Для чего нужны азотфиксирующие бактерии у бобовых растений
Азотфиксирующие бактерии
Nitrogen fixing bacteria
Зеленые растения не способны питаться азотом, поглощая его в чистом виде из атмосферного воздуха или почвы. Денитрифицирующие бактерии выделяют азот из органических соединений и переводят его в чистый азот атмосферы. Тем самым они делают его недоступным для растений. В противовес им азотфиксирующие микроорганизмы, в основном бактерии, связывают атмосферный воздух в органических соединениях и делают его доступным для растений. Таким образом, поддерживается баланс азота в природе.
К азотфиксирующим бактериям относятся: клубеньковые бактерии, некоторые актиномицеты, цианобактерии. Азотофиксаторы установлены во многих родах бактерий: Bradyrhizobium, Pseudomonas. Имеются данные о способности бактерий одних и тех же видов, в зависимости от условий развития, осуществлять два диаметрально противоположных процесса – азотфиксацию и денитрификацию.
Клубеньковые бактерии
Подробнее при переходе по ссылке
Подробнее при переходе по ссылке
Подробнее при переходе по ссылке
Подробнее при переходе по ссылке
Подробнее при переходе по ссылке
Подробнее при переходе по ссылке
Подробнее при переходе по ссылке
Подробнее при переходе по ссылке
Подробнее при переходе по ссылке
«>симбиотических взаимоотношений, относящихся к типу эндосимбиозов, при котором клетки микроорганизмов находятся в клетках и тканях макроорганизма.
Подробнее при переходе по ссылке
«>бактерии – грамотрицательные подвижные палочки в свободном состоянии и в молодых клубеньках. При дальнейшем развитии они приобретают неправильную форму и превращаются в разветвленные, булавовидные или сферические бактероиды. На этой стадии происходит фиксация молекулярного азота.
Подробнее при переходе по ссылке
Подробнее при переходе по ссылке
Подробнее при переходе по ссылке
«>гетеротрофы (хемогетеротрофы), часто нуждаются в факторах роста (витаминах): тиамине, пантотеновой кислоте, биотине. Оптимальная температура роста – +24°C–+26 °C.
Подробнее при переходе по ссылке
Подробнее при переходе по ссылке
«>бактерий не способна фиксировать азот из атмосферы, а использует связанный азот.
Подробнее при переходе по ссылке
Подробнее при переходе по ссылке
Подробнее при переходе по ссылке
Подробнее при переходе по ссылке
«>бактерии проникают в корень через корневые волоски.
Подробнее при переходе по ссылке
«>бактерий. Процесс проникновения сопровождается инвагинацией мембраны корневого волоска. Это приводит к образованию трубки (инфекционной нити), выстланной целлюлозой, вырабатываемой клетками растения-хозяина. В ней располагаются интенсивно размножающиеся Бактерия – прокариотический (без типичного клеточного ядра и хромосомного аппарата), обычно одноклеточный микроорганизм. Бактерии могут образовывать ассоциации (группы) сходных клеток, характеризующиеся клеточными, но не организменными сходствами.
Подробнее при переходе по ссылке
Подробнее при переходе по ссылке
Подробнее при переходе по ссылке
Подробнее при переходе по ссылке
Подробнее при переходе по ссылке
Подробнее при переходе по ссылке
Подробнее при переходе по ссылке
«>бактерии. Они используются для предпосевной обработки семян бобовых.
