Штам sinorhizobium meliloti 425а для інокуляції козлятника східного

Винахід відноситься до сільськогосподарської мікробіології і біотехнології як засіб підвищення врожайності козлятника східного і стосується використання бульбочкових бактерій роду Smorhizobium при його вирощуванні. Козлятник східний (Galega orientalis Lam.) - багаторічна трав'яниста бобова культура, здатна утворювати ранній корм для тварин та накопичувати в орному шарі ґрунту велику кількість сполук азоту і органічних речовин. Їй властива висока і стабільна насіннєва продуктивність. Найважливішою біологічною особливістю козлятника східного як і всіх бобових рослин, є його здатність використовува ти атмосферний азот у симбіозі з бульбочковими бактеріями, завдяки чому значну частину потреби у цьому елементі живлення він може задовольняти за рахунок біологічної азотофіксації. Одначе при введенні козлятника східного в культур у, коли він вперше висівається у сівозміні, відбувається лише незначне, а часто-густо і зовсім не відбувається інфікування його коріння природною популяцією бульбочкових бактерій. У зв'язку з цим рослини лише частково можуть реалізовувати свій азотофіксувальний потенціал. За даних умов для одержання високих врожаїв необхідно застосовувати мінеральні азотні добрива, що негативно впливає як на собівартість урожаю, так і на його якість та екологічний стан довкілля. Поряд із цим відомо, що вагомим резервом підвищення продуктивності бобових культур є інтенсифікація в них процесу біологічної азотофіксації шляхом обробки насіння селекційними штамами бульбочкових бактерій Rhizobium galegae. Проте сьогодні сільськогосподарське виробництво має в своєму розпорядженні незначну кількість активних штамів для передпосівної інокуляції козлятника східного. Вважається, що усім їм притаманний високий рівень специфічності, в результаті чого окремі види козлятника (Galega) можуть утворювати активні симбіотичні взаємовідносини лише з певними штамами Rhizobium galegae (авторське свідоцтво СРСР №16691. 48 кл.С05F11/08 1989). Метою винаходу був пошук нового штаму бульбочкових бактерій -активного мікросимбіонта козлятника східного для посилення симбіотичної азотофіксації і підвищення продуктивності даної культури. Таким штамом пропонується штам Sinorhizobium meliloti 425a. До останнього часу вважалося, що цей штам здатний вступати в ефективний симбіоз лише з люцерною (Medicago L.), буркуном (Melilotus Adans.) і гуньбою (Trigonella L.). Штам Sinorhizobium meliloti 425a депонований і зберігається в колекції бульбочкових бактерій Російського науково-дослідного інституту сільськогосподарської мікробіології під номером 1723 (індекс колекції у Всесвітньому каталозі колекцій Rhizobium СІАМ), а також у колекції Інституту фізіології рослин і генетики НАН України під номером 45. Оцінку симбіотичних властивостей штаму Sinorhizobium meliloti 425a в умовах симбіозу з козлятником східним (сорт Кавказький бранець) - вірулентності, азотофіксувальної активності і ефективності симбіозу здійснювали в умовах вегетаційних і польових дослідів. Вірулентність визначали за кількістю бульбочок, утворених на корінні козлятника при його інокуляції даними бульбочковими бактеріями. Азотофіксувальну активність бульбочок вимірювали за допомогою ацетиленредуктазного методу. Висновок стосовно ефективності симбіозу S. meliloti 425a і козлятника східного (сорт Кавказький бранець) робили за нагромадженням зеленої маси і насіннєвою продуктивністю рослини-господаря. Контролем слугував специфічний для козлятника східного штам Rhizobium galegae СІАМ 0703. Як і штам S. meliloti 425a, даний штам також зберігається в колекції бульбочкових бактерій Інституту фізіології рослин і генетики НАН України (під номером 63). Приклад 1. Вегетаційні досліди (1998 - 1999pp.) Досліди проводили на промитому водопровідною водою річковому піску в 11-кілограмових посудинах. Повторність досліду 8-кратна. У кожній посудині вирощували по 8 рослин. Добрива вносили за Гельрігелем, г/кг субстрату: Са(NО3)2 . 