Сортовые реакции люпина желтого и узколистного на предпосевную инокуляцию семян штаммами Rhizobium lupini

• Автор: Новик, Наталья Валентиновна
• Шифр специальности: 06.01.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Брянск
• Количество страниц: 219 с. : ил.

1. Обзор литературы

1.1. Народнохозяйственное значение и история возделывания люпина

1.2. Бобоворизобиальный симбиоз и способы повышения его эффективности

1.3. Видовая и сортовая специфичность бобовых культур по отношению к бактериям рода Rhizobium

2. Материал, условия и методика проведения исследований

2.1. Климатические и агрометеорологические условия

2.2. Характеристика почвы

2.3. Объекты исследований

2.4. Методика проведения исследований

3. Формирование и активность симбиотического аппарата люпина

3.1. Формирование симбиотического аппарата

3.2. Активность симбиотического аппарата люпина
4. Рост, развитие и фотосинтетическая деятельность посевов люпина
4.1. Динамика роста и выживаемость растений
4.2. Формирование фотосинтетического аппарата
4.3. Содержание хлорофилла в листьях люпина, чистая продуктивность фотосинтеза
5. Урожайность и качество урожая симбиотических систем люпина жёлтого и узколистного
5.1. Урожайность зелёной массы и накопление в ней сухого вещества в зависимости от активности симбиоза
5.2. Урожай семян и его структура
5.3. Качество урожая и доля участия в нём симбиотрофного азота
Выводы
Рекомендации для селекционеров
Рекомендации для производства
Список использованной литературы
Приложения
Значение люпина в современном земледелии России объективно возрастает, что обусловлено его высокими кормовыми достоинствами, относительно низкой энергоёмкостью возделывания, разнообразным использованием, нетребовательностью к плодородию почвы, накоплением в почве значительного количества биологически фиксированного азота. Высокий биологический и экономический потенциал люпина делает возможным его выращивание и использование во многих регионах России (Лихачёв Б.С., Саввичева И.К., Агеева П.А., Лукашевич М.И., Бернацкая М.Л., 1996; Агеева П.А., 1997). Люпиновый белок - высококачественный и один из дешёвых среди других его источников. Современные сорта люпина почти сравнялись с соей по содержанию белка и соотношению аминокислот. В люпине практически отсутствуют ингибиторы трипсина, что значительно повышает его питательную ценность (Бернацкая М.Л., 1996). Люпин в полеводстве отличный предшественник, одна из лучших культур сидерального назначения, а в последние годы он находит всё большее применение в пищевой промышленности и медицине, рассматриваются его возможности как средства биологической рекультивации природно-и техногеннозагрязнённых почв (Лихачев Б.С., Саввичева И.К., Агеева П.А., Лукашевич М.И., Бернацкая М.Л., Шошина З.В., 2000).
Люпин - весьма перспективная культура в адаптивном растениеводстве, поскольку ему присуще важное свойство биологической фиксации азота (Шпаар Д., Эллмер Ф., Постников А. и др., 2000). Благодаря симбиозу с бактериями Rhizobium lupini люпин аккумулирует в среднем 160 кг молекулярного азота на гектаре посева и по праву считается одним из лучших азотфиксаторов среди однолетних бобовых культур.
Одним из лимитирующих факторов современных сортов люпина является недостаточный объём симбиотической фиксации азота (Лихачёв Б.С., 1996). Использование ризоторфина при возделывании люпина неоправданно ограничено, несмотря на то, что наряду с повышением продуктивности, достигается экономия минеральных азотных удобрений и, в определённой мере, снижается поражение люпина различными почвенными патогенами (Хотянович А.В., 1997).
Уровень фиксации атмосферного азота симбиотическими системами люпина зависит не только от применяемого штамма клубеньковых бактерий, но и от биологических особенностей растений. Специфические особенности разных генотипов люпина оказывают влияние на жизнедеятельность бактерий и, следовательно, на эффективность симбиоза в целом. В связи с этим необходимы исследования, которые имели бы целью повышение отзывчивости люпина на симбиоз с клубеньковыми бактериями. Главным направлением в усилении биологической азотфиксации и увеличении белковой продуктивности является подбор сортов, способных к активному симбиозу и формированию высокого урожая и установление комплементарных симбионтов для определённых условий почвенно-климатических зон.
Актуальность темы. По размерам фиксации молекулярного азота воздуха люпин не имеет себе равных среди всех однолетних бобовых культур. Но чтобы максимально использовать этот уникальный биологический потенциал, необходимо усилить генетическое сродство растения-хозяина и штамма клубеньковых бактерий. Это возможно за счёт параллельной селекции на повышение симбиотической активности макро- и микросимбионта, а также за счёт создания симбиотических систем из уже существующих сортов люпина и производственных штаммов Rhizobium lupini на основе их комплементарно-сти. Однако вопросы видо- и сортоспецифичности люпина к клубеньковым бактериям и штаммоспецифичности Rhizobium lupini к растению-хозяину недостаточно изучены, не установлены комплементарные сочетания для определённых экологических условий. Это определило актуальность и направление наших исследований.
Цель исследований - определить сравнительную симбиотическую активность и продуктивность симбиотических систем некоторых сортов люпина жёлтого и узколистного с производственными штаммами Rhizobium lupini в условиях юго-запада Нечернозёмной зоны.
Задачи исследований:
1. Изучить динамику формирования симбиотического аппарата сортов люпина
жёлтого и узколистного в течение вегетации.
3. Формирование и активность симбиотического аппарата люпина
3.1 Формирование симбиотического аппарата
Клубеньковые бактерии, живущие в почве или же находящиеся на иноку-лированных семенах, по форме представляют собой короткие палочки диаметром 0,1 . . .0,4 мкм. Внедряясь через корневые волоски в клетки растущего корня растения-хозяина (макросимбионта) путём эндоцитоза, клубеньковые бактерии размножаются и преобразуются в бактероиды. Одновременно начинают делиться клетки корня растения-хозяина, образуя клубеньки, в которых и происходит процесс фиксации азота воздуха (Фёдоров М.В., 1952; Мишустин Е.Н., Шильникова В.К., 1968). Клубеньки на корнях люпина достигают крупных размеров (до 2-х см и более), имеют неправильную форму и сильно бугорчатую поверхность. Форма люпиновых клубеньков заметно отличается от клубеньков других бобовых. У люпина жёлтого и люпина узколистного клубеньки широко обрастают главный корень, возникая в местах выхода боковых корней первого порядка.
Одно из необходимых предварительных условий эффективного симбиоза - сортовая специфичность клубеньковых бактерий (Фёдоров М.В., Свитыч К.А., 1959; Доросинский Л.М., Афанасьева Л.М., 1976). По современным данным, сортовая специфичность клубеньковых бактерий контролируется генетически, как со стороны растения, так и со стороны бактерий (Тихонович И.А, Проворов и др., 1998; Шумный В.К., Сидорова К.К., и др., 2004). Сортовая специфичность связана с образованием особо специфичных соединений в оболочке бактерий (полисахариды) и корневого волоска (белки-лектины). Эти вещества взаимодействуют между собой по принципу иммунологических реакций (ген-антитело) и поэтому бактерия прочно прикрепляется к корневому волоску.