Многообразие азотфиксирующих бактерий
Подробнее при переходе по ссылке
«>бактерий способностью к азотофиксации обладают многие другие микроорганизмы:
Подробнее при переходе по ссылке
Подробнее при переходе по ссылке
Подробнее при переходе по ссылке
Подробнее при переходе по ссылке
Подробнее при переходе по ссылке
Подробнее при переходе по ссылке
Подробнее при переходе по ссылке
Подробнее при переходе по ссылке
Подробнее при переходе по ссылке
Подробнее при переходе по ссылке
«>симбиоза с актиномицетами образуются клубеньки, достигающие в диаметре 5 см. Актиномицеты проникают в корни через корневые волоски и образуют клубеньки. В них также как и у бобовых образуется леггемоглобин, защищающий нитрогеназу от избытка молекулярного кислорода. Химизм фиксации азота актиномицетами аналогичен подобному процессу у клубеньковых Бактерия – прокариотический (без типичного клеточного ядра и хромосомного аппарата), обычно одноклеточный микроорганизм. Бактерии могут образовывать ассоциации (группы) сходных клеток, характеризующиеся клеточными, но не организменными сходствами.
Подробнее при переходе по ссылке
Подробнее при переходе по ссылке
Подробнее при переходе по ссылке
«>симбиозы с широким кругом растений, включая покрытосеменные, голосеменные, папоротники, мхи и даже одноклеточные морские диатомовые водоросли. Наиболее изучен эндосимбиоз цианобактерий Anabaena azollae с водным папоротником Azolla, у которого цианобактерии содержаться в полостях листьев, растущих на поверхности стоячих вод.
Подробнее при переходе по ссылке
Подробнее при переходе по ссылке
«>штаммов P. saccharophila, P. dеlafieldii, P. aurantiaca и др.
Азотфиксирующие бактерии
12.05.2021, 19:31 Бактерии
Автор: admin
Клубеньковые бактерии
Существование клубеньковых бактерий является примером мутуалистических (взаимовыгодных) симбиотических взаимоотношений, относящихся к типу эндосимбиозов, при котором клетки микроорганизмов находятся в клетках и тканях макроорганизма.
Клубеньковые бактерии – грамотрицательные Грамотрицательные бактерии – это бактерии которые не окрашиваются кристаллич. подвижные палочки в свободном состоянии и в молодых клубеньках. При дальнейшем развитии они приобретают неправильную форму и превращаются в разветвленные, булавовидные или сферические бактероиды. На этой стадии происходит фиксация молекулярного азота.
Клубеньковые бактерии являются микроаэрофильными микроорганизмами, способными развиваться при низком парционном давлении кислорода в среде. Они хемотрофы, гетеротрофы (хемогетеротрофы), часто нуждаются в факторах роста (витаминах): тиамине, пантотеновой кислоте, биотине. Оптимальная температура роста – +24°C–+26 °C.
Обычно клубеньковые бактерии существуют в почве свободно, их количеств зависит от типа и характера почвы, предшествующей сельскохозяйственной обработки. Характерно, что в свободном состоянии, то есть, находясь в почве, данная группа бактерий не способна фиксировать азот из атмосферы, а использует связанный азот.
Разновидности азотфиксирующих бактерий
Кроме клубеньковых бактерий способностью к азотофиксации обладают многие другие микроорганизмы:
Бактерии рода Pseudomonas, обитающие в ризосфере различных растений, способны фиксировать молекулярный азот. Азотфиксирующие свойства выявлены у штаммов P. saccharophila, P. dеlafieldii, P. aurantiaca и др.
