Экологиялық факторлардың түйнекті бактериялар Rhizobium Meliloti өнімділігіне әсері
КІРІСПЕ 4
НЕГІЗГІ БӨЛІМ 6
1 ӘДЕБИЕТКЕ ШОЛУ 6
1.1 Топырақты биологияляқ азотпен құнарландыру. 6
1.2 Топырақты биологиялық азотпен құнарландыру мәселесін шешуде түйнекті бактериялардың рөлі. 18
2 ЗЕРТТЕУ МАТЕРИАЛДАРЫ МЕН ӘДІСТЕРІ 24
2.1 Зерттеу әдістері 24
2.2 Зерттеу объектілері 24
2.2.1 Егістік жоңышқа .Medicogo Sativa 24
3 ЗЕРТТЕУ НӘТИЖЕЛЕРІ ЖӘНЕ ОЛАРДЫ ТАЛҚЫЛАУ 26
3.1 Түйнекті бактериялар Rhizobium meliloti штамдарын морфолого.биохимиялық зерттеу. 26
3.2 Түйнекті бактериялар Rhizobium meliloti штамдарын қолайлы ортада өсіру. 29
3.3 Түйнекті бактериялардың температураға тәуелділігі.
36
3.4 Түйнекті бактерияларды өсірудегі қолайлы молибденнің концентрациясын таңдау (12%, . 24%) (NH4)2 Мо7О24∙Н2О
40
3.5 Түйнекті бактерияларды өсірудегі қолайлы ортаның рН таңдау. 41
3.6 Түйнекті бактериялардың әр түрлі тұздарға төзімділігі.
3.7
Түйнекті бактериялардың тауыр металдарға төзімділігі.
ҚОРЫТЫНДЫ
ПАЙДАЛАНҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ
НЕГІЗГІ БӨЛІМ 6
1 ӘДЕБИЕТКЕ ШОЛУ 6
1.1 Топырақты биологияляқ азотпен құнарландыру. 6
1.2 Топырақты биологиялық азотпен құнарландыру мәселесін шешуде түйнекті бактериялардың рөлі. 18
2 ЗЕРТТЕУ МАТЕРИАЛДАРЫ МЕН ӘДІСТЕРІ 24
2.1 Зерттеу әдістері 24
2.2 Зерттеу объектілері 24
2.2.1 Егістік жоңышқа .Medicogo Sativa 24
3 ЗЕРТТЕУ НӘТИЖЕЛЕРІ ЖӘНЕ ОЛАРДЫ ТАЛҚЫЛАУ 26
3.1 Түйнекті бактериялар Rhizobium meliloti штамдарын морфолого.биохимиялық зерттеу. 26
3.2 Түйнекті бактериялар Rhizobium meliloti штамдарын қолайлы ортада өсіру. 29
3.3 Түйнекті бактериялардың температураға тәуелділігі.
36
3.4 Түйнекті бактерияларды өсірудегі қолайлы молибденнің концентрациясын таңдау (12%, . 24%) (NH4)2 Мо7О24∙Н2О
40
3.5 Түйнекті бактерияларды өсірудегі қолайлы ортаның рН таңдау. 41
3.6 Түйнекті бактериялардың әр түрлі тұздарға төзімділігі.
3.7
Түйнекті бактериялардың тауыр металдарға төзімділігі.
ҚОРЫТЫНДЫ
ПАЙДАЛАНҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ
Қазіргі кезде минералды тыңайтқыштарды өндіріп және оларды кеңінен қолдану ауылшаруашылық дақылдарының өнімділігіне өте жақсы әсерін тигізеді. Бірақ, осыған қарамастан тыңайтқыштардың көп мөлшерін жиі қолдануы экологиялық мәселелер туғызады /1/.
Экологиялық факторларға төзімді белсенді түйнекті бактериялар мен жоңышқаны өңдегендегі симбиозды азотсіңіру аграрлы индустрияның көптеген экологиялық және экономикалық мәселелерін шешудің жолы болып табылады: топырақтың құнарлығын, азықтағы және мал азығындағы ақуыздың құрамын, қоршаған ортаны химиялық ластанудан, эноргоресурстарды үнемді пайдалануға және қымбат минералды азот тыңайтқыштарының орнына пайдалануға болады.
Экологиялық факторларға төзімді белсенді түйнекті бактериялар мен жоңышқаны өңдегендегі симбиозды азотсіңіру аграрлы индустрияның көптеген экологиялық және экономикалық мәселелерін шешудің жолы болып табылады: топырақтың құнарлығын, азықтағы және мал азығындағы ақуыздың құрамын, қоршаған ортаны химиялық ластанудан, эноргоресурстарды үнемді пайдалануға және қымбат минералды азот тыңайтқыштарының орнына пайдалануға болады.
1.Ұлтанбекова Г.Д., Саданов А. Қ., Гаврилова Н.Н., Шорабаев Е.Ж., Усикбаева М.А2 «ГИРКАН» Ғылыми-өндірістік орталық» ЖШС, Атырау Аль – Фараби атындағы Қазақ Ұлттық университеті Лапинскас Э. Б. 2 2 2. Эффективность инокуляции люцерны адаптированными к кислой почве штаммами Rhizobium // Агрохимия. - 2005. - №2. - С. 72-79.
3. Ултанбекова Г.Д., Саданов А.К., Шорабаев Е.Ж. Экологиялық факторлардың түйнекті бактериялар Bradyrhizobium japonicum штамдарының өнімділігіне әсері // Халықаралық ғылыми-практ. конф. «Қазіргі заманғы Арал өңірінің экологиялық жағдайы және оны шешу мәселелері». Қызылорда: 2011. С. 230-232.
