Застосування методу визначення потенційної нітрогеназної активності на коренях рослин різних генотипів сортів зернових культур, вирощених за умов лабораторних та вегетаційних дослідів, як способу оцінки азотфі

Застосування методу визначення потенційної нітрогеназної активності на коренях рослин різних генотипів сортів зернових культур, вирощених за умов лабораторних та вегетаційних дослідів, як способу оцінки азотфіксувального потенціалу сортів зернових культур. (19) (21) u201013996 (22) 24.11.2010 (24) 25.10.2011 (46) 25.10.2011, Бюл.№ 20, 2011 р. (72) НАДКЕРНИЧНА ОЛЕНА ВОЛОДИМИРІВНА, РЯБЧУН ВІКТОР КУЗЬМИЧ, ШАХОВНІНА ОЛЕНА ОЛЕКСАНДРІВНА, БОГУСЛАВСЬКИЙ РОМАН ЛЬВОВИЧ, МІНЕНОК СЕРГІЙ МИКОЛАЙОВИЧ, ЛЕОНОВ ОЛЕГ ЮРІЙОВИЧ 3 кість генотипів кожного сорту (від 40 до 60), що вкрай важко здійснити у польових умовах. В основу корисної моделі поставлено задачу запропонувати такий спосіб оцінки азотфіксувального потенціалу сортів зернових культур, який забезпечив би одержання достовірних результатів за найменшої тривалості і трудомісткості аналізу. Поставлена задача вирішується шляхом визначення потенційної нітрогеназної активності (ПНА) на коренях рослин різних генотипів сортів зернових культур за умов лабораторних та вегетаційних дослідів. Лабораторний експрес-метод з використанням рулонної культури дає змогу оцінити за азотфіксувальною активністю велику кількість генотипів окремого досліджуваного сорту, дозволяє уникнути багатьох операцій, пов'язаних з ґрунтом, а саме набивання стаканів, посів насіння у ґрунт, вивільнення коренів з ґрунту та їх відмивання. Зазначений метод дає змогу попередньо оцінити діапазон внутрішньосортової мінливості і азотфіксувальний потенціал сорту і є доречним при порівнянні сортів за даною ознакою. Суть експрес-методу з використанням рулонної культури полягає у наступному. На стрічках фільтрувального паперу (60×20 см) в 3 см від верхнього краю і 5 см від лівого берега за розміткою через 1 см розміщують по 50 насінин зернової культури досліджуваного сорту. Накривають іншою зволоженою паперовою стрічкою (60×20 см) так, щоб зафіксувати насіння, змочують і прокладають корекс. Згортають у нетугий рулон. Згорнені рулони вміщують у скляні посудини (500 мл), наполовину заповнені ґрунтовою витяжкою та експонують у лабораторних умовах протягом трьох тижнів. Ґрунтову витяжку готують на кип'яченій воді із розрахунку 100 г абсолютно сухого ґрунту на 1000 мл води. По закінченні терміну експозиції рулони розгортають, корені окремих рослин обережно відділяють від стрічки, промокають фільтрувальним папером, подрібнюють і вміщують у флакони 3 місткістю 40 см , закриті ватно-марлевими пробками. У кожен флакон додають 5 мл напіврідкого середовища Доберейнер [6]. За три доби флакони герметизують, вводять ацетилен (10 % від об'єму газової фази у флаконі) та інкубують протягом доби за температури 26-28 °C. Після закінчення терміну інкубації зразки аналізують на газовому хроматографі. Обрахунки ведуть за формулою, загальноприйнятою для визначення потенційної азотфіксувальної активності [6]. Згідно з результатів, одержаних з використанням рулонної культури, попередньо відбираються сорти, діапазон мінливості яких зацікавив дослідника, і надалі перевіряються в умовах вегетаційного досліду з використанням характерного для даної зони ґрунту. Метод оцінки сортів зернових культур за азотфіксувальною здатністю в умовах вегетаційного досліду є більш наближеним до реальних умов вегетації і потребує більш ретельної підготовки. 40-60 одноразових стаканів місткістю 200 мл наповнюють заздалегідь просіяним і звільненим від рослинних решток ґрунтом. Паралельно з напов 63718 4 ненням стаканів визначають вологість і повну вологоємкість ґрунту. Надалі підтримують вологість ґрунту на рівні 60 % від повної вологоємкості. У кожен стакан висівають по 3 насінини досліджуваного сорту зернової культури. За 3-5 діб після появи сходів на кожен стакан залишають по одній рослині, намагаються, щоб рослини у виборці для аналізу були середні за розміром, подібні між собою. Експонують в умовах люміностату (інтенсивність освітлення 2000-2500 люкс, фотоперіод 16 годин, температура 26±2 °C) протягом трьох тижнів. По закінченні терміну експозиції обережно вивільняють кореневу систему з ґрунту, відмивають під водогінною водою і здійснюють всю послідовність операцій, наведену в описі експресметоду з використанням рулонної культури. Приклади конкретного застосування методу. Приклад 1. В рулонній культурі оцінювали азотфіксувальний потенціал пшениці озимої сорту Альбатрос одеський (ФІГ. 1. Розподіл значень потенційної нітрогеназної