Изучение природных популяций клубеньковых бактерий сои Российского Дальнего Востока

Особенность Дальневосточного региона является широкое распространение диких форм сои и возникновение симбиотических взаимоотношений с определённой группой ризобий. Благодаря этому механизму растение сои может обеспечивать себя биологическим азотом до 90% от общей потребности.

 

В 1969 году при отделе агрохимии ВНИИ сои была создана лаборатория микробиологии. Первые работы лаборатории были посвящены изучению общей микрофлоры почв Амурской области и испытанию бактериальных препаратов (нитрагин, азотобактерин, фосфоробактерин) в посевах зерновых культур и сои. Достаточно высокая активность Дальневосточных природных популяций ризобий сои позволила сотрудникам лаборатории заняться аналитической селекцией этой группы микроорганизмов.

 

В 1974 году сотрудником института Бегуном С. А.- выделена первая чистая культура ризобий сои из почв Серышевского района, Амурской области. штамм отнесён к медленнорастущему виду Bradyrhizobiumjaponicum (Jordan, 1982).

 

В 1978 году из почв Бурейского района, Амурской области был выделен в чистую культуру первый коллекционный штамм ризобий сои, отнесённый к быстрорастущему виду Sinorhizobiumfredii (Scholla, Elkan, 1984) и с этого времени лаборатория сосредоточилась на изучении Дальневосточных природных популяций клубеньковых бактерий сои, пошел отбор перспективных штаммов ризобий. В основу работы были положены идеи крупнейших исследователей явления симбиотической азотфиксации Доросинского Л.М., Мишустина Е.Н., Шильниковой В.К.

 

На первом этапе, с целью изучения ареала распространения природных популяций ризобий сои, было проведено широкое обследование регионов произрастания дикорастущей и культурной сои в Амурской области, Хабаровском и Приморском краях.

 

Далее в течении ряда лет определялись размеры биологической азотфиксации у сои за счет симбиотических взаимоотношений с природными популяциями специфичных ризобий и разработан метод определения размеров симбиотической азотфиксации у сои, основанный на использовании скуднорастущих форм сои с неэффективными клубеньками (Зс и СР), полученных методом индивидуального отбора из сортов сои Амурской селекции (на который в 2014 году получен патент (№ 2514664)) Было отмечено, что в зависимости от экологических и агротехнических факторов, активности макро- и микросимбионтов доля биологического азота в урожае сои может варьировать от 20% до 90% от общей потребности.

 

Было выполнено большое количество исследований и получены многочисленные данные о влиянии на численность вирулентных клубеньковых бактерий сои в почвах и образовании клубеньков на корнях растения-хозяина особенностей типов почв, предшественников, удобрений, извести, микроэлементов (медь, кобальт, железо, марганец, магний и особенно молибдена), пестицидов, гербицидов.

 

Изучен антигенный состав природных популяций ризобий сои.

 

Изучены особенности образования клубеньков на корнях растения - хозяина более чем у 200 сортов сои мировой коллекции, представленной Всероссийским институтом растениеводства. Выявлены сорта сои не образующие клубеньков на корнях, скуднорастущие формы с неэффективными клубеньками и сорта с различной степенью интенсивности клубенькообразования не зависимо от активности природных популяций ризобий. Изучена динамика клубенькообразования у сортов сои с различным периодом вегетации, а также в вариантах с возрастающими дозами азотных удобрений и молибдата аммония.

 

С целью изучения эффективности, в течение периода с 1975 по 2014 годы в полевых мелкоделяночных опытах на двух типах почв Амурской области было испытано свыше 1000 штаммов ризобий сои селекции ВНИИ сои. По испытанию лучших штаммов проведено 14 производственных опытов в хозяйствах области.

 

Для этих целей с 1977 года, наряду с селекционной работой с ризобиями, в лабораторных условиях отрабатывалась технология производства и применения биопрепарата, на основе лучших коллекционных штаммов ризобий сои. Результат этого многолетнего труда - Микробиологическое удобрения БиоБеСтА, свидетельство о регистрации которого получено 8 апреля 2014 года, регистрацию проводили совместно с ЗАО "Аметис". В основе БиоБеСтА  коллекционный,  запатентованный штамм ризобий ББ-49. В 2010 году штамм внесён в базу "Перспективные изобретения" , в 2012 отмечен Федеральной службой по Интеллектуальной собственности дипломом в номинации "100 лучших изобретений России". Автор разработки и создатель лабораторной коллекции чистых культур ризобий – Бегун Степан Алексеевич, именем которого и назван препарат.

 

Детальное изучение морфолого-культуральных, физиолого-биохимических и хозяйственно-полезных свойств позволило выявить из природных популяций ризобий сои Восточно-Азиатского региона наиболее ценные штаммы клубеньковых бактерий сои для сохранения их в коллекции.

 

В настоящее время, в лабораторной коллекции соевых ризобий, свыше 200 наиболее ценных штаммов видов B. japonicum и S. fredii с различными свойствами, в т.ч. штаммы обладающие высокой активностью и вирулентностью (имеются штаммы устойчивые к повышенным концентрациям молибдена, протравителям, гербицидам, повышенным температурам, щелоче- кислотообразующие, с различной осмоустойчивостью, газообразующие...).

Регулярно, до 1992 года лучшими штаммами ризобий сои селекции ВНИИ сои пополнялась коллекция Института сельскохозяйственной микробиологии, г. Санкт-Петербург. Более 10 штаммов прошли испытание в Географической сети опытов страны. Они показали высокую эффективность в Казахстане, Грузии, Молдавии, Украине, Ставрополье, Хабаровском и Приморском краях, Сибири. Они хорошо известны в Китае, Индии, Чехословакии, Таджикистане, Узбекистане, на Украине.

 

В 2009 году 9 коллекционных штаммов ризобий двух видов были переданы во Всероссийскую коллекцию микроорганизмов института биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г. К. Скрябина, г. Пущино. На все переданные штаммы получены патенты.

 

Установлено, что коллекционные штаммы могут и повышать семенную продуктивность сои на фоне спонтанной инокуляции до 7 ц/га, а в районах где природные популяции отсутствуют на 8-20 ц/га. При этом установлено, что помимо повышения урожайности за счет улучшения азотфиксации, применявшиеся культуры ризобий оказывают на растение стимулирующий и оздоравливающий эффект.

 

Таким образом, многолетнее всестороннее изучение Дальневосточных природных популяций клубеньковых бактерий позволило выявить их видовое многообразие, отобрать наиболее ценные штаммы ризобий, создать уникальную коллекцию чистых культур этих микроорганизмов, разработать на их основе Микробиологическое удобрение БиоБеСтА. В 2013-2014 гг. совместно с ЗАО «Аметис», г. Благовещенск проведена Государственная регистрации БиоБеСтА (Свидетельство о государственной регистрации пестицида или агрохимиката №318. Государственная регистрация № 253-19-318-1, получено 8 апреля 2014 года). Регистрация препарата проводилась при поддержке Министерства Сельского Хозяйства, в лице Чекмарёва П. А., Вологдина С. И. Разработка передана для производства препарата ЗАО «Аметис».