4. Алисова С.М.,Чундерова А.И. Использование ацетиленового метода для изучения активности симбиотической фиксации атмосферного азота // Бюлл. ВНИИСХМ .1976. №18. Вып.1.
5. Биоудобрения азотовит и бактофосфин на посевах сельскохозяйственных культур. Курск, 2004, 21с.
6. Довбан К.И. Азотфиксирующая способность многолетнего люпина / Минеральный и биологический азот в земледелии СССР.М.,1985. С.120-1285 Галстян А.Ш. Ферментативная активность почв Армении //Тр. НИИ почвоведения и агрохимии. –Ереван,1974. – вып .8 .-275 с.
7.Кантере В.М. Теоретические основы технологии микробиологических производв : Учебники и учеб. Пособия для студентов высш. учеб. заведений. -М.: Агропромиздат, 1990 – 36 стр
3. Ултанбекова Г.Д., Саданов А.К., Шорабаев Е.Ж. Экологиялық факторлардың түйнекті бактериялар Bradyrhizobium japonicum штамдарының өнімділігіне әсері // Халықаралық ғылыми-практ. конф. «Қазіргі заманғы Арал өңірінің экологиялық жағдайы және оны шешу мәселелері». Қызылорда: 2011. С. 230-232.
4. Алисова С.М.,Чундерова А.И. Использование ацетиленового метода для изучения активности симбиотической фиксации атмосферного азота // Бюлл. ВНИИСХМ .1976. №18. Вып.1.
5. Биоудобрения азотовит и бактофосфин на посевах сельскохозяйственных культур. Курск, 2004, 21с.
6. Довбан К.И. Азотфиксирующая способность многолетнего люпина / Минеральный и биологический азот в земледелии СССР.М.,1985. С.120-1285 Галстян А.Ш. Ферментативная активность почв Армении //Тр. НИИ почвоведения и агрохимии. –Ереван,1974. – вып .8 .-275 с.
7.Кантере В.М. Теоретические основы технологии микробиологических производв : Учебники и учеб. Пособия для студентов высш. учеб. заведений. -М.: Агропромиздат, 1990 – 36 стр
Пән: Экология, Қоршаған ортаны қорғау
Жұмыс түрі: Дипломдық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 39 бет
Таңдаулыға:
Жұмыс түрі: Дипломдық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 39 бет
Таңдаулыға:
Қазақстан Республикасының Білім және ғылым министрлігі
әл-Фараби атындағы Қазақ Ұлттық университеті
Усикбаева Марал
ЭКОЛОГИЯЛЫҚ ФАКТОРЛАРДЫҢ ТҮЙНЕКТІ БАКТЕРИЯЛАР RHIZOBIUM MELILOTI ӨНІМДІЛІГІНЕӘСЕРІ
ДИПЛОМ ЖҰМЫСЫ
050701 - Биотехнология мамандығы
Алматы, 2012
Қазақстан Республикасының білім және ғылым министрлігі
әл-Фараби атындағы Қазақ Ұлттық университеті
Қорғауға жіберілді
Кафедра меңгерушісі
б.ғ.д., профессор ___________________________ Заядан Б.Қ.
ДИПЛОМ ЖҰМЫСЫ
Тақырыбы: ЭКОЛОГИЯЛЫҚ ФАКТОРЛАРДЫҢ ТҮЙНЕКТІ БАКТЕРИЯЛАР RHIZOBIUM MELILOTI ӨНІМДІЛІГІНЕӘСЕРІ
050701 - Биотехнология мамандығы
Орындаған:
4 курс студенті _____________________________ Усикбаева М.А
Ғылыми жетекшісі:
ҚР ҒБМ ҒК РМК
Микробиология және
вирусология институты бас директоры,
б.ғ.д., профессор
_____________________________ Саданов А.Қ.
Норма бақылаушы:
б.ғ.к., доцент _____________________________ Cадвакасова А.К.
Алматы, 2012
РЕФЕРАТ
Бiтiру жұмысы 41 беттен, 8 суреттен, 6 кестеден 2 диаграммадан тұрады, 41 әдебиет тізімінен, оның ішінде 4 шет ел әдебиетінен тұрады.
Кiлттi сөздер: түйнекті бактериялар, таза дақыл, идентификация, жоңышқа.
Жұмыстың мақсаты:. - экологиялық факторлардың түйнекті бактериялар Rhizobium meliloti штамының өнімділігіне әсерін зерттеу
Жұмыстың міндеттері:
::
Жергілікті жердегі түйнекті бактерияларды жоңышқа өсімдігінің ризосферасындағы түйнектен бөліп алу;
::
Түйнекті бактериялардың морфология дақылдық және физиология биохимиялық сипаттамасын анықтау;
::
Түйнекті бактерияларға қоректік орталардың ең тиімдісін таңдап алу;
::
Штамм-продуценттің қолайлы өсіру жағдайындағы рН, температуранытаңдау;
::
Түйнекті бактерияларды өсіруге қолайлы молибденнің концентрациясын тандау;
::
Түйнекті бактериялардың тұздарға төзімділігін анықтау;
::
Түйнекті бактериялардың ауыр металдарға төзімділігін анықтау.
Зерттеу объектілері мен әдістері:
2. Зерттеу обьектілері
Бұл жұмыста зерттеу обьектілері ретінде жоңышқаның Түркістандық сұрыпының Rhizobium meliloti түйнекті бактериялары алынды.
2.1 Зерттеу әдістемесі
Бұл жұмыста Қызылорда облысында өсетін жоңышқаның түйнектерінен бөлініп алынған жоңышқаның бес түрлі штамына зертханалық зерттеулер жүргізіледі.
