INFLUENCE OF DIFFERENT STRAINS OF SINORHIZOBIUM MELILOTI ON THE LEVEL OF SYMBIOSIS IN ALFALFA POPULATIONS

  • O.D. TISHCHENKO Institute of Irrigated Agriculture of the National Academy of Agrarian Sciences of Ukraine
  • A. V. TISHCHENKO Institute of Irrigated Agriculture of the National Academy of Agrarian Sciences of Ukraine
  • I.M. BILYAEVA Institute of Irrigated Agriculture of the National Academy of Agrarian Sciences of Ukraine
  • O.O. PILARSKA Institute of Irrigated Agriculture of the National Academy of Agrarian Sciences of Ukraine
DOI: https://doi.org/10.32848/agrar.innov.2020.2.12
Keywords: alfalfa, variety, strain, symbiosis, microorganisms, seed productivity.

Abstract

In recent years, Ukraine’s agriculture has been operating with a negative balance of humus, nitrogen, phosphorus and other nutrients, 80-90% of arable soils are degraded. Therefore, as the main method of increasing soil fertility and improving its structure, it is recommended to sow perennial grasses with their thinly branched root system, which penetrates the soil layers and is capable of intensive regeneration. Among perennial herbs a special place belongs to alfalfa. The aim of the study was to determine the response of different varieties of alfalfa to inoculation with strains of Sinorhizobium meliloti and to identify the most effective combination and interaction in the symbiosis of genotypes of the two organisms. Research results. Highly effective symbiotic systems can be formed by purposeful selection of partners with their complementarity with each other. When the two factors of a variety-strain interact in a certain combination, synergism is observed, the specificity of the interaction caused 11.5–44.3% (in the first year) and 22.3–37.9% (second year) of the variability of this trait. With the average value of the interaction of factors (variety-strain) over the years increases the variety-strain interaction. Alfalfa cultivars differ in seed productivity in susceptibility to inoculation with nodule bacterial strains: specific interactions between cultivar genotypes and strains of microorganisms are more common. Conclusion. The obtained experimental material showed that some varieties enter into effective symbiosis with several strains of nodule bacteria, others are specific to a particular strain. The content of nitrogen and lysine in the protein in alfalfa plants is controlled by the genotypes of the partners and depends on the specifics of varietal-strain interaction. The general variation of the symbiotic trait includes four components that arise as a result of additive actions of genotypes of varieties and strains of bacteria, specific interaction of variety-strain, as well as uncontrolled variation of symbiotic traits. They differ in age and the nature of the use of alfalfa. 

