порівнюючи стимулювальну дію флавоноїдів та регуляторів росту рослин на ріст B. japonicum, слід зазначити, що тільки даїдзеїн у найбільшій мірі активізував накопичення біомаси як ефективного, так і малоефективного штамів. Вірогідно, що у такій взаємодії гомологічних ризобій саме з ізофлавоноїдом сої виявляється еволюційно закріплена специфічність взаємодії цих діазотрофів з метаболітами макросимбіонта.

Отримані результати щодо впливу РРР на ризобії мають також практичне значення, оскільки можуть бути використані у виробництві бактеріальних препаратів під бобові культури. Культивування промислово цінного штаму ризобій сої у присутності івіну або енею дозволить значно підвищити вихід його біомаси.

Синтез екзополімерів ризобіями сої за умов культивування з фіторегуляторами

Відомо, що позаклітинні ЕПМ бульбочкових бактерій відіграють важливу роль у їх життєдіяльності, а також у формуванні бобово-ризобіального симбіозу. Нами вперше проведено вивчення продукування ЕПМ ризобіями сої за дії флавоноїдів. У присутності в поживному середовищі даїдзеїну обидва досліджувані штами B. japonicum підвищували накопичення ЕПМ.

Максимальний синтез цих сполук отримано у варіантах з концентрацією даїдзеїну 0,1 нМ, причому продукування ЕПМ ефективним штамом 71т було на 240%, а малоефективним штамом 21110 - на 52% вищим від контролю. За дії кверцетину у концентраціях 0,001-10000 нМ тільки штам B. japonicum 71т відповідав збільшенням продукування екзополімерів на 83-509%.

Отже, оптимальною для продукування ЕПМ ризобіями сої є концентрація даїдзеїну 0,1 нМ, що збігається з даними літератури про сигнальні функції флавоноїдних метаболітів рослин у наномолярних кількостях (Schmidt, 1994; Pueppke, 1998; Spaink, 2000).

Накопичення ЕПМ високоефективним шта-мом B. japonicum 71т у присутності івіну та емістиму С знижувалося. Малоефективний штам B. japonicum 21110 збіль-шував накопичення ЕПМ за дії івіну на 270%, а за дії емістиму С - на 45% порівняно з контролем.

Слід зауважити, що у більшості варіантів про-дукування екзополімерів та синтез біомаси для обох штамів бульбоч-кових бактерій мали обернену залежність.

Встановлено, що досліджувані ЕПМ обох штамів бульбочкових бактерій схожі за моноцукридним складом (табл. 1).

Таблиця 1. Моноцукридний склад екзополімерів B. japonicum за дії фіторегулювальних речовин (ФРР)

Варіанти досліду	Вміст цукридів (у % до загальної суми площ піків)
	Глюкоза	Галактоза	Маноза	Неідентифіковані цукриди
Високоефективний штам B. japonicum 71т
Контроль	69,8±0,5	13,1±0,2	14,7±0,1	2,4±0,1
За дії ФРР	Даїдзеїн Емістим С	50,5±0,4	10,6±0,2	17,6±0,3	21,3±0,4
	Кверцетин	44,3±0,4	3,7±0,1	6,9±0,1	45,1±0,5
	Івін	63,9±0,5	7,0±0,1	11,5±0,1	17,6±0,3
	Емістим С	40,3±0,3	8,8±0,2	30,4±0,3	20,5±0,4
Малоефективний штам B. japonicum 21110
Контроль	64,8±0,5	9,7±0,1	13,9±0,2	11,6±0,3
За дії ФРР	Даїдзеїн Емістим С	36,4±0,2	5,2±0,1	13,0±0,1	18,2±0,3
	Кверцетин	27,3±0,2	6,1±0,2	32,2±0,1	40,4±0,5
	Івін	56,3±0,4	7,7±0,2	11,6±0,2	24,4±0,4
	Емістим С	54,8±0,3	7,5±0,1	11,5±0,2	26,2±0,4

Культивування B. japonicum за присутності у поживному середовищі флавоноїдів або РРР мало впливало на моноцукридний склад ЕПМ. У всіх препаратах ЕПМ ризобій виявлено нейтральні вуглеводи: глюкозу (27-70%), галактозу (3,7-13%) та манозу (7-30%), а також неідентифіковані цукриди. Це підтверджує дані літератури, що основна олігоцукридна ланка кислого ЕПС повільнорослих бульбочкових бактерій сої складається з нейтральних цукридів глюкози, галактози та манози (Mort, 1980; 1982; Спайнк и др., 2002).