Алынған нәтижелер:
1. Жоңышқа өсімдігі ризосферасындағы түйнектерінен жергілікті жердегі Rhizobium meliloti туысына жататын Л-1, Л-3 түйнекті бактериялары бөлініп алынды және осы бөлініп алынған екі штамдардың морфология - дақылдық және физиология-биохимиялық сипаттамасы анықталып, олардың ішінде ең белсенді Л-3 штамы ерекшеленді.
2. Жоңышқа өсімдіктерінің тамырларының түйнектерінен бөлініп алынған Л-1, Л-3 штамдарының рН көрсеткіші 6,9-7,5 аралығында,№79 қоректік ортасында, 25 0С - 29 0С температура көрсеткіштерінде 3 тәулік аралығында жақсы өсетіндігі анықталды.
3. Осы жұмыста зерттелетін түйнекті бактерияларға ең қолайлы орта № 79 ортасы болып келеді және оларға молибден тұзының 12% концентрациясын қосқанда, Л-1, Л-3 штамдарының жақсы өскені байқалады. Молибден тұзының жоғары24 % концентрациясы штамдардың өсуіне кері әсерін тигізеді.
4.Қорытындылай келгенде тұздың 8,5 % концентрациясы болғанда Л-1 және Л-5-1 штамдарының қарқынды өскені байқалып, Л-3 штамының өте жақсы шырышты өскендігі анықталды.
5. Жоңышқаның түйнекті бактериялары Л-1,Л-3және Л-5-1 штамдарының Pb, Zn, Cd, Cu ауыр металдарының 0,1% тен 0,5% концентрациясына толерантты болатындығы анықталынды.
Практикалық маңызы. Әртүрлі экологиялық факторларға төзімді жоңышқа өсімдігінің Rhizobium meliloti Л-3белсенді штамы негізінде болашақта экологиялық таза нитрагин препаратын өндіруге болады.
Жұмыстың жаңалығы.Біздің зертеуімізде жоңышқа өсімдігінің тамырындағы түйнектерінен жергіліктіRhizobium melilotiЛ-1, Л-3 штамдары бөліп алынды. Бактериялардың қолайлы ортада өсуі және әртүрлі экологиялық факторларға төзімділігі зерттелді.
МАЗМҰНЫ
КІРІСПЕ
4
НЕГІЗГІ БӨЛІМ
6
1 ӘДЕБИЕТКЕ ШОЛУ
6
1.1
Топырақты биологияляқ азотпен құнарландыру.
6
1.2
Топырақты биологиялық азотпен құнарландыру мәселесін шешуде түйнекті бактериялардың рөлі.
18
2 ЗЕРТТЕУ МАТЕРИАЛДАРЫ МЕН ӘДІСТЕРІ
24
2.1
Зерттеу әдістері
24
2.2
Зерттеу объектілері
24
2.2.1
Егістік жоңышқа - Medicogo Sativa
24
3 ЗЕРТТЕУ НӘТИЖЕЛЕРІ ЖӘНЕ ОЛАРДЫ ТАЛҚЫЛАУ
26
3.1
Түйнекті бактериялар Rhizobium meliloti штамдарын морфолого-биохимиялық зерттеу.
26
3.2
Түйнекті бактериялар Rhizobium meliloti штамдарын қолайлы ортада өсіру.
29
3.3
Түйнекті бактериялардың температураға тәуелділігі.
36
3.4
Түйнекті бактерияларды өсірудегі қолайлы молибденнің концентрациясын таңдау (12%, - 24%) (NH4)2 Мо7О24∙Н2О
40
3.5
Түйнекті бактерияларды өсірудегі қолайлы ортаның рН таңдау.
41
3.6
Түйнекті бактериялардың әр түрлі тұздарға төзімділігі.
3.7
Түйнекті бактериялардың тауыр металдарға төзімділігі.
ҚОРЫТЫНДЫ
ПАЙДАЛАНҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ
КІРІСПЕ
Қазіргі кезде минералды тыңайтқыштарды өндіріп және оларды кеңінен қолдану ауылшаруашылық дақылдарының өнімділігіне өте жақсы әсерін тигізеді. Бірақ, осыған қарамастан тыңайтқыштардың көп мөлшерін жиі қолдануы экологиялық мәселелер туғызады 1.
Экологиялық факторларға төзімді белсенді түйнекті бактериялар мен жоңышқаны өңдегендегі симбиозды азотсіңіру аграрлы индустрияның көптеген экологиялық және экономикалық мәселелерін шешудің жолы болып табылады: топырақтың құнарлығын, азықтағы және мал азығындағы ақуыздың құрамын, қоршаған ортаны химиялық ластанудан, эноргоресурстарды үнемді пайдалануға және қымбат минералды азот тыңайтқыштарының орнына пайдалануға болады.
Биологиялық азот - топырақтың табиғи құнарлығына негізделген. Ол бұршақ тұқымдас өсімдіктерінің өнімділігін жоғарылатып және өнімділікте азоттың жиналуына өз әсерін тигізеді. Минералды азотпен салыстырғанда биологиялық азот жоғары сапалы оның пайдалану коэффициенті 100%, ал минералды азоттың мүмкіндігі 50 - 60% ғана екендігі зерттелген.2
Зерттеу тақырыбының өзектілігі
Мал азығы өндірісіндегі өзекті мәселе азықтық ақуыздың шығынын кеміту болып табылады. Мал шаруашылығының қарқынды дамуы осы мәселенің шешілуіне байланысты. Қазіргі уақытта мал рационындағы ақуыз тапшылығы 20-25% болып отыр, бұл азықтың артық жұмсалуына және өзіндік құнының 1,5 есе артуына әкеліп отыр.
