Academic Journal
Изменение азотфиксирующей активности ризобий в клубеньках в зависимости от стадии вегетации растения-хозяина
| Τίτλος: | Изменение азотфиксирующей активности ризобий в клубеньках в зависимости от стадии вегетации растения-хозяина |
|---|---|
| Πηγή: | VII Пущинская конференция «Биохимия, физиология и биосферная роль микроорганизмов», шко- ла-конференция для молодых ученых, аспирантов и студентов «Генетические технологии в микробио- логии и микробное разнообразие». |
| Στοιχεία εκδότη: | Crossref, 2024. |
| Έτος έκδοσης: | 2024 |
| Θεματικοί όροι: | клубеньковые бактерии, бобовые, ризобии, азотфиксирующая активность |
| Περιγραφή: | Взаимодействие партнеров в бобово-ризобиальном симбиозе происходит по сложному многостадийному пути, в котором активное участие принимают как растительные, так и бактериальные компоненты (Franche, 2009). Основным генетическим компонентом в данном взаимоотношении являются симбиотические гены (sym-гены) бактерий, которые определяют во многом специфичность и эффективность бобово-ризобиального симбиоза. Бобовые растения умеренного климата, в основном многолетние, в ходе своего онтогенеза проходят многократные циклы взаимодействия с клубеньковыми бактериями, где немаловажную роль играет сезонная цикличность, при которой происходят стадии образования и отмирания клубеньков (Проворов, Воробьев, 2012). Предполагается, что специфичность и эффективность данного симбиоза в разные фазы вегетации отличается. Так, в начале вегетационного периода, когда идет активный рост растения-хозяина, макросимбионт в большей степени взаимодействует с эффективными штаммами ризобий. В конце же вегетации, когда трофические связи ослаблены и нет потребности в минеральном азоте, клубеньки формируются преимущественно не эффективными штаммами, а sym-положительными микроорганизмами, где филогения самих бактерий уже не играет определяющей роли. Выяснение данных механизмов является важным условием при создании высокоэффективных симбиозов для растениеводства.Целью данной работы стало исследование специфичности и азотфиксирующей активности ризобий в клубеньках, полученных на разных стадиях вегетации растения-хозяина. В качестве растительного объекта был выбран Лядвенец жигулёвский (Lotus zhegulensis), являющийся дикорастущим многолетним бобовым растением. Клубеньки с его корней собирали в течение 2 периодов вегетации: ранней весной – на стадии набухания почек, затем летом – на этапе появления бутонов и поздней осенью – с началом заморозков. Из полученных клубеньков в дальнейшем выделяли ризобии и проводили анализ их генетического разнообразия методом RAPD с использованием нескольких произвольных праймеров. Микрооганизмы с идентичными RAPD-профилями объединяли в гомогенные группы, из которых в дальнейшем в работу брали только по одному образцу. Далее определяли филогенетическое положение отобранных бактерий с помощью секвенирования нуклеотидных последовательностей фрагментов консервативных генов: 16SрРНК и recA. Также были секвенированы последовательности sym-генов (nifH и nodC), кодирующих коровые части молекул, активно участвующих в становлении азотфиксирующего симбиоза.Всего в ходе работы было проанализировано 295 микроорганизмов, полученных из клубеньков Лядвенца жигулёвского. Из них по итогам генетического анализа было отобрано 13 образцов для дальнейших исследований ростстимулирующей и азотфиксирующей активностей. Для этого поверхностно стерилизованные семена лядвенца инокулировали отобранными штаммами и выращивали их в стерильных условиях с искусственным освещением в течение месяца. Полученные растения были описаны, была измерена их общая длина и длина корней и определена величина азотфиксирующей активности ацетиленредуцирующим методом в газовом хроматографе. В результате, выяснено, что «весенние» штаммы оказывают более сильное положительное влияние на рост и фиксацию азота растением нежели «летние» или «осенние» образцы на 4,52 мкг/мл и 5,92 мкг/мл соответственно (рис. 1). Это может говорить о том, что специфичность отбора весной больше направлена на образование более эффективного симбиоза по сравнению с летом и осенью, так как на начало вегетационного периода приходится основная часть роста растения, потребления азота и эффективность роста напрямую зависит от эффективноости азотфиксации и экзогормональной стимуляции клубеньковыми бактериями.Таким образом, результаты опыта подтверждают гипотезу о более строгой специфичности отбора растением-хозяином эффективного варианта микросимбионта в начале вегетации, так как в это время происходит активный рост растения. Осенью же бобовые перед наступлением зимы образуют клубеньки с микроорганизмами, обладающими необходимыми для образования клубеньков генами и размножая их увеличивают в своей ризосфере пул микроорганизмов-доноров с подходящими для данного растения симбиотическими генами, которые через горизонтальный перенос генов могут участвовать в образовании наиболее эффективных штаммов клубеньковых бактерий. |
| Τύπος εγγράφου: | Article Conference object |
| Γλώσσα: | Russian |
| DOI: | 10.34756/geos.2021.17.37902 |
| Αριθμός Καταχώρησης: | edsair.doi...........11b10cdbc875494cc0590faf8490a4c4 |
| Βάση Δεδομένων: | OpenAIRE |
| DOI: | 10.34756/geos.2021.17.37902 |
|---|