Вміст кислих компонентів - уронових кислот (УК) у ЕПМ досліджуваних ризобій коливався від 0,4 до 4,9%. У контрольному варіанті ЕПМ ефективного штаму містили УК у 4,4 рази більше, ніж малоефективного (табл. 2). У ЕПМ B. japonicum 71т вміст УК дещо збільшувався лише за умов внесення в середовище емістиму С (у 1,2 рази порівняно з контролем), а за дії флавоноїдів кверцетину та даїдзеїну - зменшувався у 2,2 та 10 разів відповідно. У B. japonicum 21110 всі фіторегулювальні речовини підвищували вміст УК у ЕПМ: емістим С та флавоноїди - у 2,2-3,2 рази, івін - у 5 разів.

Таблиця 2. Вміст уронових кислот у складі екзополімерів B. japonicum за дії флавоноїдів та регуляторів росту рослин

Варіанти досліду	Вміст УК (у % від сухої маси)
	Високоефективний штам B. japonicum 71т	Малоефективний штам B. japonicum 21110
Контроль	4,0±0,20	0,9±0,02
За дії ФРР	Даїдзеїн	0,4±0,02	2,9±0,08
	Кверцетин	1,8±0,08	2,0±0,01
	Івін	3,4±0,10	4,4±0,10
	Емістим С	4,9±0,30	2,9±0,07

За даними аналітичного центрифугування, досліджені екзополімери B. japonicum характеризуються полідисперсністю і містять компоненти з молекулярними масами (ММ) від 20 до 1000 кДа. У B. japonicum 71т вміст компонентів з ММ більш як 70 кДа складає 37-63%, а у B. japonicum 21110 - 40-68% від загальної маси молекули. Середня молекулярна маса у ЕПМ B. japonicum 71т була у 2,3 рази нижчою порівняно з B. japonicum 21110. Фіторегулювальні речовини сприяли підвищенню середньої ММ ЕПМ B. japonicum 71т. Флавоноїди даїдзеїн та кверцетин збільшували цей показник у 1,5 рази, а івін та емістим С - у 2,2-2,5 рази порівняно з контролем. Середня ММ ЕПМ B. japonicum 21110 коливалась у межах 111-305 кДа, лише за дії кверцетину вона збільшувалась у 1,4 рази порівняно з контролем. Всі інші застосовані речовини зменшували у 2 рази ММ екзополімерів дослідного штаму.

Активність основних ферментів азотного обміну b. Japonicum за дії фіторегулювальних речовин

У ризобій, а також їхніх симбіонтів - рослин основним джерелом азотного живлення є аміак. Первинна асиміляція амонію починається з реакцій, що каталізуються глутамінсинтетазою (ГС; КФ 6.3.1.2), яка у бульбочкових бактерій також бере участь у регуляції синтезу нітрогенази (Ludwig, 1980; Готтшалк, 1982; Спайнк и др., 2002). При збільшеній концентрації амонію в клітинах у його асиміляції бере участь глутаматдегідрогеназа (ГДГ; КФ 1.4.1.2-4) - фермент, асоційований з циклом трикарбонових кислот (Tempest, 1970; Brown, 1975).

Оскільки відомо, що від інтенсивності та напрямку азотного обміну у діазотрофів залежить продуктивність рослинно-мікробних асоціацій та якість урожаю, наші дослідження були спрямовані на вивчення глутамінсинтетазної та глутаматдегідрогеназної активності у ризобій сої.

Глутамінсинтетазна активність. Активність ГС мікроорганізмів, у тому числі і ризобій, проявляється за присутності катіонів двовалентних металів, а найбільш ефективною є дія Mn²⁺ та Mg²⁺, які є кофакторами ферменту (Евстигнеева, 1988; Arcondeguy et al., 1996; Bespalova, 1999). У проведених нами дослідах активність ферменту в безклітинних екстрактах ризобій сої за активації як Mn²⁺, так і Mn²⁺+Mg²⁺ була високою і коливалась від 280 до 1600 нмоль г-глутамілгідроксамату/(хв•мг білка). ГС активність безклітинних екстрактів ризобій сої за присутності даїдзеїну та кверцетину у ефективного штаму 71т збільшувалася майже вдвічі. Реакція малоефективного штаму B. japonicum 21110 була протилежною: за дії досліджуваних флавоноїдів ГС активність зменшувалася у 1,2-1,4 рази порівняно з контролем

За дії емістиму С активність ГС B. japonicum 71т зростала порівняно з контролем у 1,2-2,2 рази, за дії енею - у 1,8-2,0 рази (табл. 3). Проте, інші РРР - агростимулін та івін гальмували досліджувану ферментативну активність на 12,2-31,6%.