Ауыл шаруашылығында мал рационындағы ақуыздың жетіспеуі өсімдік көздері есебінен оны өндіруді ұлғайту тәсілдерін іздестіруді талап етеді [7-12].
Зерттеу жүргізу барысында біз Rhizobium meliloti белсенді штамдарын бөліп алдық, олардан белсенді штамдар сұрыпталынып және осы белсенді штамдар негізінен дақылдық сұйықтықтар дайындалып жоңышқа өсімдігінің тұқымы өңделді (Қосымша 1,2) .
Осыған байланысты біздің дипломдық жұмысымызда жоңышқа өсімдігімен симбиозды тіршілік ететін түйнекті бактериялардың белсенді штамдары негізінде, келешекте биологиялық препарат нитрагиннің жаңа биотехнологиядағы өндірісінде дайындалған экологиялық таза "Нитрагин" препаратын жоңышқа өсімдігінің өнімділігіне пайдаланады. Бұл өндірістің негізінде жоңышқа өнімі артады және экологиялық тұрғыда топырақ азотпен қамтамасыз етіледі. 3
Жұмыстың міндеттері:
::
Жергілікті жердегі түйнекті бактерияларды жоңышқа өсімдігінің ризосферасындағы түйнектен бөліп алу;
::
Түйнекті бактериялардың морфология дақылдық және физиология биохимиялық сипаттамасын анықтау;
::
Түйнекті бактерияларға қоректік орталардың ең тиімдісін таңдап алу;
::
Штамм-продуценттің қолайлы өсіру жағдайындағы рН, температураны таңдау;
::
Түйнекті бактерияларды өсіруге қолайлы молибденнің концентрациясын тандау;
::
Түйнекті бактериялардың тұздарға төзімділігін анықтау;
::
Түйнекті бактериялардың ауыр металдарға төзімділігін анықтау.
НЕГІЗГІ БӨЛІМ
1 ӘДЕБИЕТКЕ ШОЛУ
ТОПЫРАҚТЫ БИОЛОГИЯЛЫҚ АЗОТПЕН ҚҰНАРЛАНДЫРУ
Түйнек бактерияларының морфология және физиялогиясы түйнек бактерияларына формалардың әртүрлі полиморфтылығына тән. Бұған көптеген ғалымдар лабораториялық жағдайда және топырақтағы түйнек бактерияларының таза дақылдарын зерттей отырып көп мән берді. Түйнек бактерияларының таяқша тәрізді және сопақша болуы мүмкін. Бұл бактериялардың арасында фильтірленетін формалары кокка тәрізді қозғалғыш және қозғалғыш емес түрі болады .4
Түйнекті бактериялар бұршақ тұқымдас өсімдіктерінің тамыр түйнектерінде орналасқан аэробты бактериялардың туысы болып табылады және олар атмосфералық азотты сіңіріп онымен топырақты байытады. Өсімдіктермен симбиозда өмір сүріп, оларды азотпен қамтамассыз етеді және өздері өсімдіктерден көміртегі және минерал алмасу өнімдерін алады.
Бұршақ тұқымдасы жоңышқа өсімдігіне мамандалған түйнекті бактериялардың негізінде жасалған экологиялық таза биологиялық препарат нитрагин қолданылады 4.
Бұршақ тұқымдас өсімдіктердің 13000 түрінен, түйнек түзетін 1300 түрі анықталды. Бұған бірінші кезекте ауыл шаруашылығында қолданатын өсімдіктер жатады. Бұршақ тұқымдастар түйнек түзу арқылы атмосфералы азотты сіңіруге қабілетті болады. Алайда олар азоттың байланысқан формаларымен, аммоний және азот қышқылының тұздарымен де қоректененуге қабілетті болады.
Түйнек бактериялары бұршақ тұқымдас өсімдіктерді азотпен қамтамасыз етеді. Өсімдіктер өз кезегінде бактерияларды өсу және дамуға қажетті көміртегі және минералдармен қамтамасыз етеді.
Белгілі ботаник және топырақтанушы М.С. Воронин 1866 ж. бұршақ тұқымдастардың тамырларындағы түйнектерді көрді. Воронин сол кез үшін батыл болжам жасады; ол түйнектердің түзілуін бактерия тіршілігімен байланыстырды, ал тамыр ұлпасының клеткаларының бөлінуін тамырға енген бактериялардың реакциясымен байланыстырды 4.
20 жылда голондиялық ғалым Бейерин бұршақ, үрме бұршақ, атбұршақ түйнектерінен бактерияларды бөліп алып, олардың қасиетін өсімдіктерді зақымдау қабілетін және түйнек түзуін зерттеді. Ол бұл микроорганизімдерді Bacillus radicicola де атады Bacillus туысына жататын бактериялар споралар түзетіндіктен, ал түйнекті бактерияларда бұл қабілеті жоқ болғандықтан, бұл бактерияларды Bacterium radicicola деп атайды. Б. Франк түйнек бактерияларына басқаша туыстық ат қойды − Rizоbium (гре rizo− тамыр, bio−өмір) тамырдағы өмір деген мағынаны білдіреді 4.
Түйнекті бактериялардың түрін анықтау үшін Rizоbium деген латынша туыстық атау қажет.
1.2. ТОПЫРАҚТЫ БИОЛОГИЯЛЫҚ АЗОТПЕН ҚҰНАРЛАНДЫРУ МӘСЕЛЕСІН ШЕШУДЕ ТҮЙНЕКТІ БАКТЕРИЯЛАРДЫҢ РӨЛІ.
