Нові високоефективні симбіотичні системи бобових рослин і рекомбінантних штамів бульбочкових бактерій

8.Пат. на корисну модель № 21785 Штам бактерій Rhizobium leguminosarum bv. trifolii. Воробей Н.А., Коць С.Я., заявл 19.10.2006, опубл. 10.04.2007, Бюл. № 4. (Особистий внесок 75%).

9.Пат. на корисну модель № 55432. Штам бактерій Sinorhizobium meliloti Т17 (IMB B-7282) для одержання бактеріального добрива під люцерну. Коць С.Я., Воробей Н.А., Маліченко С.М., Бутницький І.М. 2010, заявл. 23.06.2010, опубл. 10.12.2010. Бюл. № 23. (Особистий внесок 75%).

10.Бутницький І.М. Дослідження декількох штамів-транспозантів Sinorhizobium meliloti в азотфіксувальному симбіозі з люцерною посівною / І.М. Бутницький, С.Я. Коць, Н.А. Воробей, В.П. Заболотна, Н.М. Кобилянська // Онтогенез рослин у природному та трансформованому середовищі. Фізіолого-біохімічні та екологічні аспекти: ІІІ Міжнародна конференція 4-6, жовтня 2007 р.: матеріали конференції. - Львів, 2007. - С. 58.

11.Бутницький І.М. Дослідження ефективності азотфіксувального симбіозу декількох штамів Sinorhizobium meliloti з люцерною посівною в умовах Західного Поділля / І.М. Бутницький, Н.А. Воробей, С.Я. Коць, В.П. Заболотна // ХІІ з'їзд товариства мікробіологів України ім. С.М. Виноградського. 25-30 травня 2009 р.: тези доповідей. - Ужгород. Патент, 2009. - С. 290.

12.Воробей Н. А. Селекция и применение активных штаммов микросимбионта - один из путей повышения продуктивности сои / Н.А. Воробей, С.М.Маличенко, В.К. Даценко // Регуляция роста развития и продуктивности растений: IV Международная научная конференция, 26-28 октября 2005 г.: материалы конференции. - Минск, 2005. - С. 52.

13. Воробей Н.А. Формирование и функционирование симбиотической системы люцерна - ризобии при инокуляции транспозантами 441 штамма Sinorhizobium meliloti / Н.А. Воробей, С. Я. Коць, С.К. Береговенко, Д.М Сытников // ІІ Всеукраїнська наково-практична конференція “Біотехнологія. Освіта. Наука” присвячена 160-річчю Національного університету “Львівська політехніка”: зірник тез - Львів: Видавництво Національного університету „Львівська політехніка”. - 2004. - С.117.

14.Воробей Н.А. Азотфіксувальна активність симбіотичних систем люцерни в симбіозі з новими штамами бульбочкових бактерій, отриманими біотехнологічними методами / Н.А. Воробей, С.М. Маліченко, І.М. Бутницький, В.М. Василюк // Сучасні проблеми фізіології та інтродукції рослин: Всеукраїнська науково-практична конференція до 90-річчя від дня народження професора О.Ф. Михайлова 5-6 квітня 2005 р.: збірник тез. Дніпропетровськ, 2005. - С. 10-11.

15.Воробей Н.А. Азотфіксувальна активність симбіотичних систем люцерни, утворених за участю різних генотипів макро- і мікросимбіонта / Н.А. Воробей, С.Я. Коць, І.М. Бутницький, Л.А. Кудрявченко // ХІІ з'їзд Українського ботанічного товариства, 15-18 травня 2006 р.: матеріали з'їзду. - Одеса, 2006. - С. 419-420.

16.Воробей Н.А. Багаторічні дослідження симбіотичних систем люцерни, створених за участю транспозантів бульбочкових бактерій / Н.А. Воробей // Сучасні проблеми екології: Перша міжнародна конференція молодих вчених, 28-30 вересня 2005 р.: збірка матеріалів. - Запоріжжя, 2005. - С.89-90.