Таблиця 3. Вплив регуляторів росту рослин на глутамінсинтетазну активність ризобій сої

Регулятори росту рослин	Глутамінсинтетазна активність, % до контролю*
	B. japonicum 71т	B. japonicum 21110
	за активації	за активації
	Mn2+	Mn2++Mg2+	Mn2+	Mn2++Mg2+
Івін	83,9	87,8	214,8	223,1
Емістим С	117,7	223,1	94,5	88,7
Агростимулін	68,4	69,7	207,4	187,9
Еней	199,6	176,0	186,0	160,3

* Примітка. Контроль - вирощування без РРР

При культивуванні B. japonicum 21110 з РРР показано, що за дії івіну, агростимуліну та енею ГС активність цих мікроорганізмів значно зростала і перевищувала контроль на 60-123%. Емістим С не сприяв збільшенню досліджуваної активності, її значення були на рівні контрольних.

Отже, стимулючу дію на ГС активність обох штамів ризобій сої відмічено тільки за умов культивування з енеєм.

У проведених дослідженнях ГДГ активність безклітинних екстрактів Глутаматдегідрогеназна ризобій сої вимірювалась в напрямку біосинтезу глутамату і не була виявлена в реакції дезамінування (НАД⁺-залежна реакція).

Даїдзеїн і кверцетин стимулювали ГДГ активність ефективного мікросимбіонта сої на 133 % та 24 % відповідно .У малоефективного штаму 21110 за дії флавоноїдів досліджувана активність суттєво знижувалася.

За наявності у середовищі івіну спостерігали збільшення активності ГДГ обох штамів, але у ефективного штаму 71т питома активність підвищувалася майже у 5 разів, тоді як у неефективного штаму 21110 - лише у 1,4 рази.

Емістим С позитивно впливав на B. japonicum 71т і негативно - на B. japonicum 21110. Так, у першому випадку ГДГ активність зростала у 4 рази, а у другому - спадала на 30%.

Отже, всі досліджувані фіторегулювальні речовини стимулювали ГДГ активність високоефективного мікро симбіонта сої B. japonicum 71т. Отримані результати свідчать, що регулювання синтезу флавоноїдів рослинами і застосування певних РРР може бути використано для активації ферментів азотного обміну ризобій, що дозволить оптимізувати умови засвоєння ними азоту.

Формування та ефективність симбіозу b. Japonicum - соя за умов застосування регуляторів росту рослин

В польових умовах вивчали формування, функціонування та ефективність симбіозу ризобій сої з рослинами за дії регуляторів росту рослин. В літературі до нинішнього часу залишається дискусійним питання про те, чи доцільно поєднувати інокуляцію разом з обробкою РРР.

Проведені польові дослідження виявили наявність сортової специфічності чутливості рослин сої до дії досліджуваних РРР. На фоні спонтанної інокуляції у рослин сої сорту Київська 98 формування симбіотичного апарату спостерігали лише у контролі та на варіанті з енеєм. У рослин сої сорту Київська 27 підвищення нодуляційної та азотфіксувальної активності забезпечували обробки насіння івіном або емістимом С. Під дією цих РРР нітрогеназна активність збільшувалася у 5,8 та 1,3 рази відповідно порівняно з контролем (табл. 4). Інокуляція високоефективним штамом ризобій сої сприяла формуванню високоактивного нодуляційного апарату у рослин сорту Київська 98 та збільшенню азотфіксувальної активності бульбочок у сорту Київська 27 (у 4,5 рази порівняно зі спонтанною інокуляцією).