Бұршақ тұқымдасы жоңышқа өсімдіктерінің тамырындағы түйнектерінен бөліп алынған түйнекті бактериялардың максимальды шоғырлануда штам продуценттерді терең егуде синтетикалық және жартылай синтетикалық қоректік ортаның құрамының биохимиялық айырмашылығын білу.
Таза экологиялық биопрепарат нитрагинді, түйнекті бактериялар штамдарының негізінде өндіру кезінде, бізге белсенді түйнекті бактериялар белсенділігін жақсарту үшін әдебиеттерде берілген бірнеше сентетикалық және жартылай синтетикалық құнарлы ортада осы аталған штамды өсіріп және олардың дақылының титірінің жоғарылығын білу керек. Экономикалық мақсатқа сәйкес біздің жұмысымызда штамдардың жасуша титірлерінің саны жоғары болу үшін, пайдаланған қоректің ортаның құрамы биохимиялық жағынан таңдап алу және осы құнарлы ортада өсетін біздің бөліп алған түйнекті бактериялардың биомассасы басым болу керек 5.
Rhizobium meliloti штам - продуцентінің көбеюі белгілі күрделі қоректік орталарда жүрді. Бұл қоректік орталардың құрамдарына міндетті түрде көміртекті және азотты қоректер кіргізілген: бұларға ашытқы сығындысы, өсуді реттеп отыратын минералды тұздар жатады 6.
Көміртек жаңа жасуша материалдарының синтезіне немесе жасуша өнімін өсіру үшін алғашқы шикізат көзі болады. Көмірсутектер көбінесе көміртектердің қолайлы көзі болып табылады. Көміртектік қоректің көзі ретінде глюкоза, маннит, сахароза меласса жатады 7.Rhizobium meliloti дақылдарының өсуімен дамуы қоректік ортадағы көміртектің құрамына байланысты, ең қолайлы көрсеткіші 1,0-1,5%, көміртектердің саны көбейген кезде жасуша концентрациясы азайып төмендейді 7.
Микроағзалардың өсуі үшін минералды тұздар өте қажет. Қоректік ортаға кальций ионын қосқанда - осы жасушалардың температураға төзімділігін және микроағзалардың өсіп дамуын жақсартады .Бұл кезеңде өнімді қоректі орта ретінде ең қолайлы ортаны таңдауымыз қажет.
Минералды азот тыңайтқышын өндірген кезде химиялық зауыттарда көп мөлшерде мұнай, газ, электроэнергия жұмсалады сондықтан қазіргі кезде биологиялық азот мәселесіне көп көңіл бөлуде. Сонымен қатар, минералды азот тыңайтқышы топырақ құрамынан тез жуылады және қоршаған ортаны ластайды .
Е.Н. Мишустин мен Н.И. Черепковтың деректері бойынша егін шаруашылығында биологиялық азотты сіңіретін жоңышқа өсімдігін пайдаланудың артуы азоттың жетіспеуінің бірден - бір шешу жолы болып табылады 8.
Бұршақ тұқымдастарының маңыздылығы, әсіресе, топырақ құнарлығының тұрақты тиімділігін жоғарылататындығы белгілі және де олар, мал азығының құнды көзі болып табылады, топыраққа жақсы әсерін тигізеді, әсіресе:
- ауадағы азотты сіңіреді, олармен топырақты құнарландырады және өсімдіктің азот қорын жақсартады;
- күшті тамыр жүйелері топырақтың тереңгі қабатын қопсытады;
- топырақты органикалық қалдықтармен байытып, оның құрылымын жақсартады;
- егістікті арамшөптерден тазартып, патогенді микроағзалардың дамуын және аурулардың әсер ету деңгейін төмендетеді [25, 28, 29].
Топырақтың құнарын қайта қалпына келтіретін ең маңызды әдіс биологиялық азоттың сіңіруін жүргізетін азықтық және мал азықтық бұршақ дақылдарын себу қажет.
Биологиялық азотты кеңінен қолдану биологиялық жер шаруашылығының негізін құратын, ауылшаруашылық өндірісінің негізгі экологизациясын құрады. Бұл агрэкосистемаға қауіп төндіруден сақтайды, биосфераның және өндіретін ресурстардың тепе - теңдігін сақтайды.Биологиялық ерекшеліктеріне қарамастан жоңышқа өсімдігі топырақтың құнарлануын жақсартады. Бұршақ өсімдіктері симбиозды азотсіңіру ерекшеліктеріне байланысты, астық және мал азықтық ашытқы ақуызынан 10 есе арзан ақуызды береді.
Биологиялық азоттың қызметі азот тыңайтқыштарын үнемді пайдалануымен қатар, арзан құнды ақуызды алуға септігін тигізеді.Жоңышқа өсімдігі топырақты су эрозиясынан және желден сақтайды. Бұның себебі жер асты тамыр салмағының жер үсті салмағына қарағанда үш есе артық, 0-10 см қабатта тамырдың көп 66% кездеседі.
Кейінгі уақытта бұршақ тұқымдастарының табиғи экожүйенің химиялық ластануынан сақтайтын қызметі артқан, аталған жақсы көрсеткіштер түйнекті бактериялардың тиімді азотсіңіргіш белсенді штамдарынан сұрыпталған микробты препарат (нитрагинді) қолданғанда тиімді.
