Сьогодення економіки України базується на виробництві аграрного сектора, в якому основна роль належить галузі рослинництва. Широке застосування мінеральних азотних добрив у рослинництві гальмується доволі високою вартістю та енергетичними затрати на їх застосування, що в умовах нинішньої ситуації спонукає дослідників до пошуку альтернативних шляхів забезпечення сільськогосподарських культур необхідними сполуками азоту. Одним із таким шляхом є його екологічні біологічна фіксація з повітря грунтовими мікроорганізмами, які здатні зв’язувати молекулярний азот атмосфери й перетворювати його на сполуки, придатними для засвоєння сільськогосподарськими рослинами.Саме вивченню фізіолого-біохімічних особливостей формування і функціонування азотфіксувальних систем бобові рослини — бульбочкові бактерії та розробці агротехнологічних заходів щодо підвищення рівня біологічного зв’язування молекулярного азоту присвячені наукові дослідження співробітників Інституту фізіології рослин і генетики НАН України та Інституту кормів сільського господарства Поділля НААН, виконані впродовж останніх 20 років.
В результаті досліджень виявлено що первинна взаємодія між мікроорганізмами й рослинами під час формування симбіозу відбувається ще в період проростання насіння бобових, коли біологічно активні речовини, що інтенсивно секретуються насінням у навколишнє середовище, здатні змінювати властивості бульбочкових бактерій [1]. Спрямованість процесу азотфіксування залежить від тривалості періоду проростання насіння, сорту рослин, симбіотичних характеристик штамів-інокулянтів та їх концентрації [2, 8].
Специфічний характер взаємодії бобових рослин із бульбочковими бактеріями під час формування симбіозу полягає у здатності певного виду ризобій інфікувати відповідну йому рослину з утворенням кореневих бульбочок. Молекулярною основою такої здатності до «розпізнавання» симбіопартнерів науковці Інституту фізіології рослин і генетики НАН України вважають вуглевод-білкову і білок-білкову взаємодію [3], яка ґрунтується на універсальній властивості лектинів (рослинних білків) специфічно й неспецифічно взаємодіяти з вуглеводними детермінантами біополімерів [5] без їх хімічного перетворення. Вони можуть взаємодіяти як із моно-, так і з олігосахаридами, а також із залишками вуглеводів, що входять до складу деяких органічних речовин — глікопротеїдів, полісахаридів, глікозидів [3]. Ці властивості особливо чітко виявляються в процесі формування симбіотичних взаємовідносин між бобовими рослинами і бульбочковими бактеріями. За таких умов лектин бобової рослини зв’язується з полісахаридами лише специфічних для неї ризобій, так відбувається «розпізнавання» симбіопартнерів [6].
А обробка проростків люцерни 0,06 %-м розчином ризобіального глюкану з подальшою інокуляцією бульбочковими бактеріями індукувала утворення потужного азотфіксувального апарату з високою активністю, а також збільшення маси коренів, внаслідок чого інтенсифікувалось наростання надземної маси рослин як за оптимального, так і за недостатнього водозабезпечення [4].
Експериментально встановлено, що лектин насіння генетично зміненої сої у певних концентраціях може активувати проростання насіння і формування проростків звичайної сої, а також утворення й функціонування бобово-ризобіального симбіозу цими рослинами. За характером впливу на інтенсивність проростання насіння й утворення симбіотичних азотфіксувальних систем лектин насіння безбульбочкової сої істотно різниться від лектину насіння звичайної сої [9].
У разі застосування рідких біопрепаратів і препаратів, виготовлених на твердому носії, основу яких становили ризобії сої та гомологічний лектин, урожай сої підвищувався до 25 %. При цьому підвищується енергія проростання насіння, зростають темпи росту коріння і пагонів, більш активно проходить коренеутворення. Із вивчення впливу інокуляції та мінеральних добрив на продуктивність сої, науковці Інституту кормів та сільського господарства Поділля НААН прийшли до висновку, що правильна система удобрення сої підсилює симбіотичну фіксацію азоту, є важливим шляхом включення цього найбільш дефіцитного елемента живлення рослин в біологічний кругообіг [8].
З огляду на це, екологічна (як і економічна) доцільність інокуляції сої та інших сільськогосподарських культур не викликає сумніву [7]. Науковця Інститут кормів та сільського господарства Поділля НААН відмічено сортову реакцію сої на обробку бактеріальним препаратом Ризоактив на основі штаму бульбочкових бактерій М-8. Сорт Діадема Поділля мав більшу з ним комплементарність, що обумовлюється кращими показниками біологічної фіксації азоту (62,3—96,5 кг/га) та урожайності насіння (2,20—2,80 т/га) порівняно із сортом Оріана (відповідно 58,8— 88,0 кг/га та 2,12—2,69 т/га) [10].
Отже, впровадження екологічних азотфіксуючих систем у сільському господарстві є необхідним заходом підтримки родючості грунтів.
Список використаних джерел
- Hartwig U.A., Joseph C.M., Philips D.A. Flavonoids released naturally from alfalfa seeds enhance growth rate of Rhizobium meliloti // Plant Physiol. — 1991. — 95. — P. 797—803.
- Kots S.Y., Mykhalkiv L.M., Melnykova N.M. Improving productivity under water stress by treatment with periplasmic glucan // Grassland Sci. Eur. — 2003. — 8. — P. 649—652.
- Melnykova N., Mykhalkiv L., Omelchuk S., Kots S. Effect of soybean seed exudates on soybean — Bradyrhizobium symbiosis formation // Proc. of 36th Ann. Meet. Of the ESNA, 10—14 September, Iasi, Romania. — Iasi: Ion Ionesku de la Brad, 2006. — P. 321—324.
- Коць С.Я., Моргун В.В., Патыка В.Ф. и др. Биологическая фиксация азота: бобовори-зобиальный симбиоз: [Монография в 4-х т.]. Т. 1. — К.: Логос, 2010. — 508 с.
- Мельникова Н.М., Маменко П.М., Коць С.Я. Дві гемаглютинуючі фракції білків насіння безбульбочкової сої з різною вуглеводною специфічністю // Доп. НАН України. — 2004. — No 11. — С. 167—171.
- Мельникова Н.М., Маменко П.М., Омельчук С.В., Маліченко С.М. Формування проростків сої за дії лектинів насіння звичайної та безбульбочкової сої // Живлення рослин: теорія і практика. — К.: Логос, 2005. — С. 363—370.
- Патент на корисну модель № UA 79741 U «Речовина для передпосівної обробки насіння бобових культур» Україна; заяв.29.11.2012, опубл.25.04.2013, Бюл.№ 8 https://uapatents.com/5-79741-rechovina-dlya-peredposivno-obrobki-nasinnya-bobovikh-kultur.html
- Патика В.П., Коць С.Я., Волкогон В.В. та ін. Біологічний азот / За ред. В.П. Патики. — К.: Світ, 2003. — 424 с.
- Петриченко В.В., Кобак С.Я., Чорна В.М. Вплив інокуляції та морфо регулятора на особливості росту рослин сої в умовах Лісостепу // Вісник аграрної науки. – №11. – 2017. – С. 29-34;
- Соя: культура унікальних можливостей / за ред В. Ф. Петриченка, В. В. Лихочвора. – Київ: Юнівест Медіа, 2016. – 224 с.
Автор: Богдан КАМЕНЩУК, к.с.-г.н. Людмила ПОГОРІЛА