Таблиця 4. Нітрогеназна активність симбіотичного апарату сої за дії регуляторів росту рослин

Застосовані РРР	Нітрогеназна активність, мкМ С2Н4, на 1 рослину за годину
	За спонтанної інокуляції	За інокуляції B. japonicum 71т
	Київська 98	Київська 27	Київська 98	Київська 27
Контроль	0	3,4±0,1	19,8±0,8	15,4±0,5
Івін	-	19,6±0,4	13,8±0,6	5,6±0,1
Емістим С	-	4,3±0,08	17,2±0,6	12,6±0,1
Еней	4,2±0,17	2,4±0,06	10,9±0,4	23,7±0,5
Агростимулін	-	1,3±0,04	17,3±0,5	9,1±0,1

Примітка. «-» - бульбочки відсутні

Використання РРР на фоні інокуляції показало, що порівняно з контролем за бактеризації B. japonicum 71т у дослідах з соєю Київська 27 ефект інокуляції підсилював лише еней, який сприяв збільшенню нітрогеназної активності у 1,5 рази.

Оцінку впливу досліджуваних факторів на продуктивність рослин сої було зроблено на етапі збору урожаю. Встановлено, що за умов спонтанної інокуляції івін та емістим С сприяли найбільшому підвищенню урожаю зерна у рослин сої сорту Київська 98 (на 9,7 і 7,0 ц/га). На фоні бактеризації ці РРР збільшували урожай зерна відповідно на 2,6 та 1,5 ц/га. Прибавку урожаю зерна 1,4 ц/га було одержано і на варіанті з агростимуліном (результати статистично достовірні при НІР₀₅=0,28 ц/га). За умов застосування РРР на сорті Київська 27 зберігалася тенденція до підвищення урожаю зерна, однак достовірну прибавку на рівні 2,6 ц/га було отримано лише у варіанті з івіном на фоні спонтанної інокуляції (результати статистично достовірні при НІР₀₅=0,75 ц/га).

Нами була проведена також оцінка впливу інокуляції та регуляторів росту рослин на показники якості зерна сої (табл. 5). На фоні спонтанної інокуляції всі досліджувані РРР сприяли підвищенню вмісту протеїну в зерні сої сорту Київська 98. Застосування івіну та емістиму С сприяло збільшенню вмісту протеїну на 0,7-0,8%, енею - на 1,4%, агростимуліну - на 2,3%.

За інокуляції B. japonicum 71т вміст протеїну у зерні ранньостиглого сорту Київська 98 був на 2,6% вищим, ніж за спонтанної інокуляції. За обробки РРР та B. japonicum 71т не спостерігали статистично достовірного підвищення вмісту протеїну у насінні.

Стосовно результатів, отриманих на сорті Київська 27, слід зазначити, що за спонтанної інокуляції тільки обробка емістимом С приводила до збільшення вмісту протеїну у зерні на 1,4%. На досліджуваному сорті інокуляція ефективним штамом не сприяла підвищенню цього показника, проте при сумісній обробці B. japonicum 71т з івіном, емістимом С або агростимуліном спостерігали збільшення вмісту протеїну у зерні на 3,0-3,6%.

Таблиця 5. Вплив регуляторів росту рослин на показники якості зерна рослин сої

Застосовані РРР	Показники якості зерна (у % на повітряно суху речовину)
	Протеїн	Жир
	Київська 98	Київська 27	Київська 98	Київська 27
За спонтанної інокуляції
Контроль	37,05±0,03	39,48±0,03	18,20±0,04	19,42±0,05
Івін	37,78±0,05	37,73±0,03	23,20±0,01	20,37±0,08
Емістим С	37,83±0,04	40,89±0,06	20,92±0,05	20,82±0,06
Еней	38,46±0,03	37,28±0,02	21,64±0,06	20,91±0,06
Агростимулін	39,39±0,02	37,73±0,06	23,15±0,07	21,01±0,05
За інокуляції ефективним штамом B. japonicum 71т
Контроль	39,64±0,03	37,91±0,02	21,15±0,06	21,07±0,05
Івін	38,93±0,02	41,00±0,03	21,74±0,06	21,89±0,05
Емістим С	39,85±0,03	41,12±0,01	21,39±0,04	21,04±0,06
Еней	39,14±0,05	37,74±0,03	21,47±0,04	20,63±0,06
Агростимулін	39,66±0,03	41,50±0,01	21,30±0,07	20,86±0,07

Вміст жиру - важлива характеристика якості насіння сої, що є зернокормовою культурою. На фоні спонтанної інокуляції обробка РРР суттєво збільшувала цей показник у зерні сорту Київська 98. Івін та агростимулін підвищували вміст жиру на 5%, а інші регулятори - на 2,7- 3,4%. Інокуляція сприяла збільшенню цього показника у зерні сорту Київська 98 майже на 3% порівняно з контролем, а обробка насіння РРР сумісно з B. japonicum 71т достовірно збільшувала його у всіх варіантах.