Бұршақ тұқымдасы жоңышқа өсімдігінің азотсіңіру үрдісінің күшеюінің негізгі жолы бұршақ өсімдіктерінің дәндерін түйнекті бактериялар препаратымен өңдеуі - нитрагинизациялау деп аталады. Көптеген ауылшаруашылығы дамыған елдерде нитрагинизация өндірісімен 60 - 80% - ға дейін айналысады, ал, ТМД елдерінде бұл үрдістің үлесі 7% ғана құрады, ал біздің Қазақстан елімізде бұршақ тұқымдастарын нитрагинизациялау кең өндірістік көлемде жүргізілмеген. Экологиялық таза препарат нитрагинді қолданғаннан кейінгі нәтижесінде, түйнекті бактериялардың құрамындағы жоғары титрлі белсенді сұрыпталған штамдары - бұршақ дақылдарының өнімділігін көбейтіп және оның ең басты бір тиімділігі, өсімдік пен топырақтың құрамындағы жалпы азот және биологиялық азот байланыстарының деңгейін жоғарылатады [27].
Қазіргі кездегі биология және егін шаруашылығының өзекті мәселесі, ол биологиялық азоттың жетіспеушілігі болып отыр. Дүние жүзінде молекулярлы азоттың биологиялық сіңірілуі тек қана микроағзалардың әсерімен жүзеге асады, олар суда және топырақта жер - шарының барлық аймағында таралған. Жалпы микроағзалардың көп түрінде, нитрагеназа ферментінің болуы, яғни азот молекуласының аммиакқа дейін ыдырата Rhizobium melilotiБұршақ тұқымдастары өз тіршілігінде симбиозды нитрагеназды кешенді пайдалана отырып, өздерін және келесі себілетін дақылдарды арзан азот көзімен қамтамасыз етеді. Бұл "техникалық" азоттың бағасының жоғарылауына және оны сепкеннен кейінгі зиянды әсеріне қарағанда өте маңызды үрдіс болып табылады. Көптеген зерттеушілердің еңбегінде топырақ азотының деңгейінің артуы, келесі себілген астық дақылының өнімі жоғары болуына тигізетін әсерін зерттегенде, жақсы нәтижелерге қол жеткізген [19].
Л.Ф. Онофраш және О.А. Берестецкий авторларының көп жылдық зерттеулерінің мәліметтері бойынша, бұршақ тұқымдастары егілген егіс алқабында жыл сайын минералды тыңайтқыштың эквивалентті мөлшеріне сәйкес 2-2,5 млн.т топырақты азотпен қамтамасыз ететіндігі дәлелденген [29, 31].
Зерттеушілер Е.И. Мишустин және Н.И. Черепковтың алған мәліметтерінің есебі бойынша дүние жүзіндегі егіс алқаптарында 25 млн.т жыл сайын атмосферадағы биологиялық азоттың сіңірілуі толықтырылып отырады. Биологиялық азоттың сіңірілу үрдісі өсімдіктердің 20% талабын қанағаттандырады. ТМД елдеріндегі егін алқаптар топырағында биологиялық азоттың сіңірілуінің жоғары деңгейі 3,2 ден 3,5 млн.т- ға дейін жетеді [31, 32].
Қазіргі уақытта барлық дамыған елдердегі биологиялық молекулярлы азот сіңірілуінің белсенді үрдісінің жаңа әдістері зерттелінуде, себебі бұл үрдіс минералды тыңайтқыштарға қарағанда өте пайдалы, қоршаған ортаға зиянсыз және өнімнің сапасын түсірмейді.
Егін алқаптарындағы азот мәселесі мал шаруашылығының ақуыз мәселесімен өте тығыз байланысты.
Жалпы ауылшаруашылық малдарын қоректендіру үшін жыл сайын 5,5 - 5,6 млн.т протеин жетіспейді, бұндай жағдай азықты көп мөлшерде қолдануға және мал өнімдерінің жетіспеушілігіне әкеліп соғады [33].
Ауылшаруашылық дақылдарынан тұрақты жоғары өнім алу үшін топырақтағы азот қорының тұрақтылығын қамтамасыз етілуін міндетті түрде қадағалауымыз керек. Әр гектар егіс алқабының үстінде атмосфера ауа қабатында 80 мың т. жуық азот бар, бірақ ауадағы бұл молекулярлық азотты көп өсімдіктер пайдалана алмайды. Мұндай мүмкіндікті тек бұршақ тұқымдастары пайдалана алады. Бұл өсімдіктерге қорек үшін ең маңыздысы азотсіңіруші микроағзалардың ауадағы азотты сіңіруін бұршақ тұқымдастарымен симбиозды тіршілік ететін (азоттың биологиялық синтезі) түйнекті бактериялардың атқаратын қызметінің маңызы зор. Орташа алғанда 1 тонна шөптің тамырында 25 - 30 кг азот және шөпті жинағаннан кейінгі қалған қалдықтармен топырақта азоттың мөлшері 10 - 15 кг дейін жиналады [35].
Соңғы жылдары ғылыми әдебиеттерде арнайылық, вируленттілік және белсенділік түйнекті бактерияларды өсімдік-иесі ретінде сипаттайтын түсініктер пайда болуы және олардың бәсекеге түсе алуы, нитрагинизация үрдісінің тиімділігіне тәуелді екендігі айтылған. Нитрагин үшін арнайы, вирулентті, белсенді және бәсекеге түсе алатын штамдарды таңдау қажет [36].
Х.Л. Дженсонның мәліметтері бойынша, арнайы өсімдік-иесі басқада өсімдікті инокулирлей алатын қабілетімен, өсімдік иесі жоқ кезінде топырақтағыRhizobium meliloti-ның сақталуын және тіршілік етуін қамтамасыз етеді [37].