АЗОТФИКСИРУЮЩИЕ БАКТЕРИИ
Полезное
Смотреть что такое «АЗОТФИКСИРУЮЩИЕ БАКТЕРИИ» в других словарях:
азотфиксирующие бактерии — (азотфиксаторы), бактерии, обладающие способностью усваивать молекулярный азот воздуха и переводить его в доступные для растений формы. Играют важную роль в круговороте азота в природе. Ежегодно вовлекают в азотный фонд почвы планеты 150 180 млн … Биологический энциклопедический словарь
АЗОТФИКСИРУЮЩИЕ БАКТЕРИИ — азотфиксаторы, усваивают молекулярный азот атмосферы (N2) и переводят его в органич. соединения. Имеют большое значение в круговороте азота в природе, снабжении р ний его усвояемыми формами. Ежегодно А. б. вовлекают в азотный фонд почвы нашей… … Сельско-хозяйственный энциклопедический словарь
азотфиксирующие бактерии — азотфиксирующие бактерии, азотфиксаторы, усваивают молекулярный азот атмосферы (N2) и переводят его в органические соединения. Имеют большое значение в круговороте азота в природе, снабжении растений его усвояемыми формами. Ежегодно А. б.… … Сельское хозяйство. Большой энциклопедический словарь
БАКТЕРИИ — (от греч. bakterion палочка), микроорганизмы с прокариотным типом строения клетки. Традиционно под собственно Б. подразумевают одноклеточные или объединённые в организованные группы палочки и кокки, неподвижные или со жгутиками, противопоставляя… … Биологический энциклопедический словарь
Азотфиксирующие микроорганизмы — азотфиксаторы, микроорганизмы, усваивающие молекулярный азот воздуха. К А. м. относятся бактерии из рода Rhisobium (см. Клубеньковые бактерии), живущие в симбиозе с бобовыми растениями (горох, лупин, клевер, люцерна и др.). На 1 га почвы … Большая советская энциклопедия
бактерии клубеньковые — бактерии родов Rhizobium, Bradyrhizobium, Azorhizobium, Sinorhizobium, азотфиксирующие симбиотические бактерии, образующие клубеньки на корнях бобовых растений – симбионтов. Внутри клубеньков Б. к. фиксируют азот, переводя его в соединения,… … Словарь микробиологии
Бактерии — (греч. bakterion палочка) большая группа (тип) микроскопических, преимущественно одноклеточных организмов, обладающих клеточной стенкой, содержащих много дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), имеющих примитивное ядро, лишённое видимых… … Большая советская энциклопедия
КЛУБЕНЬКОВЫЕ БАКТЕРИИ — (Rhizobium), род азотфиксирующих бактерий, образующих клубеньки на корнях мн. бобовых растений. Внутри клубеньков К. б. ассимилируют мол. азот, переводя его в соединения, усваиваемые растениями, к рые, в свою очередь, обеспечивают бактерии питат … Биологический энциклопедический словарь
КЛУБЕНЬКОВЫЕ БАКТЕРИИ — (Rhizobium), род аэробных бактерий, поселяющихся в клубеньках на корнях бобовых р ний и обладающих способностью усваивать атм. азот и обогащать им почву. Живут в симбиозе с растениями, обеспечивая их азотом и получая от р ний продукты углеродного … Сельско-хозяйственный энциклопедический словарь
клубеньковые бактерии — (Rhizobium), род аэробных бактерий, поселяющихся в клубеньках на корнях бобовых растений и обладающих способностью усваивать атмосферный азот и обогащать им почву. Живут в симбиозе с растениями, обеспечивая их азотом и получая от растений… … Сельское хозяйство. Большой энциклопедический словарь
Бактериальные удобрения для бобовых
Доступное и дешевое средство повышения урожайности
В последнее время во всем мире активно набирают популярность микробиологические препараты для растениеводства, в том числе и бактериальные удобрения. Бактериальные удобрения позволяют воспользоваться естественным потенциалом природы для улучшения минерального питания и защиты растений. Аргументами в их пользу являются полная безопасность для человека и окружающей среды, исключение экологических рисков, возможность снижения доз внесения агрохимикатов и минеральных удобрений. Бактериальные удобрения не только увеличивают содержание в почве мобильных биологически доступных форм макро- и микроэлементов, но и стимулируют рост растений, а также выполняют фитосанитарные функции, повышая устойчивость растений к инфекциям, распространяющимся в почве. Это приводит к повышению урожайности сельскохозяйственных культур при уменьшении доз внесения в почву минеральных удобрений.