У насінні сорту Київська 27 вміст жиру у зерні зростав на 1,0-1,6% за дії всіх досліджуваних РРР. Бактеризація ефективним штамом теж приводила до підвищення цього параметра на 1,7%, проте сумісна обробка з РРР тільки у варіанті з івіном забезпечувала його зростання порівняно з варіантом бактеризації на 0,8%.

Зважаючи на виявлений вплив флавоноїдів на ризобії, ми вважали за доцільне при оцінці якості урожаю дослідити накопичення флавоноїдних сполук в листі та насінні сої. Нами уперше встановлено, що шляхом застосування досліджених РРР можна впливати на синтез рослинами флавоноїдів. Так, аналіз фітомаси показав, що збільшення вмісту флавоноїдних сполук у листі на 13-17% спостерігали при застосуванні івіну та енею на фоні інокуляції ефективним штамом у рослин сорту Київська 98 (табл. 6). У листі сорту Київська 27 обробка B. japonicum 71т сумісно з РРР теж підвищувала вміст даних сполук на 10-33% порівняно з контролем.

Таблиця 6. Вплив регуляторів росту рослин на вміст флавоноїдних сполук у листі та насінні рослин сої

Застосовані РРР	Вміст флавоноїдних сполук (у % до контролю)
	у листі	у насінні
	Київська 98	Київська 27	Київська 98	Київська 27
За спонтанної інокуляції
Івін	57,8	106,8	162,6	116,1
Емістим С	61,5	100,1	95,5	111,3
Еней	37,0	93,8	141,7	126,2
Агростимулін	83,2	98,2	103,4	136,3
За інокуляції ефективним штамом B. japonicum 71т
Івін	113,4	110,0	130,7	85,0
Емістим С	53,4	117,4	102,8	91,5
Еней	116,6	132,9	108,7	91,0
Агростимулін	57,4	126,0	120,2	108,0

Примітки: 1. Контроль - варіант з інокуляцією.

2. Середньоквадратична похибка не перевищувала 5,0%.

У насінні ранньостиглого сорту Київська 98 збільшенню загального вмісту флавоноїдних сполук на фоні спонтанної інокуляції сприяли івін та еней (різниця з контролем становила відповідно 63 та 42%). На фоні інокуляції B. japonicum 71т суттєвому збільшенню вмісту флавоноїдів сприяли івін (на 31% до контролю) та агростимулін (на 20%). У середньораннього сорту Київська 27 збільшення вмісту флавоноїдів (на 11-36%) спостерігали на фоні спонтанної інокуляції за дії усіх застосованих РРР.

У дослідах, проведених на штучному інфекційному фоні з використанням фітопатогенних бактерій X. axonopodis pv. glycinea та P. savastanoi pv. glycinea, нами доведено, що насіння сої, яке було отримане з оброблених РРР та бактеризованих рослин і має підвищений вміст флавоноїдних сполук, виявляє більшу опірність до пригнічуючої дії агресивних штамів фітопатогенів. Ці дані можуть бути використані для розробки заходів щодо зменшення ураження бобових рослин фітопатогенами. Листя і насіння сої з підвищеним вмістом флавоноїдів представляє інтерес для фармацевтичної і харчової промисловостей як цінна біологічна сировина для одержання флавоноїдів, а також ліків та профілактичного харчування на їх основі.

Відомо, що інтегральним показником ефективності вирощування бобових культур є збір протеїну з 1 гектару. За спонтанної інокуляції при обробці івіном та емістимом С збір протеїну збільшився для обох сортів на 66-380 кг/га порівняно з контролем. Сумісне застосування штаму-інокулянта з івіном або емістимом С для обробки насіння сої сорту Київська 27 сприяло збільшенню збору протеїну на 96-100 кг/га. На сорті сої Київська 98 ефект застосування виробничого штаму B. japonicum підвищувався при обробці івіном, емістимом С або агростимуліном; збір протеїну у даних варіантах перевищував контроль на 55-88 кг/га.

Отже, інокуляція насіння B. japonicum 71т сприяє формуванню у сої сортів Київська 98 і Київська 27 ефективного нодуляційного апарату, підвищенню вмісту протеїну в зеленій масі та збільшенню збору протеїну з гектара. Доцільність поєднання обробки насіння нітрагіном та РРР при вирощуванні сої визначається сортовими особливостями макросимбіонта та специфікою дії препаратів. Це потребує визначення концентраційних діапазонів фіторегуляторів для певних сортів та штамів інокулянта.