17.Воробей Н.А. Дослідження ефективності інокуляції люцерни посівної новими штамами Sinorhizobium meliloti в умовах Західного Поділля / Н.А. Воробей, І.М. Бутницький, В.П. Заболотна, С.Я. Коць, С.М. Маліченко, В.М. Василюк // ХІІ з'їзд Українського ботанічного товариства, 15-18 травня 2006 р.: матеріали з'їзду. - Одеса, 2006. - С. 418.

18.Воробей Н.А. Конкурентоздатність транспозонових мутантів Bradyrhizobium japonicum / Н.А Воробей, С.Я. Коць, Л.А. Кудрявченко // Фізіологія рослин: проблеми та перспективи розвитку: у 2 т. / НАН України, Ін-т фізіології рослин і генетики, Укр. т-во фізіологів рослин; голов. ред. В.В. Моргун. - К.: Логос, 2009. - С. 480-485.

19.Воробей Н.А. Продуктивність конюшини за інокуляції бульбочковими бактеріями, отриманими генно-інженерними методами / Н.А. Воробей, С.Я. Коць, Р.А. Якимчук // Міжнародна наукова конференція, 16-19 травня 2005 р.: матеріали конференції. - Кривий Ріг, 2005 р.- С. 412-413.

20.Воробей Н.А. Реакция люцерны на инокуляцию клубеньковыми бактериями, полученными методом тn-5 мутагенеза / Н.А. Воробей, Д.М. Сытников // Современные проблемы адаптации и биоразнообразия, 24-27 октября 2006 г.: Труды международной научной конференции. - Махачкала, 2006. - С. 77.

21.Воробей Н.А. Рівень активності азотфіксації симбіотичних систем люцерни в залежності від генетичних особливостей штаму / Н.А. Воробей, С.Я. Коць, П.М. Маменко // Сучасні проблеми фізіології рослин і біотехнології: Наукова конференція молодих вчених, 1-3 грудня 2005 р. - Ужгород, 2005. - С. 34.

22.Воробей Н.А. Создание симбиотических систем сои на основе Tn5-мутантов Bradyrhizobium japonicum / Н.А. Воробей, С.Я. Коць, С.М. Маличенко // Биология - наука ХХІ века: 10-я Пущинская школа-конференция молодых учених, посвященная 50-летию Пущинского научного центра РАН. Пущино, 17-21 апреля 2006 г.: сборник тезисов. - Пущино. 2006.- С. 362.

23.Воробей Н.А. Физиологические особенности развития сои в симбиозе с транспозантами Bradyrhizobium japonicum / Н.А. Воробей, С. М. Маличенко, С.К. Береговенко // ІІІ Биотехнология в растениеводстве, животноводстве и ветеринари: Международная научная конференция, 19 октября 2004 г.: сборник тезисов. - М., 2004. - С. 29-30.

24.Воробей Н.А. Фіксація атмосферного азоту люцерною у симбіозі із бульбочковими бактеріями, отриманими різними методами / Н.А. Воробей, І.М. Бутницький, В.П. Заболотна // Фізіологія рослин: проблеми та перспективи розвитку: у 2 т. / НАН України, Ін-т фізіології рослин і генетики, Укр. т-во фізіологів рослин; голов. ред. В.В. Моргун. - К.: Логос, 2009. - С. 480-485. (Особистий внесок складає 70%).

25.Воробей Н.А., Коць С.Я. Бутницький І.М. Бобово-ризобіальний симбіоз за участю люцерни і Tn5 мутантів Sinorhizobium meliloti / Н.А. Воробей, С.Я. Коць, І.М. Бутницький // Сучасний стан і приорітети розвитку фізіології рослин, генетики і біотехнології: Х конференція молодих вчених, 25-26 жовтня 2007 р.: матеріали конференції. - К., 2007. - С. 92-93.