Удобрения на основе азотфиксирующих микроорганизмов являются наиболее распространенным типом бактериальных удобрений. Симбиотическая и ассоциативная азотфиксация являются дополнительным источником азотного питания растений, благодаря чему повышается продуктивность растениеводства, сохраняются и пополняются запасы почвенного азота, снижаются затраты на минеральные удобрения.
Особенностью бобовых является способность обеспечивать себя азотом за счет симбиоза с клубеньковыми бактериями, превращающими атмосферный азот в формы, доступные для минерального питания растений. В свою очередь, корневые и пожнивные остатки бобовых служат богатым источником азотного питания и для сельскохозяйственных культур, возделываемых вслед за ними на этом поле.
Заражение корней бобовых растений азотфиксирующими бактериями происходит через корневые волоски. Бактерии прорастают в них в виде инфекционной нити до самого основания. В коре корня происходит разветвление инфекционной нити и распределение бактерий по клеткам. В месте локализации бактерий, клетки коры корня разрастаются, образуя клубеньки. Азотфиксирующие клубеньки имеют красноватую или розоватую окраску из-за наличия пигмента леггемоглобина. Полноценный симбиоз корней бобовых с клубеньковыми бактериями возможен лишь при оптимальном содержании в почве калия, фосфора и ряда микроэлементов (Mo, Co, B), подходящем уровне кислотности почвы, соблюдении рекомендуемых агротехнических приемов и бактеризации семян видоспецифическими и жизнеспособными штаммами клубеньковых бактерий.
Если в хозяйстве постоянно используются бактериальные удобрения, то сохраняющаяся в почве популяция азотфиксирующих клубеньковых бактерий снижает видимую эффективность повторного их использования, то есть, количество клубеньков на корнях растений, выросших из обработанных семян, увеличивается на 10-15% по сравнению с контролем.Если же подобные удобрения не использовались в хозяйстве ранее, то количество клубеньков может возрасти на 50-200%.
В настоящее время биотехнологической промышленностью выпускается различные микробиологические препараты на основе клубеньковых азотфиксирующих бактерий.
Формы препаратов, содержащих клубеньковые бактерии
Метод производства инокулянта клубенковых бактерий в производственно значимых количествах был разработан Ноббе и Гильтнером в 1896 г. в Германии. Препарат из размноженных в искусственных условиях клубеньковых бактерий получил название нитрагин. Его наименование также легло в основу агротехнического приема, подразумевающего обработку семян бобовых растений инокулянтом клубеньковых бактерий – нитрагинизации. Для каждого вида бобовых используются строго специфические расы клубеньковых бактерий рода Rhizobium. В настоящее время во всем мире выпускается множество форм и разновидностей этого препарата, они могут быть: сыпучими (почвенные или торфяные), жидкими (бульонные), плотными (агаровые). С технологической точки зрения наиболее удобными являются сыпучие формы, однако их устойчивость к воздействию внешних факторов накладывает определенные ограничения на возможность использования.
Торфяная форма нитрагина является одним из наиболее эффективных азотных бактериальных удобрений для бобовых. Она представляет собой культуру клубеньковых бактерий, ассоциированных с частицами торфа величиной не более 100-250 мкм. Для стабилизации препарата торф проходит через стерилизацию гамма-лучами. Такие препараты обладают значительным сроком хранения и просты в транспортировке.
Бактерии Rhizobium не образуют споры, поэтому они очень чувствительны к потере воды. Благодаря своим химическим и физическим свойствам, торф прекрасно подходит для поддержания жизнеспособности клубеньковых бактерий. Показано, что он способен поддерживать необходимый уровень влажности и обеспечивать бактерии питательными веществами, при этом данный субстрат защищает клетки от непосредственного контакта с агрохимикатами, используемыми в предпосевной подготовке семян. Мелкие частицы торфа хорошо прилипают к семенам бобовых при обработке. Также они характеризуются высокой удельной поверхностью, на которой может закрепиться большое количество клеток. В 1 г препарата содержится не менее 2,5 млрд бактерий. Технология изготовления инокулянта клубеньковых бактерий, ассоциированных с частицами стерильного торфа, разработана во ВНИИ Сельскохозяйственной микробиологии ВАСХНИЛ.