Висновки

1. Встановлені зміни у фізіологічній активності ризобій сої як при їх сапрофітному існуванні, так і у симбіозі з рослинами за дії флавоноїдів даїдзеїну і кверцетину та регуляторів росту рослин івіну, емістиму С, енею і агростимуліну.

2. Визначені оптимальні для росту B. japonicum концентрації досліджених фіторегулювальних речовин. Накопичення біомаси B. japonicum 71т та B. japonicum 21110 збільшувалося у 2-3 рази за дії даїдзеїну у концентрації 0,01 - 1000 нМ. Івін, агростимулін та еней у концентраціях 0,1-10 пл/мл збільшували накопичення біомаси лише високоефективного штаму B. japonicum 71т у 1,5-2 рази.

3. Продукування екзополімерних сполук досліджуваними штамами ризобій сої зростало за дії ізофлавоноїду даїдзеїну. Синтез екзополімерів високо-ефективним штамом B. japonicum 71т пригнічувався у присутності івіну та емістиму С на 10,6-80,4%. У малоефективного штаму B. japonicum 21110 зазначені фіторегулятори стимулювали цей процес на 13-270%.

4. Моноцукридний склад вуглеводів в екзополімерах ризобій при застосуванні фіторегулювальних речовин суттєво не змінювався; всі досліджені екзополімери ризобій сої характеризувались високою середньою молекулярною масою (93-305 кДа) та полідисперсністю; вміст високомолекулярних компонентів становив 37-68%.

5. Глутамінсинтетазна активність ризобій та її специфічність до іонів двовалентних металів визначались штамовими особливостями ризобій і природою фіторегуляторів. За дії даїдзеїну і кверцетину глутамінсинтетазна активність високоефективного штаму зростала у 2 рази, малоефективного - знижувалась у 1,2-1,3 рази. Підвищенню глутамінсинтетазної активності штамів B. japonicum незалежно від їх симбіотичних властивостей сприяв еней. Досліджені фіторегулювальні речовини стимулювали глутаматдегідрогеназну активність тільки високоефективного мікросимбіонта сої B. japonicum 71т.

6. Регулятори росту рослин івін, емістим С, еней та агростимулін здатні підвищувати вміст флавоноїдних сполук у листі та насінні сої.

7. Підібрані синергічні сполучення ефективного штаму B. japonicum 71т та регуляторів росту рослин сприяли зростанню урожаю зерна сої сортів Київська 98 і Київська 27 та покращанню його якості. За відсутності бактеризації емістим С та івін підвищували продуктивність сої на 2,5-9,7 ц/га. Застосування цих фіторегуляторів окремо або у комплексі з інокуляцією забезпечувало збільшення збору протеїну на 60-380 кг з 1 гектару.

8. Сумісне використання бактеризації та регуляторів росту рослин у рослинництві при вирощуванні сої потребує підбору концентраційних діапазонів препаратів для певних сортів та штамів інокулянта.

Список робіт, опублікованих за темою дисертації

1. Леонова Н.О., Титова Л.В., Танцюренко О.В., Антипчук А.Ф. Фізіологічна активність бульбочкових бактерій сої (Bradyrhizobium japonicum) за дії регуляторів росту рослин // Мікробіол. журн. - 2005. - 67, № 4. - С. 35-43. (Здобувачем самостійно проведено дослідження накопичення біомаси та екзополімерних сполук ризобіями сої за дії регуляторів росту рослин, отримано безклітинні екстракти та визначено їх глутамінсинтетазну активність).

2. Леонова Н.О., Титова Л.В., Танцюренко О.В., Антипчук А.Ф. Глутаматдегідрогеназна активність ризобій сої (Bradyrhizobium japonicum) за дії фіторегулювальних речовин // Мікробіол. журн. - 2006. - 68, № 4. - С. 21-27. (Здобувачем накопичена бактеріальна маса досліджуваних штамів, отримано їх безклітинні екстракти, визначено в них вміст білку, проведено розрахунки ферментативної активності та оформлення матеріалів до друку).