References

1. Тихонович И.А., Проворов Н.А. Пути использова-ния адаптивного потенциала систем «растение-микро-организм» для конструирования высокопродуктивных агрофитоценозов. Сельскохозяйственная биология. 1993. № 5. С. 36–46.
2. Толкачев Н.З. Биотехнологические аспекты координированной селекции клубеньковых бактерий и бобовых растений. Материалы Международной конфе-ренции „Микробиология и биотехнология ХХІ столетия” (Минск, 22-24 мая 2002 р.). Минск, 2002. С. 152–153.
3. Дидович С.В. Координована селекція Mesorhizobium cicuri і cicer arietinum L. на підвищення азотфісксувального потенціалу симбіотичної сис-теми. Селекція та генетика бобових культур : сучасні аспекти та перспективи. Тези Міжнародної наукової конференції 23–26 червня, 2014 р. Одеса : Астропринт, 2014. С. 241–243.
4. Тароріко О.Г., Шерстобоєва О.В., Патика В.П. Концепція і наукове обґрунтування основних напрямків удосконалення систем випуску і реалізації мікробіоло-гічних препаратів для сільськогосподарського виробни-цтва. Мікробіологічний журнал. 1997. № 4. С. 102–108.
5. Бомба М. Як можна зберегти та відновити родю-чість. Пропозиція. 2000. № 11. С. 36–37.
6. Собко О.О. Зрошення загострює проблему родю-чості ґрунтів. Вісник аграрної науки. 1992. № 9. С. 6–10.
7. Шеуджен А.Х., Онищенко Л.М., Хурум Х.Д. Люцерна. Майкоп : ОАО «Полиграфиздат Адыгея», 2007. 226 с.
8. Кененбаев С.Б., Бастаубаева Ш.О. Органическое сельское хозяйство в республике Казахстан: насто-ящее и будущее. Материалы докладов, сообщений Международной научно-практической конференции: Фундаментальные и прикладные исследования в биоорганическом сельском хозяйстве России, СНГ и ЕС, 9-12 августа 2016 года. Большие Вяземы, 2016. Том 2. С. 31–34.
9. Патика В.П., Гнатюк Т.Т., Булеца Н.М., Кири-ленко Л.В. Біологічний азот у системі землеробства. Землеробство. 2015. Вип. 2. С. 12–20.10. Хасанова Р. Ф., Суюндуков Я. Т. Многолетние травы и плодородие южных черноземов Башкирского Зауралья. Известия Самарского научного цен-тра Российской академии наук. 2009. Т. 11, № 1(4). С. 556–561.
11. Molecular mechanisms controlling legume autoreg-ulation of nodulation Dugald E. Reid, Brett J. Ferguson, Satomi Hayashi, Yu-Hsiang Lin and Peter M. Gresshoff. Annals of Botany Vol. 108, No. 5 (October 2011), pp. 789–795. DOI: 10.1093/aob/mcr205
12. Спайнк Г., Кондороши А., Хукас П. Rhizobiaceae молекулярная биология бактерий взаимодействующих с растениями / Русский перевод под ред. И.А. Тихоновича и Н.А. Проворова. Санкт-Петербург, 2002. С. 376–561.
13. Козырев А.Х. Научное обоснование реализации биологического потенциала люцерны в центральной части Северного Кавказа. Автореф. дис. д-ра с.-х. наук : 06.01.09. Владикавказ, 2009. 43 с.
14. Милто Н.И. Клубеньковые бактерии и продук-тивность бобовых растений. Минск : Наука и техника. 1982. 293 c.
15. Манорик А.В., Старченков Ю.П., Доценко В.К. Зв’язування молекулярного азоту безклетиними екстрактами, одержаними із бактероїдів люпину жовтого (Lupinus luteus). Сер. Біологія. 1970. № 2. С. 177–181.
16. Старченков Е.П. Проблема симбиотической азот-фиксации: народнохозяйственное значение, достиже-ние и перспективы исследования. Физиология и биохи-мия культурных растений. 1996. Т. 28. № 1–2. С. 36–52.
17. Тихонович И.А., Круглов Ю.В. Биопрепараты в сельском хозяйстве. Методология и практика примене-ния микроорганизмов в растениеводстве и кормопро-изводстве. Москва, 2005. 154 с.
18. Ailin Liu, Carolina A. Contador Kejing Fan, Hon-Ming Lam. Interaction and Regulation of Carbon, Nitrogen, and Phosphorus Metabolisms in Root Nodules of Legumes. Front. Plant Sci., 18 December 2018. https://doi.org/10.3389/fpls.2018.01860.
штамів бульбочкових бактерій сої на фоні місцевих попу-ляцій ризобій. Тези Міжнародної наукової конференції :Селекція та генетика бобових культур : сучасні аспекти та перспективи. Одеса : Астропринт, 2014. С. 246–248.
20. Штарк О.Ю., Борисов А.Ю., Жуков В.А. и др. Многокомпонентный симбиоз бобовых с полезными почвенными микроорганизмами: генетическое и эво-люционное обоснование использования в адаптивном растениеводстве. Экологическая генетика. 2011. Т. IХ. № 2. С. 80–94.
21. Тихонович И.А., Проворов Н.А. Эколого-генетические основы использования биоразнообразия симбиотических систем для повышения продуктивности растений в условиях экологически устойчивого земле-делия. Материалы международного агропромышлен-ного Конгресса Агрорусь : Инновации – основа разви-тия агропромышленного комплекса. Санкт-Петербург : Ленэкспо, 2010. С. 38–61.19. Крутило Д.В., Пархоменко Т.П. Ефективність
Published
2020-08-05
Issue
No 2 (2020): Agrarian innovations
Section
MELIORATION, ARABLE FARMING, HORTICULTURE