Для обработки семян, необходимых для высева на 1 га поля, достаточно 200-300 г торфяной формы инокулянта (для некоторых культур до 1 кг). Существуют варианты данной формы бактериального препарата для люпина, вики, сои, гороха, нута, козлятника, донника, клевера, люцерны, лядвенца, арахиса, фасоли и др. Перед обработкой семян препарат разбавляют водой и процеживают через двойной слой марли.
Результаты испытаний показали, что нитрагинизация семян торфяной формой препарата повышает сбор зерна бобовых (горох, кормовые бобы, люпин) на 1,5-3,0 ц/га, сена клевера – на 2,0-5,0 ц/га, люцерны – 5,0-12,0 ц/га. Последействие этого агротехнического приема прослеживается на протяжении следующих 3-5 лет – урожай зерновых повышается на 10-15%. При этом экономия азотных удобрений составляет 50-200 кг/га действующего вещества. Наиболее заметно положительное действие этого удобрения на почвах с легким гранулометрическим составом.
Торфяная форма инокулянта клубеньковых бактерий имеет и свои недостатки: после обработки ею семян бобовых значительная часть бактерий погибает. Связано это с тем, что прорастание происходит в относительно сухих условиях, а в оболочке семян содержатся вещества фенольной природы, оказывающие ингибирующее действие на бактерии, кроме того, значительная их часть выносится на поверхность почвы, вместе с семядолями. С целью повышения эффективности, торфяной формы препарата разработан ее гранулированный вариант, который вносится непосредственно в почву, вместе с семенами.
В Институте микробиологии НАН Беларуси разработана сапропелевая форма препарата, в состав которой входят зональные штаммы клубеньковых азотфиксирующих бактерий, специфичные для ряда бобовых культур. В большинстве случаев ее эффективность оказывается выше, чем у торфяной формы. Экспериментальная проверка показала, что использование инокулянта на сапропелевой основе позволяет увеличить сбор протеина в семенах гороха – на 0,5-2,2 кг/га, люпина – на 2,4-3,0 кг/га, клевера – на 0,9-5,0 кг/га. Для обработки 1 т семян используется 1 л препарата.
В настоящее время на рынке появились различные варианты жидких инокулянтов клубеньковых бактерий на торфяной основе с прилипателем-стабилизатором. Они преимущественно предназначены для обработки семян сои. Жидкая форма инокулянта увеличивает стабильность препарата, бактерии дольше сохраняют свою жизнеспособность после обработки семян. Кроме бактерий из рода Rhizobium в состав подобных препаратов могут входить также бактерии Bradyrhizobium. Одновременное включение в состав препарата бактерий нескольких видов повышает вероятность образования клубеньков на корнях бобовых в широком диапазоне условий. Лучшие препараты подобного рода гарантирует повышение урожайности сои до 3 ц/га и более, при одновременном повышении содержания белка в семенах. Если на поле ранее не высевались семена, обработанные клубеньковыми бактериями, то прибавка может составить более 5,5 ц/га.
Использование препаратов клубеньковых бактерий
Предпосевную обработку семян бактериальными удобрениями рекомендуется производить с помощью машин для протравливания посевного материала. Машины должны быть предварительно очищены и отмыты от ядохимикатов, содержащих ртуть. В ходе обработки нельзя допускать попадания прямых солнечных лучей на препарат и обработанные семена.
Обработку семян бактериальными удобрениями можно совмещать с обработкой другими препаратами, не содержащими ртуть, но желательно выполнить эту процедуру за 5-20 дней до инокуляции клубеньковыми бактериями.
