ВЛИЯНИЕ  МИКРОУДОБРЕНИЯ  АВАТАР  1  НА  ФОРМИРОВАНИЕ  СИМБИОТИЧЕСКОГО  АППАРАТА  И  АЗОТОФИКСИРУЮЩУЮ  АКТИВНОСТЬ  СОИ

Заболотная  Вера  Петровна

канд.  биол.  наук,  старший  преподаватель  кафедры  методики  преподавания  биологии  и  экологии  Кременецкого  областного  гуманитарно-педагогического  института  им.  Тараса  Шевченко,  Украина,  г.  Кременец

E-mail:  zabolotnavira@gmail.com

Коць  Сергей  Ярославович

д-р  биол.  наук,  профессор,  заместитель  директора  по  научной  работе  Института  физиологии  растений  и  генетики  НАН  Украины,  Украина,  г.  Киев

E-mail:  azot@ifrg.kiev.ua

Маменко  Павел  Николаевич

старший  научный  сотрудник  отдела  симбиотической  азотфиксации

Института  физиологии  растений  и  генетики  НАН  Украины,  Украина,  г.  Киев

E-mail: 

INFLUENCE  MICROFERTILIZERS  AVATAR  1  ON  FORMING  OF  SYMBIOTIC  VEHICLE  AND  NITROGEN-FIXING  ACTIVITY  SOYBEAN

Zabolotnaya  Vera  Petrovna

candidate  of  biological  sciences,  senior  lecturer  in  teaching  methods  of  biology  and  ecology  Kremenets  Regional  Humanitarian  Pedagogical  Institute  named  after  Taras  Shevchenko,  Ukraine,  Kremenets

Kots  Sergei  Yaroslavovich

deputy  Director  for  Research  of  Institute  of  Plant  Physiology  and  Genetics,  NAS  of  Ukraine  ,  Doctor  of  Biological  Sciences,  Ukraine,  Kiev

Mamenko  Pavel  Nicolaevich

candidate  of  biological  sciences,  Senior  Researcher  of  symbiotic  nitrogen  fixation  Institute  of  Plant  Physiology  and  Genetics,  National  Academy  of  Sciences  of  Ukraine,  Ukraine,  Kiev

Аннотация

В  статье  приведены  результаты  исследования  влияния  предпосевной  обработки  семян  микроудобрением  АВАТАР  1,  созданным  с  использованием  нанотехнологий,  на  формирование  и  функционирование  симбиотического  аппарата  сои  культурной.  Установлено,  что  обработка  сои  микроудобрением  в  дозе  2  л/т  семян  способствовала  формированию  корневых  клубеньков,  нарастанию  их  массы  и  интенсифицировала  процесс  фиксации  ими  молекулярного  азота.

ABSTRACT

The  results  of  research  of  influence  of  pre-sowing  treatment  of  seed  of  microfertilizer  AVATAR  1,  created  with  the  use  of  nanotechnologies,  on  forming  and  functioning  of  symbiotic  vehicle  of  soybean  are  presented  in  the  article.  It  is  set  that  treatment  of  soybean  a  microfertilizer  in  the  dose  of  2  l/t  seed  was  promoted  forming  of  root  nodules,  growth  of  their  mass  and  intensified  the  process  of  fixing  by  them  molecular  nitrogen. 

Ключевые  слова:  соя;  АВАТАР  1;  клубеньковые  бактерии;  корневые  клубеньки;  азотфиксирующая  активность

Keywords:  soybean;  AVATAR  1;  nodule  bacteria;  root  nodules;  nitrogen-fixing  activity

Мы  живем  в  период  стремительного  развития  нанотехнологий.  Масштабные  государственные  научно-исследовательские  программы  в  области  нанотехнологии  реализуют  сегодня  США  и  Япония.  Исследования  в  области  нанотехнологий  активно  ведутся  также  в  России,  Австралии,  Канаде,  Китае,  Южной  Корее,  Израиле,  Сингапуре,  Тайване.  Практические  разработки  в  этой  области  уже  применяются  во  многих  сферах  народного  хозяйства  —  информационных  технологиях,  медицине,  фармакологии,  сельском  хозяйстве,  молекулярной  биологии,  экологическом  мониторинге  и  т.  д.  [2,  4,  6].  По  мнению  отдельных  ученых  [5],  применение  нанотехнологий  в  сельском  хозяйстве  приведет  к  появлению  совершенно  нового  класса  пищевых  продуктов  —  «нанопродуктов»,  которые  со  временем  вытеснят  с  рынка  генномодифицированные  продукты.