3. Леонова Н.О., Титова Л.В., Танцюренко О.В., Антипчук А.Ф. Фізіологічна активність бульбочкових бактерій сої (Bradyrhizobium japonicum) за дії флавоноїдів // Наук. Вісник Чернівецького університету, Серія: Біологія. - 2005. - 252. - С. 132-139. (Здобувачем самостійно проведено дослідження накопичення біомаси та екзополімерних сполук ризобіями сої за умов культивування з флавоноїдами, отримано безклітинні екстракти, визначено в них вміст білку та глутамінсинтетазну активність).

4. Леонова Н.О., Титова Л.В., Танцюренко О.В., Антипчук А.Ф. Вплив різних агроприйомів на енергію проростання насіння сої, формування проростків та їх стійкість до фітопатогенів // Агроекологічний журнал. - 2005, № 1. - С. 37-40. (Здобувачем особисто визначено вплив бактеризації та обробки регуляторами росту рослин на енергію проростання та формування проростків рослин сої)

5. Іутинська Г.О., Антипчук А.Ф., Леонова Н.О., Кошевський І.І., Пономаренко С.П. Вплив бактеріальних добрив, біофунгіцидів та регуляторів росту рослин на мікробні угруповання ґрунту // Агрохімія і ґрунтознавство. - 2002, Книга 2. - С. 65-67. (Здобувачем особисто проведено дослідження впливу бактеріальних добрив та регуляторів росту рослин на мікробні угруповання ризосферного ґрунту)

6. Леонова Н.О., Іутинський О.В. Вплив регуляторів росту рослин на мікробні угруповання ґрунту та функціонування бобово-ризобіального симбіозу // Рослина і середовище (фізіологія, генетика, фітоценологія, агроекологія): Матер. Міжнар. Конференції молодих вчених, присв. 185-річчю Харк. держ. аграрн. ун. Ім. В.В.Докучаєва, (26-28 вересня 2001р.), Харк. ДАУ. - Х., 2001. - 157с.

7. Леонова Н.О. Бобово-ризобиальный симбиоз в условиях бактеризации и обработки регуляторами роста растений // Биология - наука XXI века: 6-я Пущинская школа-конференция молодых ученых (Пущино, 20-24 мая 2002 г.): Сборник тезисов, Том 3. - Тула: Из-во ТГПУ им. Л.Н.Толстого, 2002. - С. 215-216.

8. Иутинская Г.О., Антипчук А.Ф., Леонова Н.О., Титова Л.В., Танцюренко Е.В. Влияние некоторых рост регулирующих веществ на формирование и продуктивность растений сои // Материалы III Международной конф. «Регуляция роста, развития и продуктивности растений. - Минск, 2003. - С. 6-

9. Иутинский А.В., Леонова Н.О. Влияние регуляторов роста растений на формирование микробных сообществ и ростовую активность почвенных микроорганизмов // Тезисы докладов XI международной конф. студентов и аспирантов по фунд. наукам «Ломоносов - 2004», секция «Почвоведение» (12-15 апреля 2004 г, Москва). - М.: МГУ. - С. 62.

10. Леонова Н.О., Титова Л.В., Антипчук А.Ф. Содержание флавоноидных соединений в листьях и семенах сои при предпосевной инокуляции и обработке семян регуляторами роста растений // Биология - наука XXI века: 8-я Пущинская школа-конференция молодых ученых (Пущино, 17-21 мая 2004 г.): Сборник тезисов. - Пущино, 2004. - С. 59.

11. Леонова Н.О., Титова Л.В., Антипчук А.Ф. Влияние регуляторов роста растений на глутаминсинтетазную активность клубеньковых бактерий сои // Биология - наука XXI века: 9-я Пущинская школа-конференция молодых ученых (Пущино, 18-22 апреля 2005 г.): Сборник тезисов. - Пущино, 2005. - С. 200.

12. Леонова Н.О., Титова Л.В., Антипчук А.Ф. Продуктивність ризобій сої за дії флавоноїдів // Молодь і поступ біології. Тези доповідей Першої Міжнародної конференції студентів та аспірантів (11-14 квітня 2005 р., м. Львів), Л.: «СПОЛОМ», 2005. - С.181-182.

13. Леонова Н.О., Титова Л.В. Синтез екзополімерів ризобіями сої при культивуванні з фіторегулюючими речовинами // Молодь і поступ біології. Тези доповідей ІІ Міжнародної наукової конференції студентів та аспірантів (21-24 березня 2006 р., м. Львів). - Л., 2006. - С. 302.

