COLLECTION OF NEAT CULTURE OF SOYBEAN RISOBIUM OF SPECIES B. JAPONICUM AND S. FREDII
Бегун С.А.
ведущий научный сотрудник, канд. биол. наук,
Якименко М. В.
ведущий научный сотрудник, канд. биол. наук
Государственное научное учреждение «Всероссийский научно-исследовательский институт сои»
Российской академии сельскохозяйственных наук
КОЛЛЕКЦИЯ ЧИСТЫХ КУЛЬТУР РИЗОБИЙ СОИ ВИДОВ B. japonicum И S. fredii (ГНУ ВНИИ СОИ)
Аннотация
Основной задачей исследований является изучение природных популяций клубеньковых бактерий сои Восточно-Азиатского региона, с целью выявления наиболее эффективных штаммов способных улучшать продукционные процессы растений сои и устойчивые к различным факторам среды. Коллекционные штаммы могут быть использованы в производстве бактериальных удобрений.
Ключевые слова: ризобии, штаммы, виды, коллекция, соя.
Key words: rizobium, strains, species, collection, soybean.
Основной особенностью почв юга Российского Дальнего Востока является повсеместное распространение в них специфичных для сои клубеньковых бактерий. Аборигенные ризобии сои представляют важную составляющую биологических ресурсов почв Амурской области. На обширных территориях, занятых посевами сои, симбиотическая система представляется также одним из средообразующих элементов [1]. Симбиотические микроорганизмы, при относительном однообразии морфологических признаков, достаточно разнообразны по культуральным, физиолого-биохимическим и хозяйственно-ценным свойствам. Благодаря жизнедеятельности аборигенных популяций клубеньковых бактерий в посевах сои поддерживается нейтральный или положительный баланс азота в почве [2].
Коллекция клубеньковых бактерий сои, хранящаяся в лаборатории биологических исследований ВНИИ сои, была создана в результате длительного (1974–2010 гг.) отбора и поиска из самых северных в мире природных популяций ризобий сои Восточно-Азиатского региона [3]. В течение указанного периода ежегодно выделяли в чистую культуру от 11 до 95 штаммов ризобий сои (таблица 1). Всего было выделено в чистую культуру свыше 1400 форм клубеньковых бактерий сои. После тщательного изучения морфолого-культуральных, физиологических и хозяйственно-ценных свойств были оставлены в коллекции наиболее ценные штаммы клубеньковых бактерий сои. В настоящее время коллекция чистых культур включает свыше трехсот штаммов ризобий сои видов B. japonicum и S. fredii. Коллекция чистых культур этих микроорганизмов пересевается, не реже чем дважды в год, в пробирки на агаризованную минерально-растительную среду с соевой мукой; проверяется на чистоту культуры и хранится в холодильнике при температуре +4 °С.
Таблица 1
Чистые культуры клубеньковых бактерий сои двух видов и их сохранность в коллекции ВНИИ сои
|
Год выде- ления |
Выделено штаммов |
Осталось в коллекции на 01.12.09 г. |
Год выделения |
Выделено штаммов |
Осталось в коллекции на 01.12.09 г. |
||||
|
всего |
B.japonicum |
S.fredii |
всего |
B. japonicum |
S. fredii |
||||
|
1974 |
11 |
0 |
0 |
0 |
1993 |
28 |
16 |
10 |
6 |
|
1975 |
13 |
1 |
1 |
0 |
1994 |
29 |
12 |
6 |
6 |
|
1976 |
39 |
3 |
3 |
0 |
1995 |
36 |
14 |
10 |
4 |
|
1977 |
32 |
5 |
5 |
0 |
1996 |
27 |
14 |
10 |
4 |
|
1978 |
95 |
5 |
4 |
1 |
1997 |
21 |
4 |
3 |
1 |
|
1979 |
71 |
1 |
1 |
0 |
1998 |
16 |
7 |
0 |
7 |
|
1980 |
79 |
2 |
2 |
0 |
1999 |
25 |
16 |
4 |
12 |
|
1981 |
53 |
5 |
5 |
0 |
2000 |
20 |
7 |
5 |
2 |
|
1982 |
64 |
0 |
0 |
0 |
2001 |
25 |
12 |
7 |
5 |
|
1983 |
46 |
0 |
0 |
0 |
2002 |
19 |
19 |
16 |
3 |
|
1984 |
87 |
1 |
1 |
0 |
2003 |
33 |
15 |
9 |
6 |
|
1985 |
34 |
2 |