Проводить обработку необходимо непосредственно в день посева, а еще лучше – перед самым посевом, так как бактерии быстро теряют свою активность, будучи нанесенными на поверхность семян. Осуществлять обработку можно с использованием прилипателей или без них. В качестве прилипателя рекомендуется использовать 2,0%-ный водный раствор Na КМЦ. Его необходимо растворять в воде при температуре 40-45° C при постоянном перемешивании. С этой же целью можно использовать латекс (42%-ный раствор), гуммиарабик, поливиниловый спирт или обрат. В раствор с прилипателем можно добавить и микроэлементы (бор, молибден), повышающие эффективность клубеньковых бактерий.
Если планируется использовать препараты клубеньковых бактерий при выращивании мелкосемянных бобовых растений (козлятник, клевер, люцерна), которые будут высеяны под покровную культуру, то предпочтительнее провести обработку семян последней. Норма расхода препарата на 1 га сохраняется такой же, как и при обработке семян других бобовых культур. Преимущество такого подхода заключается в том, что клубеньковые бактерии глубже заделываются в почву и лучше выживают, что повышает вероятность их «встречи» с корнями бобовых растений.
Бактериальные удобрения могут быстро потерять свою эффективность при несоблюдении требований к условиям их хранения. Размещать их следует в сухих помещениях, защищенных от попадания осадков и прямых солнечных лучей, оптимальная температура – около +4°C (для некоторых препаратов желательно при хранении соблюдать температуру 12-14°C).
Бактериальные препараты резко теряют свою эффективность после замерзания. Срок годности зависит от вида удобрения и его препаративной формы. После распечатки упаковки препарат не подлежит хранению. Бактериальные удобрения на основе клубеньковых бактерий являются доступным и дешевым средством повышения урожайности бобовых растений и культур, которые возделываются вслед за ними на том же поле.
Александр Никитин, канд. с-х. наук
Узнайте больше азотфиксирующих растений – не только бобовые, но облепиха и русская олива!
В сельском хозяйстве отчетливо прослеживается мода на азотфиксирующие культуры, способные обогащать почву этим ценным для плодородия веществом. И список таких рекомендуемых растений увеличивается
«Ива мирзинолистная (волчья ива или волчья лоза), благодаря азотфиксирующим бактериям в корневых клубеньках, могут фиксировать азота на единицу площади столько же, сколько и люцерна. Опавшие листья и ветви волчьей лозы также стебли вносят значительный вклад в продуктивность азотного цикла.
Интенсивный инвазивный рост лоха серебристого (русской оливы) и облепихи объясняется наличием азотфиксирующих клубеньков. Способность ольхи успешно колонизировать бедные почвы происходит по той же причине.
В Северной Европе в 16 веке было принято сажать саженцы ольхи рядом с молодыми елями. Люди тогда не знали почему, но видели, что ели росли намного быстрее и больше в присутствии ольхи. Теперь известно, что ольха подкармливает своей «утечкой азота» соседние ели. Если вы когда-либо собирали чернику в лесу, то, наверное, примечали: лучшие и самые крупные ягоды черники можно найти на кустах под ольхой.
Ризобиальные бактерии естественным образом существуют в почве в виде многих типов и штаммов, вступая в симбиотические отношения с растениями.
Но следует знать, что не все ризобиальные бактерии одинаково хороши для фермеров. Некоторые штаммы и виды клубеньковых бактерий фактически паразитируют и крадут энергию у своих хозяев, в том числе, у бобовых культур.
Только определенные виды клубеньковых бактерий приносят пользу. Поэтому, когда вы сажаете урожай бобовых, стоит приобрести инокулянт, предназначенный для определенной культуры (люцерны, гороха, бобов, клевера, чечевицы или сои). А после покупки соответствующего рекомендуемого штамма нодулирующих бактерий, держите инокулянт в прохладе и используйте его с семенами бобовых как можно скорее, так как вы имеете дело с очень капризными к условиям окружающей среды бактериями, которые могут отмирать за несколько дней».