Анотація

Леонова Н.О. Фізіологічна активність Bradyrhizobium japonicum та ефективність соєво-ризобіального симбіозу за дії фіторегулювальних речовин. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.07 - мікробіологія. - Інститут мікробіології і вірусології ім. Д.К.Заболотного НАН України, Київ, 2006.

Дисертація присвячена дослідженню фізіологічної активності B. japonicum та ефективності їх симбіозу з рослинами сої за дії фіторегулювальних речовин. Визначені оптимальні концентрації фіторегулювальних речовин для інтенсифікації росту ризобій сої та підвищення якості бактеріального добрива на основі B. japonicum 71т. Встановлено, що у високоактивного штаму B. japonicum 71т за умов культивування з ізофлавоноїдом даїдзеїном підвищується накопичення біомаси і продукування екзополімерів, зростає активність ферментів асиміляції амонію (глутамінсинтетази та глутаматдегідрогенази). Вперше визначено, що досліджені флавоноїди та регулятори росту рослин суттєво не впливають на компонентний склад екзополімерів бульбочкових бактерій сої.

Вивчено вплив регуляторів росту рослин на формування та функціонування соєво-ризобіального симбіозу. Показано, що підвищення урожаю можна отримати при оптимальному доборі партнерів симбіозу та регуляторів росту рослин. Виявлено, що застосування синтетичного регулятору івіну та природного - емістиму С сприяє підвищенню продуктивності симбіозу без використання інокуляції, а емістиму С та композиційного препарату агростимуліну - за бактеризації ефективним штамом B. japonicum 71т. Запропоновані заходи дозволяють більш повно використовувати потенціал препаратів різної природи з метою створення високоефективних бобово-ризобіальних систем.

Ключові слова: Bradyrhizobium japonicum, біомаса, екзополімери, глутамінсинтетаза, глутаматдегідрогеназа, соєво-ризобіальний симбіоз, ефективність, флавоноїди, регулятори росту рослин.

Леонова Н. О. Физиологическая активность Bradyrhizobium japonicum и эффективность соєво-ризобиального симбиоза при воздействии фиторегулирующих веществ. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.07 - микробиология. - Институт микробиологии и вирусологии им. Д.К. Заболотного НАН Украины, Киев, 2006.

Диссертация посвящена исследованию физиологической активности B. japonicum и эффективности их симбиоза с растениями сои при воздействии флавоноидов и регуляторов роста растений. Определены оптимальные концентрации фиторегулирующих веществ для интенсификации роста ризобий сои и повышения качества бактериального удобрения на основе B. japonicum 71т. Установлено, что у высокоактивного штамма B. japonicum 71т при культивировании с изофлавоноидом дайдзеином повышается накопление биомассы и продуцирование экзополимеров. У малоэффективного штамма B. japonicum 21110 ростовая активность возрастает под влиянием дайдзеина и регулятора роста растений - эмистима С.

Флавоноид дайдзеин повышает накопление экзополимеров высокоэффективным и малоэффективным штаммами ризобий; а кверцетин - только эффективным штаммом B. japonicum 71т. Регуляторы роста растений ивин и эмистим С уменьшают продуцирование экзополимеров B. japonicum 71т во всем взятом диапазоне концентраций на 17,3-80,4%, но увеличивают его у B. japonicum 21110 на 13-270%. Впервые определено, что исследованные фиторегуляторы существенно не влияют на компонентный состав экзополимеров клубеньковых бактерий сои.

Впервые установлено, что наибольшее влияние на глутаминсинтетазную активность B. japonicum 71т осуществляет дайдзеин - основной компонент флавоноидного пула экссудатов растений сои, а B. japonicum 21110 - синтетический препарат ивин. Все исследуемые фиторегуляторы стимулируют глутаматдегидрогеназную активность высокоэффективного штамма; у малоэффективного штамма наблюдали угнетение активности этого фермента во всех исследованных вариантах, кроме ивина.

Изучено влияние регуляторов роста растений на формирование и функционирование соєво-ризобиального симбиоза. Показано, что повышение урожая достигается при оптимальном подборе партнеров симбиоза и регуляторов роста растений. Выявлено, что применение ивина и эмистима С повышает продуктивность симбиоза без использования инокуляции, а эмистима С и агростимулина - при бактеризации эффективным штаммом B .japonicum 71т. Предложенные приемы позволяют более полно использовать потенциал препаратов разной природы с целью создания высокоэффективных бобово-ризобиальних систем.