Изучение нодуляции и азотфиксации у двух сортов вигны [Vigna unguiculata (L.) Walp.] при инокуляции разными штаммами ризобий (Bradyrhizobium sp.)

Вигна (Vigna unguiculata L. Walp.) – перспективная овощная бобовая культура, представляющая интерес для сельскохозяй­ ственного производства России. Изучено влияние инокуляции тремя штаммами Bradyrhizobium sp., полученными из коллек­ ции микроорганизмов ФГБНУ ВНИИСХМ (г. Санкт-Петербург), на нодуляционную способность и азотфиксацию у двух новых сортов вигны (Сибирский размер и Юньнаньская). Все штаммы формировали азотфиксирующие клубеньки на обоих сортах вигны. Установлены сортовые различия вигны по способности образовывать клубеньки и активно фиксировать азот при ис­ пользовании разных штаммов. У этих сортов выявлен высокий размах варьирования по нодуляционной способности: коли­ чество клубеньков в начале цветения на сорте Сибирский размер составляло 4–47 шт. на растение, а на сорте Юньнан­ ская – 17–117 шт. В контроле, без инокуляции, клубеньков не обнаружено. У сорта Сибирский размер максимальные зна­ чения массы клубеньков и азотфиксации (в начале цветения, через 48 дней после инокуляции) наблюдали при использо­ вании штамма 164 0503 (03) – 0,79 г и 5155,3 нмоль С2H4/раст./ч соответственно. У сорта Юньнаньская эти показатели соста­ вили 1,41 г и 5255,5 нмоль С2H4/раст./ч при инокуляции штаммом 162 0501 (01) и по азотфиксации – 4673,0 нмоль С2H4/ раст./ч при инокуляции штаммом 03. Выявлена положитель­ ная корреляция между активностью азотфиксации и массой клубеньков: r = 0,78 (p > 0,95). Полученные данные свидетель­ ствуют о том, что для образования эффективного симбиоза у сорта Сибирский размер перспективным является штамм 03 Bradyrhizobium sp., а у сорта Юньнаньская – штамм 01.

вигна, Vigna unguiculata, Bradyrhizobium sp., торфяной субстрат, штаммы, инокуляция, нодуляция, активность азотфиксации

1. Agbenin J.O., Lombin G., Owonubi J.J. Effect of boron and nitrogen fertilization on cowpea nodulation, mineral nutrition and grain yield. Fertilizer Res. 1990;22(2):71-78.

2. Awonaike K.O., Kumarasinghe K.S., Danso S.K.A. Nitrogen fixation and yield of cowpea (Vigna unguiculata) as influenced by cultivar and Bradyrhizobium strain. Field Crops Res. 1990;24(3-4):163-171.

3. Dakora F.D., Belane A.K., Mohale K.C., Makhubkdu T.I., Makhura P., Pule-Meulenberg F., Mapope N., Mogkelhe S.N., Gyoglluu C., Phatlane G.P., Muhaba S., Mokobane F., Oteng-Frimpong R. Food Grain Legumes: Their Contribution to Soil Fertility, Food Security and Human Nutrition/Health in Africa. Biological Nitrogen Fixation. Eds F.J. de Bruijn. John Wiley and Sons, Inc., 2015;2(Ch. 105): 1063-1070.

4. Dragovoz I.V., Leonova N.O., Iutinskaya G.A. The synthesis of phytohormones by strains of Bradyrhizobium japonicum with different symbiotic efficiencies. Mіkrobіol. Zhurn. = Microbiology Journal. 2011;73(4):29-35.

5. Fotev Yu.V., Belousova V.P. Cowpea. Introduktsiya netraditsionnykh plodovykh, yagodnykh i ovoshchnykh rasteniy v Zapadnoy Sibiri. Otv. red. I.Yu. Koropachinskiy, A.B. Gorbunov [The Introduction of Nontraditional Fruit, Berry, and Vegetable Plants in West Siberia. Eds I.Yu. Koropachinsky, A.B. Gorbunov]. Novosibirsk, Geo Publ., 2013.

6. Fotev Yu.V., Kudryavtseva G.A., Belousova V.P. Biological features and productivity of cow pea under conditions of Siberia. Sibirskiy Vestnik Selskokhozyaystvennoy Nauki = Siberian Herald of Agricultural Sciences. 2007;4:32-36.

7. Gómez C. Cowpea: Post-Harvest Operations. Ed. D. Mejía. FAO, Rome (Italy). 2004.

8. Gosudarstvennyy reestr selektsionnykh dostizheniy, dopushchennykh k ispolzovaniyu (po sostoyaniyu na 09.04.2015 g.) [State Register of Breeding Achievements Approved for Usage as of April 09, 2015]. Available at: http://www.gossort.com/ree_cont.html (accessed August 20, 2015).

9. Kahn B.A., Stoffella P.J. Nodule distribution among root morphological components of field-grown cowpeas. J. Amer. Soc. Hort. Sci. 1991;116(4):655-658.

10. Keyser H.H., Berkum P.V., Weber D.F. A comparative study of the physiology of symbioses formed by Rhizobium japonicum with Glycine max, Vigna unguiculata, and Macroptilium atropurpureum. Plant Physiol. 1982;70:1626-1630.

11. Krutylo D.F. Funktsіonuvannya simbіotichnoї sistemi vigna kitayska – bulbochkovі bakterії [The functioning of symbiotic system: cowpea − nodule bacteria]. Sіlskogospodarska mіkrobіologіya: mіzhvіdomchiy tematichniy naukoviy zbіrnik [Agricultural Microbiology: Interdepartmental Thematic Collection of Scientific Articles]. Chernigov, TsNP Publ. 2010;12:46-58.