26.Коць С.Я. Роль штаммов клубеньковых бактерий, полученных биотехнологическими методами, в повышении продуктивности люцерны / С.Я. Коць, Н.А. Воробей, Д.М. Сытников // Каразінські природознавчі студії Міжнародна наукова конференція, 14-16 червня 2004 р.: збірник тез. - Харків, 2004. - С. 230.

АНОТАЦІЯ

Воробей Н.А. Нові високоефективні симбіотичні системи бобових рослин і рекомбінантних штамів бульбочкових бактерій. - Рукопис.

Дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.12. - фізіологія рослин. - Інститут фізіології рослин і генетики НАН України, Київ, 2011.

Дисертація присвячена вивченню фізіологічних особливостей формування та функціонування симбіотичних систем конюшини, люцерни та сої, утворених за участю нових Tn5-мутантів бульбочкових бактерій і транскон'югантів, які протягом тривалого часу зберігались в умовах музею, та створенню високоефективного бобово-ризобіального симбіозу.

Показано, що застосування нових активних Tn5-мутантів бульбочкових бактерій інтенсифікує найважливіші фізіологічні процеси бобових рослин - азотфіксацію, фотосинтез та дихання, сприяє істотному підвищенню продуктивності бобових культур і збільшенню в урожаї вмісту білка. Реалізація азотфіксувального потенціалу високоефективних штамів бульбочкових бактерій забезпечується завдяки комплементарним їм генотипам рослин, які здатні до збалансованого забезпечення асимілятами як симбіотичного апарату так і ростових процесів самого макросимбіонта. Встановлено, що транскон'юганти бульбочкових бактерій люцерни та конюшини, які протягом тривалого терміну (15 років) зберігались в умовах музею і вирізняються стабільністю ознак, набутих у процесі кон'югації, утворюють високоефективний симбіоз із рослиною-господарем, результатом чого є посилення синтезу білків і хлорофілів, активізація ростових процесів та підвищення продуктивності рослин за рахунок максимального використання симбіотрофного азоту.

Ключові слова: Medicago sativa, Trifolium pratense, Gyicine max, Rhizobium leguminosarum bv. trifolii, Sinorhizobium meliloti, Bradyrhizobium japonicum, транспозоновый мутагенез, Tn5-мутанти, транскон'юганти, симбіотичні властивості, азотфіксація, фотосинтез, хлорофіл, продуктивність, протеїн.

АННОТАЦИЯ

Воробей Н.А. Новые высокоэффективные симбиотические системы бобовых растений и рекомбинантных штаммов клубеньковых бактерий. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.12. - физиология растений. - Институт физиологии растений и генетики НАН Украины, Киев, 2011.

Диссертация посвящена изучению физиологических особенностей формирования и функционирования симбиотических систем клевера, люцерны и сои, образованных при участии новых Tn5-мутантов клубеньковых бактерій, а также трансконьюгантов, которые длительное время сохранялись в условиях музейной коллекции, и созданию высокоэффективного бобово-ризобиального симбиоза.

Впервые в Украине транспозоновым мутагенезом получены активные Tn5-мутанты клубеньковых бактерий R. leguminosarum bv. trifolii, S. meliloti и B. japonicum, которые представляют ценный селекционно-генетический материал для исследований и могут быть использованы как биологическая основа бактериальных препаратов под клевер, люцерну и сою соответственно. Показано, что использование активных Tn5-мутантов клубеньковых бактерий интенсифицирует наиболее важные физиологические процесы бобовых растений - азотфиксацию, фотосинтез и дыхание, способствует существенному повышению продуктивности и содержания белка в надземной массе. Реализация азотфиксирующего потенциала высокоэффективных штаммов клубеньковых бактерий возможна благодаря комплементарным им генотипам растений, которые способны к сбалансированному обеспечению асимилятами как симбиотического апарата, так и ростовых процессов самого макросимбионта.