Бұршақ өсімдіктерінің түйнекті бактерияларының вируленттілігі, тамыр жүйесіне түйнекті бактерияларды жұқтыру үрдісі кезінде маңызды болады. Егер арнайы түйнекті бактерияларды алатын болсақ олардың атқаратын қызметіне байланысты, ал түйнекті бактериялардың вируленттілігі олардың белсенділігін көрсетеді. Тағы бір айта кететін ғылыми көз қарастың дұрыс екендігін бұршақ өсімдіктерінің тамыр жүйесіндегі түйнекті бактериялардың әр түрлі таралуымен дәлелдеген. Тамырдың ұлпасында, әсіресе негізгі тамырдың жоғарғы бөлімінде түйнектер көп қаптап өседі, ал өте жас емес жанама тамырларында түйнектер кездеспейді немесе кездескен жағдайда да ұсақ болады [38].
Кейбір жағдайда түйнекті бактериялар вируленттілігін мүлдем жоғалтып не болмаса нашарлатып алады. Мысалы, түйнекті бактерияларды глицині және аланині бар қоректік ортаға өсірген кезде олардың вируленттілігі төмендеп кетеді [38].
Түйнекті бактериялардың белсенділігі тұрақты бола алмайды, олар көптеген әсерлердің нәтижесінде төмендейді. Түйнекті бактериялардың белсенділігінің өзгеруіне қоректік ортаға кейбір антибиотиктерді енгізгенде қатты өзгереді. Тура осындай әсер ететін аминқышқылдарына, глицин және аланин жатады [38].
Түйнекті бактериялардың белсенді және белсенді емес штамдарын қай белгілеріне қарап ажырату керектігін, заң бойынша, тамыр жүйесінде түйнектердің әртүрлі таралуына қарай анықталынады. Әсіресе, өсімдіктерді белсенді штамдарымен инокуляция жасаған кезде көптеген түйнектер негізгі тамырда орналасады, ал жанама тамырларында түйнектер аз орналасады [39, 40].
Л.М. Доросинскийдің айтуы бойынша белсенді және белсенді емес түйнекті бактерияларды сыртқы пішіндеріне қарап ажыратуға болады. Белсенді түйнектер ірірек, леггемоглабин пигменттеріне байланысты қызғылттау, құрамында көбірек азоты бар, ал белсенді емес түйнекті бактериялары ұсақ, түсі жасыл - сарғыштау, азотты аз сіңіреді немесе бұндай қасиеттері мүлдем жоқ болып келеді [39].
Түйнекті бактериялардың белсенді штамдары тезірек түйнек ұлпаларында бактероидтар түзеді. Тұрақталған деректер бойынша, өсімдік атмосфера азотын симбиозды таяқша тәрізді жасушалы жаңа бактериялармен көп мөлшерде сіңіре алады [41,42].
Өсімдік қауызданып гүлдеген кезінде бактериялды түрлердің белсенді қатысуымен атмосфера азотын сіңіру нәтижесінде түйнектер ұлғайып көп азотты сіңіреді [39].
P.S. Nutman-ның зерттеу мәліметтері бойынша, түйнекті бактериялардың негізіне қарай азотсіңіру белсенділігі жүріп қана қоймай, сонымен бірге бұл өсімдік ерекшеліктеріне де байланысты, яғни, кейбір штамдар сұрыпталған өсімдіктерде белсенді емес болса, ал келесі басқа бір өсімдікте олар белсенділік танытатындығын байқаған [43].
Сондықтан, түйнекті бактериялардың тиімді штамдарын таңдау, жауапкершілігі жоғары зерттеу деп айтсақ болады, бұл зерттеулер вегетациялық және дала тәжірибиесінде зерттеулер арқылы ғана жүзеге асырылады.
Зерттелетін ризобий штамдарының белсенділігін білу үшін, басқа зерттеушілер арқылы жанама көрсеткіштерде қаралды. Бұндай көрсеткіштер ферменттердің белсенділігін анықтау, әсіресе, дегидрагеназды, аминқышқылдарын, витаминдерді және сол сияқты басқа заттарды да синтездей алатын қабілетіне қарайды [44, 45]. Түйнекті бактериялар тек қана симбиозды азотсіңіруге қатысып қоймай, ары қарай өсу үрдісінде де қажетті қызмет атқарады, В.И. Сабельникова мен Н.И. Тарвидастың деректері бойынша олар ауксинді заттарды синтездейді [45,46] және цитокинді табиғат [47], бұршақ өсімдіктеріндегі табиғи индолды, цитокинді және фенолды өсудің табиғи метобализміне дұрыс әсер етеді. Түйнекті бактериялардың әсер етуінен өсудің эндогенді дұрыстау құрамының сандық құрамы өзгереді, индолилуксусты қышқылдың синтезі белсенді жүреді [48].
Инокуляцияланған бұршақ өсімдіктерінің потогендерге тұрақты жоғары механизмдері әлі анықталмаған, бірақ осы әсер үлкен практикалық маңызды [52]. Осыдан кейін, әдебиеттерге шолудың зерттеу көрсеткіштеріне қарасақ, бұршақ тұқымдас өсімдіктеріменен түйнекті бактериялар симбиозының тиімді дамуы үшін, соларға тән ортаның қолайлылығымен қатар, екі симбионттардың құрамының маңызына байланысты екендігін байқадық.
Жоңышқаның нитрагиназды белсенділігін анықтау үшін олардың өсуіне судың және тұзды ортаның әсерін зерттеген. Әр суғару егі ылғалды жоғарылатқан сайын нитрагиназды (ацетиленредуктазды) белсенділігі артқан, сонымен қатар судың минерализациясын жоғарылатқан сайын керісінше әсер байқалған. Түйнектер тұзды стресске сезімтал емес, бірақ ылғалдың жетіспеушілігіне өте сезімтал. Осыдан кейінггRhizobium meliloti-ның ылғалға қатынасы қызығушылық тудыруда [54].