активності (ПНА) у ризоплані рослин пшениці озимої сорту Альбатрос одеський (рулонна культура)). З рисунку видно, що діапазон мінливості даного сорту становить від 280 нмоль етилену/ рослина/ година з максимумом в діапазоні 20-30 нмоль етилену/ рослина / година. Звертає на себе увагу існування генотипів з підвищеною здатністю до азотфіксації у кореневій зоні (118 і 140 нмоль етилену/ рослина/ година), що робить можливим пошук генотипів з підвищеною активністю азотфіксації і їх подальше використання в селекційному процесі. Приклад 2. В умовах вегетаційного досліду вивчали азотфіксувальний потенціал пшениці озимої сорту Кірія (Фіг. 2). Як видно з ФІГ. 2 (Розподіл значень потенційної нітрогеназної активності (ПНА) у ризоплані рослин пшениці озимої сорту Кірія (вегетаційний дослід)), азотфіксувальна активність генотипів даного сорту змінюється в межах від 15 до 71 нмоль етилену/ рослина/ година, максимум значень вибірки (майже 49 %) припадає на діапазон 22-29 нмоль етилену/ рослина/ година. Приклад 3. В умовах вегетаційного досліду досліджували азотфіксувальний потенціал пшениці озимої сорту Золотоколоса. З Фіг. 3 (Розподіл значень потенційної нітрогеназної активності (ПНА) у ризоплані рослин пшениці озимої сорту Золотоколоса (вегетаційний дослід)) видно, що діапазон мінливості сорту Золотоколоса дещо вужчий, ніж у вище описаного сорту і становить 2668 нмоль етилену/ рослина/ година. Однак, на відміну від сорту Кірія, який має чітко визначений пік у діапазоні 22-29 нмоль етилену/ рослина/ година, сорт Золотоколоса досить рівномірно насичений генотипами з мінімальними, максимальними та середніми значеннями азотфіксувальної активності у кореневій зоні рослин. Так, середні за вибіркою значення (31 %) знаходяться в діапазоні 38-44 нмоль етилену / рослина / година. Таким чином, запропонований метод дає змогу оцінити внутрішньосортову мінливість злакових культур за ознакою азотфіксувальної активності та порівняти їх між собою. Джерела інформації:: 5 1.Newton W.E.Nitrogen fixation:some perpectives and prospects // Proc.1st European Nitrogen Fixation Conference.Szeged.-1994. - P.1-6. 2.Fried M.Biological nitrogen fixation:Present and future // Nucl.Techn.Soil-Plant Stud.Sustain.Agr.and Environ.Preserv.: Proc.Int Symp., Vienna, 17-21 Oct., 1994. - Vienna, 1995. - P.199-204. 3. Коць С.Я. Роль біологічного азоту у підвищенні продуктивності сільськогосподарських рослин //Физиология и биохимия культурных растений.-2001. - Т. 33, № 3. - с. 208-215. 4.Hardy R.W.F., Holsten R.D., Jakson E.K., Burris K.S.The acetylene-etylene assay for N2fixation:laboratory and field evolution //Plant Physiol.1968. - Vol.43, № 8. - P.1185-1207. 5. Умаров M.M. Ацетиленовый метод изучения азотфиксации в почвенно-микробиологических исследованиях / М.М. Умаров // Почвоведение.1976. - № 11. - с. 119-123. 6. Волкогон В.В. Методичні рекомендації по визначенню активності азотфіксації в ґрунті та кореневій зоні рослин ацетиленовим методом. Чернігів, 1997. 7. Завалин А.А. Биопрепараты, удобрения и урожай / А.А. Завалин. - М.: Издательство ВНИИА, 2005.-302 с. 8. Надкернична О.В. Використання азот фіксуючих бактерій Azospirillum brasilense для поліпшення якості зерна озимого жита // Бюл. Інституту с.-г. мікробіології.-2000. - № 8. - с. 18-20. 63718 6 9. Патика В.П., Волкогон В.В., Надкернична О.В. та ін. Біологічна азотфіксація: вчора, сьогодні, завтра // Фізіологія рослин в Україні на межі тисячоліть. Т. 1. - К. - AT "Високий урожай", 2001.-436 с. 10. Родынюк И.С., Степаненко И.Л., Коваль С.Ф. Ассоциативная азотфиксация в ризоценозе иммунных и короткостебельных линий яровой мягкой пшеницы // С.-х. биология.-1991. - № 5. - с. 8893. 11. Родынюк И.С. Генетические и экологические факторы ассоциативной азотфиксации // Биологическая фиксация азота / Шумный B.C., Сидорова К.К., Клевенская И.Л. и др. - Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1991.-271 с. 12.Rennie R.J.N2-fixation in cereals // Can.Agriculture.-1983. - Vol.29, № 3-4. - P.4-9. 13. Танцова О.И., Черемисов Б.М. Оценка коллекций ячменя и тритикале по активности азотфиксации // Докл. ВАСХНИЛ.-1992. - № 1. - с. 9-12. 14. Шумный В.К., Степаненко И.Ю. Полиморфизм по ассоциативной азотфиксации у ячменя // Биологическая фиксация азота / Шумный В.К., Сидорова К.К., Клевенская И.Я. и др. - Новосибирск. - Наука. - Сиб. отд-ние.-1991.-271 с. 15. Надкернична О.В. Генетичний поліморфізм озимого жита за здатністю до асоціативної азотфіксації // Агроекологічний журнал.-2003. - № 4. - с. 62-65. 7 Комп’ютерна верстка І. Скворцова 63718 8 Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601