Впервые показано, что трансконъюганты клубеньковых бактерий люцерны и клевера, которые на протяжении длительного периода (15 лет) хранились в условиях музея и отличаются стабильностью свойств, приобретенных в процессе конъюгации, образуют высокоэффективный симбиоз с растением-хозяином, результатом чего является усиление синтеза белков и хлорофиллов, активизация ростовых процессов, повышение продуктивности растений за счет максимального использования симбиотрофного азота.

Изучена связь CO2-газообмена и продуктивности люцерны с интенсивностью азотфиксации при инокуляции различными по эффективности Tn5-мутантами S. meliloti. Показано, что в фазе цветения растений взаимосвязь между интенсивностью азотфиксации и фотосинтезом описывалась логарифмической зависимостью. При этом установлена тесная связь между интенсивностью азотфиксации и массой целого растения, имеющая тенденцию к насыщению при высоких значениях интенсивности азотфиксации (выше 1,5 мкмоль С2Н4 /(растение • час). Увеличение нитрогеназной активности клубеньков сопровождалось повышением интенсивности дыхания корней, причем связь этого процесса с азотфиксирующей активностью была выражена сильнее, чем с массой корневой системы растения.

Эффективные симбиотические системы люцерны, образованные при участии Tn5-мутантов, имеют на протяжении вегетации растений пролонгированный характер активной ассимиляции атмосферного азота, что проявляется в интенсификации процесса азотфиксации за счет ускоренного формирования симбиотического аппарата на раннем этапе развития и компенсации снижения ассимиляционных процессов вследствии большей масы клубеньков в фазе образования бобов, что раскрывает перспективу создания поликомпонентных азотфиксирующих препаратов.

Ключевые слова: Medicago sativa, Trifolium pratense, Glyicine max, Rhizobium leguminosarum bv. trifolii, Sinorhizobium meliloti, Bradyrhizobium japonicum, транспозоновый мутагенез, Tn5-мутанты, трансконъюганты, симбиотические свойства, азотфиксация, фотосинтез, хлорофилл, продуктивность, протеин.

SUMMARY

Vorobey N.A. New highly efficient-symbiotic systems of leguminous plants and recombinant strains of nodule bacteria. - Manuscript.

Dissertation for the candidate of biological sciences degree in speciality 03.00.12 - plant physiology. - Institute of Plant Physiology and Genetics, NAS of Ukraine, Kyiv, 2011.

Dissertation is covers the investigation of physiological characteristics of formation and functioning of symbiotic systems of clover, alfalfa and soybeans, formed with new Tn5-mutants of nodule bacteria and transconjugation stored in in a museum for a long time and creation of highly efficient legume-rhizobial symbiosis.

It was shown that the use of new active Tn5-mutants of nodule bacteria intensifies the major physiological processes of legume plants - nitrogen fixation, photosynthesis and respiration, promotes the significant increase of legume crops productivity and protein content rise. Realization of nitrogen fixation potential of highly efficient strains of nodule bacteria is ensured by complementary genotype за plants that provide balanced assimilates supply for both symbiotic apparatus and growth processes of macrosymbiont. It was established that transconjugants of nodule bacteria of alfalfa and clover, stored in museum for a long term (15 years) and possessed stability of characteristics acquired during the conjugation, are able to form a highly efficient symbiosis with host plants. That results in increased synthesis of protein and chlorophylls, activation of growth processes and increase of plant productivity via enhanced use of symbiotrophic nitrogen.

Key words: Medicago sativa, Trifolium pratense, Glycine max, Rhizobium leguminosarum bv. trifolii, Sinorhizobium meliloti, Bradyrhizobium japonicum, transposon mutagenesis, Tn5-mutants, transconjugants, symbiotic properties, nitrogen activity, photosynthesis, chlorophyll, productivity, protein.

Размещено на Allbest.ru