4Н2O-0,708; FеСl3 . 6Н2O-0,025; КСl-0,075; KH2PO4-0,136; MgSO 4 . 7H2 O-0,123; Na2MoO4 . 2H2O0,007; Н3ВО3-0,007; MnSO 4 . 5H2O-0,0012; CuSO4 . 5H2O-0,0025. Оцінку величини вірулентності і азотофіксувальної активності здійснювали після досягнення козлятником східним фази цвітіння (94-та доба після появи сходів). Таблиця 1 Варіант Без інокуляції Інокуляція штамом R. galegae СІАМ 0703 Інокуляція штамом S. meliloti 425а НІР05 Вірулентність штаму 425а бульбочкових бактерій люцерни за інокуляції ним козлятника східного Різниця між стандартним (R. galegae СІАМ 0703) і Кількість утворених бульбочок на 1 рослині (шт.) рекомендованим (S. meliloti 425а) штамами І II III IV у середньому шт/рослину % 226 221 209 222 219,5±3,7 +6,8 +3,2 201 226 220 204 212,7±6,1 Таблиця 2 Азотофіксувальна активність кореневих бульбочок козлятника східного, інокульованого штамом 425а бульбочкових бактерій люцерни Варіант Без інокуляції Інокуляція штамом R. galegae СІАМ 0703 Інокуляція штамом S. meliloti 425а НІР05 Різниця між стандартним (R. galegae СІАМ 0703) і рекомендованим (S. meliloti 425а) штамами шт/рослину % Кількість утвореного етилену, мкмоль С2H4/(рослину . год) І II III IV у середньому 2,31 2,40 2,65 2,56 2,48±0,08 2,41 2,60 2,43 2,36 2,45±0,05 +0,03 +1,22 Отже, результати визначення в умовах вегетаційного досліду рівня вірулентності і азотофіксувальної активності пропонованого штаму S. meliloti 425а для інокуляції козлятника східного показали, що він здатний успішно інокулювати цю культуру і утворювати активні азотфіксуючі бульбочки. Приклад 2. Польові досліди (1998-2000рр.) Досліди проводили на опідзоленому середньосуглинковому чорноземі, який вміщував 3,05% гумусу, а також у розрахунку на 100г повітряно-сухого ґрунту N-1,9, Р2О 5-10,4 і K2O5-8,1мг. На першому році вегетації козлятника східного у ґрунті дослідних ділянок були відсутні агресивні раси спонтанних форм бульбочкових бактерій, здатних інфікувати дану к ультур у. Виявилося, що козлятких східний, інокульований пропонованим штаммом Sinorhizobium meliloti 425а, за врожаєм зеленої маси (дані 1998-2000pp.) (табл.3) і насіння (дані 1999-2000pp.) (табл.4) майже не поступаються козлятникові, бактеризованому виробничим штамом Rhizobium galegae СІАМ 0703. Таким чином, результати польових дослідів свідчать про здатність штаму Sinorhizobium meliloti 425а формувати ефективні симбіотичні взаємовідносини з козлятником східним, про що свідчить достовірне збільшення врожаю зеленої маси і насіння при його застосуванні у порівнянні з контрольним варіантом (без інокуляції). Таблиця 4 Урожай насіння козлятника східного, ц/га Роки вегетації Варіант Без інокуляції Інокуляція штамом R. galegae СІАМ 0703 Інокуляція штамом S. meliloti 425а HIPos Разом за 2 роки Приріст урожаю в порівнянні з контролем ц/га % II(1999) 3,08 III(2000) 3,28 6,36 4,33 4,29 8,62 2,26 35,53 4,19 3,83 8,02 1,66 26,10 0,17 0,12 Таблиця 3 Урожай зеленої маси козлятника східного, ц/га Роки вегетації Варіант Контроль (без інокуляції) Інокуляція штамом R. galegae СІАМ 0703 Інокуляція штамом S. meliloti 425a НІР05 Разом за 3 роки Приріст урожаю в порівнянні з контролем ц/га % І(1998) 135,6 II (1999) 692,2 III (2000) 768,8 1596,6 188,4 831,8 840,3 1860,5 263,9 16,5 183,9 3,7 829,9 28,4 809,0 19,0 1822,8 226,2 14,2