12. Marandu A.E.T., Semu E., Mrema J.P., Nyaki A.S. Quantification of atmospheric N2 fixed by cowpea, pigeonpea and greengram grown on Ferralsols in Muheza District, Tanzania. Tanzania J. Agric. Sci. 2010;10(1):28-37.

13. Naumova N.B., Fotev Yu.V., Bugrovskaya G.A., Belousova V.P. Macro- and micronutrient composition of greenhouse-grown cowpea, kiwano, bitter melon and wax gourd. Ovoshchi Rossii = Vegetables of Russia. 2014;3(24):11-17.

14. Neves M.C.P, Ramos M.L.G., Martinazzo A.F., Botelho G.R., Doberiener J. Adaptation of more efficient soybean and cowpea rhizobia to replace established populations. Biological nitrogen fixation and sustainability of tropical agriculture: Proc. of the the 4th Intern. Conf. of the African Association for Biological Nitrogen Fixation (AABNF), Int. Inst. Tropical Agric., Nigeria. Sept. 24–28, 1990:219-233.

15. Omel’yanuk L.V., Sidorova K.K., Shumny V.K. Study of nodulation and nitrogen fixation in introduced cultivars and candidate lines of pea (Pisum sativum L.) grown at two nitrogenous nutrition levels. Vavilovskii Zhurnal Genetiki i Selektsii=Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2013;17(3):424-429.

16. Omel’yanuk L.V., Sidorova K.K., Shumny V.K. Study of nodulation and nitrogen fixation in introduced cultivars and candidate lines of pea (Pisum sativum L.) grown at two nitrogenous nutrition levels. Russ. J. Genet.: Appl. Res. 2014;4(1):19-22.

17. Pavlova A.M. The value of black-eyed cowpea for breeding. Trudy po prikladnoy botanike, genetike i selektsii = Proceedings on Applied Botany, Genetics and Breeding. 1959;32(3):228-232.

18. Piennar B.J., van Wyk A.E. The Vigna unguiculata complex (Fabaceae) in South Africa. South Afr. J. Bot. 1992;58:414.

19. Pule-Meulenberg F., Alphonsus K., Belane A.K., Krasova-Wade T., Dakora F.D. Symbiotic functioning and bradyrhizobial biodiversity of cowpea (Vigna unguiculata L. Walp.) in Africa. BMC Microbiol. 2010;10:1-12. DOI 10.1186/1471-2180-10-89

20. Pule-Meulenberg, F., Dakora, F.D. Nodule Functioning and Symbiotic Efficiency of Cowpea and Soybean Varieties in Africa. Biological Nitrogen Fixation. Ed. F.J. de Bruijn. John Wiley and Sons, Inc, Hoboken, NJ (USA). 2015;2:1025-1030. DOI 10.1002/9781119053095.ch100

21. Semenova I.V. Study of the capacity of Bradyrhizobium japonicum strains for symbiosis with Vigna unguiculata. Tezisy dokladov VI Molodezhnoy shkoly-konferentsii s mezhdunarodnym uchastiem «Aktualnye aspekty sovremennoy mikrobiologii», 25–27 oktyabrya 2010 g. [Abstracts from the 6th International Youth School-Conference “Current issues of modern microbiology”, October 25–27, 2010]. Moscow, 2010.

22. Senaratne R., Ratnasinghe D.S. Ontogenic variation in nitrogen fixation and accumulation of nitrogen in mungbean, blackgram, cowpea, and groundnut. Biology Fert. Soils. 1993;16(2):125-130.

23. Serova T.A., Tsyganov V.E. Symbiotic nodule senescence in legumes: molecular-genetic and cellular aspects (review). Selskokhozyaystvennaya Biologiya = Agricultural Biology. 2014;5:3-15.

24. Singh B.B. Cowpea: the food legume of the 21th century. Madison, WI., USA. 2014. DOI 10.2135/2014.cowpea URL: http://dx.doi.org/10.2135/2014.cowpea

25. Singh B.B., Chambliss O.L., Sharma B. Recent advances in cowpea breeding. Advances in cowpea research. Eds B.B. Singh, D.R. Mohan, K.E. Dashiell, L.E.N. Jackai. Copublication of International Institute of Tropical Agriculture (IITA) and Japan International Research Center for Agricultural Sciences (JIRCAS). IITA. Ibadan, Nigeria. 1997:30-49.

26. Vishnyakova M.А., Aleksandrova T.G., Buravtseva T.V., Bulyntsev S.V., Burlyaeva M.O., Egorova G.P., Semenova E.V., Seferova I.V., Yankov I.I. Strategy and tactics of the mobilization of grain legume genetic resources in the collection of the All-Russia Plant Breeding Institute at the turn of the century. Trudy po prikladnoy botanike, genetike i selektsii = Proceedings on Applied Botany, Genetics, and Breeding. 2012;169:41-52.

27. Wadisirisuk P., Weaver R.W. Importance of bacteroid number in nodules and effective nodule mass to dinitrogen fixation by cowpeas. Plant Soil. 1985;87(2):223-231.

28. Wang D., Yang S., Tang F., Hongyan Zhu H. Symbiosis specificity in the legume – rhizobial mutualism. Cell. Microbiol. 2012;14(3):334-342. DOI 10.1111/j.1462-5822.2011.01736.x

29. You Z., Marutani M., Borthakur D. Diversity among Bradyrhizobium isolates nodulating yardlong bean and sunnhemp in Guam. J. Appl. Microbiol. 2002;93(4):577-584. DOI 10.1046/j.1365-2672.2002.01733.x

30. Zaitsev G.N. Metodika biometricheskikh raschetov [Methods of Biometric Calculations]. Moscow, Nauka, 1973.