На  сегодняшний  день  установлено,  что  применение  нанопрепаратов  в  качестве  микроудобрений  обеспечивает  повышение  устойчивости  к  неблагоприятным  погодным  условиям  и  увеличение  урожайности  (в  среднем  в  1,5—2  раза)  многих  продовольственных  (картофель,  зерновые,  овощные,  плодово-ягодные)  и  технических  (хлопок,  лен)  культур.  Биологически  активные  наночастицы  железа  могут  повысить  урожайность  некоторых  зерновых  культур  от  10  до  40  %  [8].  Ожидается  также  положительное  влияние  наномагния  на  продуктивность  фотосинтеза  [1].

Целью  данной  работы  было  исследование  влияния  предпосевной  обработки  семян  сои  микроудобрением,  созданным  с  использованием  наночастиц,  и  инокуляции  семян  клубеньковыми  бактериями  на  формирование  симбиотического  аппарата  сои  и  фиксацию  растениями  атмосферного  азота.

Изучение  влияния  микроудобрения  нового  поколения  в  сочетании  с  предпосевной  инокуляцией  клубеньковыми  бактериями  Bradyrhizobium  japonicum  осуществлялась  в  условиях  полевого  опыта  на  опытных  участках  Кременецкого  ботанического  сада.  Почва  участков  —  серая  лесная.

Объектом  исследования  была  соя  культурная  (Glycine  max  (L.)  Merr.)  сорта  Марьяна.  В  работе  использовали  микроудобрение  с  наночастицами  карбоксилатов  природных  кислот  АВАТАР  1,  созданное  Научно-  производственной  компанией  «АВАТАР»  (Украина),  и  медленнорастущие  бактерии  B.  japonicum  производственного  штамма  634б  и  штамма  PC-08,  полученные  из  музейной  коллекции  культур  микроорганизмов  Института  физиологии  и  генетики  НАН  Украины.

Перед  обработкой  микроудобрениями  и  клубеньковыми  бактериями  семена  всех  опытных  вариантов,  а  также  семена  контрольного  варианта  стерилизовали  70  %-ным  этанолом  в  течение  10  мин,  после  чего  промывали  водопроводной  водой.  Инокуляцию  семян  осуществляли  путем  увлажнения  их  в  течение  часа  суспензиями  клубеньковых  бактерий.  Семена  контрольного  варианта  увлажняли  водой. 

Сою  сеяли  широкорядным  способом  с  шириной  междурядий  45  см;  глубина  заделки  семян  —  4—5  см.  Норма  высева  —  110  кг/га.  Повторность  опытов  —  4-кратная,  площадь  учетных  участков  4  м².  Схема  опыта  приведена  в  таблицах.

Для  определения  количества  и  массы  клубеньков  отбирали  монолиты  почвы  25×25×30  см.  После  отмывания  корней  клубеньки  отделяли,  подсчитывали  их  количество  и  взвешивали.  Активность  процесса  азотфиксации  определяли  методом  восстановления  ацетилена  [7].

Статистическую  обработку  экспериментальных  данных  осуществлено  за  Б.А.  Доспеховым  [2].

Одной  из  важных  симбиотических  характеристик  бактерий  является  их  способность  проникать  в  корни  растения-хозяина  и  вызывать  образование  клубеньков.  В  результате  проведенных  исследований  установлено,  что  B.  japonicum  как  производственного  штамма  634б,  так  и  исследуемого  РС-08,  активно  инициировали  образование  корневых  клубеньков  у  сои  уже  в  начале  вегетации  и  эта  тенденция  сохранялась  до  окончания  наблюдений  —  во  время  цветения  сои  количество  ризобиальных  наростов  в  инокулированных  растений  в  2,15  (штамм  РС-08)  —  3,07  (штамм  634б)  раза  превышало  количество  аналогичных  образований  у  растений,  которые  заражались  почвенными  расами  бактерий  (табл.  1).  Использование  для  предпосевной  обработки  семян  микроудобрения  АВАТАР  1  по-разному  влияло  на  процесс  клубенькообразования.  Совместная  обработка  семян  АВАТАРом  1  в  дозе  2  л/т  семян  и  ризобиями  производственного  штамма  634б  способствовала  увеличению  количества  корневых  клубеньков  по  сравнению  с  вариантом  с  моноинокуляцией  ризобиями  этого  штамма  на  14,72—19,2  %  в  зависимости  от  фазы  вегетации,  а  ризобиями  штамма  РС-08  —  на  13,4—15,1  %.  Предпосевная  обработка  семян  микроудобрением  в  дозе  1  л/т  семян  в  начале  вегетации  или  почти  не  влияла  на  образование  клубеньков  (вариант  с  инокуляцией  бактериями  штамма  РС-08)  или  несколько  интенсифицировала  процесс  (вариант  с  инокуляцией  бактериями  штамма  634б).  Однако,  в  последующие  фазы  вегетации  эта  доза  АВАТАРа  1  не  стимулировала  клубенькообразование  у  сои.