2 |
0 |
2004 |
63 |
56 |
44 |
12 |
|
1986 |
41 |
1 |
0 |
1 |
2005 |
61 |
31 |
9 |
22 |
|
1987 |
67 |
1 |
1 |
0 |
2006 |
20 |
20 |
9 |
11 |
|
1988 |
48 |
3 |
3 |
0 |
2007 |
21 |
21 |
8 |
13 |
|
1989 |
57 |
8 |
3 |
5 |
2009 |
10 |
10 |
10 |
0 |
|
1990 |
36 |
5 |
2 |
3 |
Итого за 1974–2009 гг. |
1410 |
333 |
197 |
136 |
|
1991 |
38 |
10 |
1 |
9 |
|||||
|
1992 |
45 |
6 |
3 |
3 |
|||||
К настоящему времени лабораторная коллекция чистых культур соевых ризобий включает два рода Bradyrhizobium и Sinorhizobium со следующими разнообразными физиолого-культуральными характеристиками:
1. Щелоче- и кислотообразующие;
2. Солеустойчивые и неустойчивые;
3. Термоустойчивые (+37…+42 ºС) и неустойчивые;
4. Сверхмедленнорастущие, медленнорастущие и быстрорастущие;
5. Газообразующие;
6. Вирулентные и невирулентные;
7. С различной окраской штриха.
Штаммы вида B. japonicum относятся к медленнорастущему роду Bradyrhizobium. В чашках Петри дают рост на 7…10 и даже 20 сутки после посева. Усваивают ограниченный набор источников углеродного питания с выделением продуктов метаболизма в основном щелочного характера. Обладают пониженной осмоустойчивостью. Плохо переносят экстремальные условия среды обитания. Резко замедляют рост на кислых и щелочных питательных средах. Прекращают расти при высоких температурах (+37…+42 ºС). В тоже время, в оптимальных условиях этот вид ризобий доминирует при нодуляции растений сои, обладая высокой и устойчивой вирулентностью (таблица 2).
Таблица 2
Отличительные признаки коллекционных штаммов ризобий сои видов B. japonicum и S. fredii, выделенных из почв России
|
№ п/п |
Признак |
Вид ризобий сои |
|
|
B. japonicum |
S. fredii |
||
|
1 |
Время появления колоний в чашках Петри, сутки |
7–20 |
2–4 |
|
2 |
Изменение рН среды при выращивании |
Подщелачивание (до 90 % штаммов) |
Подкисление (100 %) |
|
3 |
Усвоение углеродосодержащих соединений |
Манит, глюкоза |
Монозы, олигосахара, многоатомные спирты и др. |
|
4 |
Осмоустойчивость |
Низкая |
Высокая |
|
5 |
Рост на кислых и щелочных средах |
Прекращается или замедляется |
Не изменяется или замедляется |
|
6 |
Рост при повышенных температурах (+37…+42 ºС) |
Прекращается |
Могут давать рост |
|
7 |
Вирулентность и интенсивность клубенькообразования у сои |
Высокая (до 100 %) |
Пониженная (10…100 %) |
|
8 |
Потеря способности образования клубеньков у сои (вирулентности) |
Не теряет |
Могут терять |
Штаммы вида S. fredii относятся к быстрорастущему роду Sinorhizobium. В чашках Петри дают рост на 2…4-е сутки после посева. Хорошо усваивают широкий спектр источников углеродного питания с выделением продуктов метаболизма кислотного характера. Большинство штаммов этого вида обладает высокой осмоустойчивостью. Выделяется группа штаммов S. fredii, обладающая универсальными способностями роста при экстремальных условиях среды обитания (высокая температура, низкие и высокие показатели рН) с различной степенью газообразования.Обладая пониженной вирулентностью, в сравнении с видом B. japonicum, и способностью терять вирулентность в процессе пересевов, этот вид ризобий сои может доминировать при формировании симбиотического аппарата в годы с экстремальными погодными условиями (таблица 2).
Таким образом, коллекция чистых культур клубеньковых бактерий сои представлена двумя видами и обладает разнообразными физиолого-биохимическими и культуральными свойствами. В настоящее время продолжается работа по поиску и выделению новых высокоэффективных штаммов ризобий сои нодулирующих не только сою но и другие зернобобовые культуры.