Таблица  1.

Влияние  микроудобрения  АВАТАР  1  и  инокуляции  B.  Japonicum  на  количество  корневых  клубеньков  сои  культурной,  шт

Взвешивание  корневых  клубеньков  показало,  что  в  течение  вегетации  их  масса  на  корнях  инокулированных  растений  в  2,5—3,0  раза  превышала  массу  клубеньков  на  корнях  растений,  которые  заражались  бактериями  спонтанно  (табл.  2).  Предпосевная  обработка  семян  АВАТАРом  1  способствовала  нарастанию  массы  клубеньков  только  в  дозе  2  л/т  семян.

Таблица  2.

Влияние  микроудобрения  АВАТАР  1  и  инокуляции  B.  Japonicum  на  массу  корневых  клубеньков  сои  культурной,  г

Азотфиксирующая  активность  неинокулированных  растений  сои  в  течение  вегетации  была  невысокой.  Гораздо  интенсивнее  фиксировали  молекулярный  азот  атмосферы  инокулированные  растения.  Азотофиксирующая  активность  растений,  инокулированных  бактериями  штамма  РС-08  в  фазе  четырех  настоящих  листьев  превышала  аналогичный  показатель  неинокулированных  растений  в  6,5  раза,  а  штамма  634б  —  в  7,7  раза  (табл.  3).  На  этой  фазе  онтогенеза  предпосевная  обработка  АВАТАРом  1  повысила  азотофиксирующую  активность  растений  только  в  варианте  с  инокуляцией  бактериями  штамма  РС-08  и  дозой  микроудобрения  2  л/т  семян.  Во  второй  половине  вегетации  во  всех  вариантах  зафиксировано  резкое  снижение  этого  показателя.  Однако,  и  в  этот  период  (в  частности  в  фазе  цветения)  растения,  семена  которых  перед  посевом  обрабатывались  удобрением  в  дозе  2  л/т  семян,  в  1,6—1,7  раза  активнее  фиксировали  молекулярный  азот,  чем  необработанные.

Таблица  3.

Влияние  микроудобрения  АВАТАР  1  и  инокуляции  B.  japonicum  на  активность  процесса  азотофиксации  сои  культурной,  мкмоль  С₂Н₄/(растение  ×  час)

Таким  образом,  установлено,  что  предпосевная  обработка  семян  микроудобрением  АВАТАР  1  в  дозе  2  л/т  семян  в  сочетании  с  инокуляцией  клубеньковыми  бактериями  активизирует  процесс  клубенькообразвания  и  увеличивает  азотофиксирующую  активность  сои.  Относительно  влияния  на  формирование  и  функционирование  симбиотического  аппарата  сои  микроудобрения  в  дозе  1  л/т  семян,  нами  получены  противоречивые  результаты,  поэтому  этот  вопрос  требует  дополнительного  изучения. 

Список  литературы:

1.Бовсуновский  А.М.,  Вялый  С.О.,  Каплуненко  В.Г.,  Косинов  Н.В.  Нанотехнология  как  движущая  сила  аграрной  революции  //  Зерно.  —  2008.  —  №  11(31).  —  С.  80—83.

2.Гусев  А.И.  Наноматериалы,  наноструктуры,  нанотехнологии.  2-е  изд.,  испр.  М.:  ФИЗМАТЛИТ,  2007.  —  416  с.

3.Доспехов  Б.А.  Методика  полевого  опыта.  М.:  Колос,  1985.  —  371  с.

4.Caruthers  S.D.,  Wickline  S.A.,  Lanza  G.M.  Nanotechnological  application  in  medicine  //  Current  Opinion  in  Biotechnology.  —  2007.  —  Vol.  18.  —  P.  26—30.

5.Chau  C.F.  The  development  of  regulation  for  food  nanotechnology  //  Trends  Food  Sci.  Technol.  —  2007.  —  V.  18.  —  P.  269—280.

6.Jain  K.K.  Nanomedicine:  application  of  nanobiotechnology  in  medical  practicle  //  Med.  Princ.  Pract.  —  2008.  —  Vol.  17.  —  №  2.  —  P.  10715—10724.

7.Hardy  R.W.F.,  Holsten  R.D.,  Jackson  E.K.  et  al.  The  acethylene-ethylene  assay  for  N2  fixation:  laboratory  and  field  evaluation  //  Plant  Physiol.  —  1968.  —  43  (8).  —  P.  1185—1207.

8.Racuciu  N.,  Creanga  D.  Cytogenetic  changes  induced  by  beta-cyclodextrin  coated  Nanoparticles  in  plant  seeds  //  Romanian  J.  Phys.  —  2009.  —  V.  54.  —  P.  125—131.