Келтірілген деректер бойынша жоңышқа түйнекті бактериялары су басқан топырақтарда айлар бойы тіршілік ететіндігін байқаған. Жоңышқа кейінгі егіс алқаптарында Rhizobium meliloti популяциясы топырақта 1x104 млг болған [55].
Түйнекті бактериялармен бұршақ өсімдіктерінің қарым-қатынасына температуралық әсер, ең басты маңызды қызмет атқарады. Түйнекті бактериялардың әжептәуір белсенді азотсіңіруі белгілі бір температура деңгейінде жүреді. Бұл үрдістің энергиясы температура жоғарылағанда және төмендегенде күрт түсіп кетеді. М.М. Гукованың мәліметі бойынша, температураның әртүрлі жоғарылағанына қарағанда, қолайлы температураның төмендеуі азотсіңіру үрдісін аз тежейді [56].
Қолайлы температурада бұршақ өсімдіктерінің дамуында түйнектердің түйілуі және азотты сіңіруі сәйкес келмейді. Бастапқы және екінші тамырындағы түйнектердің пайда болу қабілетінің температурасы әртүрлі.
Табиғи жағдайдағы түйнектердің пайда болуын 00С температурадан бірнеше жоғары болғанда байқауға болады. Ал мұндай температурада азот сіңіру жүрмейді. Тек өте төмен температурада арктикалы симбиозды тіршілік ететін бұршақ өсімдіктері азотпен байланысуы мүмкін [57]. Негізінен бұл үрдіс 100 С температурада және одан да жоғары болғанда байқалады [58].
Дж. Пэйттің келтірілген деректері бойынша вика және жоңышқа өсімдіктерінің азотсіңіру үрдісі 240С температура шамасында жүреді [59]. Оптималды нүктенің жағдайы түрге және өсімдіктің әртүрлілігіне, сонымен қатар бактериялды дақылдардың ерекшеліктеріне қарай өзгереді [60, 61].
Температураның жоғары болуы симбиозды азотсіңіруге зиянды әсерін тигізетінін көптеген зерттеушілер өз еңбектерінде айтып өткен. Егер температура 300С температурадан жоғары болса түйнектерде леггемоглабиннің құрамы төмендейді және қара пигмент жиналады [62].
Температура жоғары болғанда өсімдіктің тамыр жүйесіндегі көміртегінің жетіспеушілігі, осыдан кейін олардың тыныс алуы күшейеді деген ұғым дұрыс емес. Осылай деп айтып көрсеткен Д.Д. Мейер және А.Ж. Андерсон, +300С температурадағы қоректік ортаға сахарозаны қосқанда симбиоздың тиімділігін жоғарылатпайтындығын зерттеген. Көптеген бұршақ өсімдіктерінің түрлері +300С температурада молекулярлы азотты өте баяу сіңіреді, ал олардың бактерия симбионттары бұл жағдайда белсенді дамиды. Мұндай жағдайда түйнектер түйіледі, бірақта азоттың жиналуы жүрмейді [63].
М. Вартиоваар алған нәтижесі бойынша, түйнекті бактериялардың температуралық әсерге экологиялық бейімделуін тұрақтаған. Оның тәжірибесінде беденің Щвеция және Финляндия топырағынан бөліп алған штамдарына қарағанда, Египет топырағынан бөлініп алынған түйнекті бактериялар штамдары, 6 - 130С температурада түйнек түйілуі және азот сіңіруі нашар болған. Ал 19 - 200С температурадан жоғары болғанда бұл штамдардың айырмашылықтары жоғала бастаған [64].
А.П. Петросян өз еңбегінде температура қатынасының экологиялық ауытқуларға түйнекті бактериялардың әр түрлі бола алатынын айтып өткен [65].
Жоғарыда айтылған мәліметтерге қарай, температура төмен болғанда (100С төмен) түйнектер пайда болады, бірақ олар азотты сіңірмейді. Сондықтан бұршақ өсімдіктерін ерте сепкен кезде оларды аз мөлшерлі азот тыңайтқышыменен тыңайту керек.
Түйнекті бактериялардың өмір сүргіштігіне және түйнектердің түйілуіне топырақ реакциясының зор әсері бар. Әртүрлі түрлердің және түйнекті бактериялар штамдарының рН амплитудасы әртүрлі. Мысалы беденің түйнекті бактериялары рН-тың төмен көрсеткіштеріне сезімтал, жоңышқаның түйнекті бактерияларына қарағанда. Бұл жерде микроағзалардың қоректік ортаға олардың қорегіне бейімделуін көріп отырмыз.
Э. Пярсимнің зерттеуіндегі алынған мәліметтердің деректеріне қарағанда, топырақтың қышқылдылығына байланысты түйнекті бактериялардың түрлерін екі түрге бөледі. Бірінші топтарға жататын бактерияларды, рН KCl 4,6-5,2 болғанда Vicia, Lathyrus, Trifolium және Lotus түйнектердің пайда болуы, екінші топқа рН KCl - 6,8-7,4 өсімдіктерге жұғатын Medicago, Ononis және Anthyllis жатады [66].
Бұршақ тұқымдас өсімдіктерінің түрлері мен сұрыптарында кездесетін азот байланыстарының рН-қа сезімталдылығы айтарлықтай төмен. Е.Г. Мульдер басқа авторлармен бірге мынадай қорытындыға келеді, симбиозды жүйенің рН қатынасы микросимбионттардың реакция дәрежесінің маңызына қарап анықталған. Демек, алынған нәтижелерге қарай отырып, рН төмен ортасы көрсеткіштеріне төзе алатын түйнекті бактериялар штамдарын бөліп алу олардың бұршақ дақылдарының қышқыл топырақта жақсы инокуляция жүруін қамтамасыз етеді. Осы бағыттағы бар көрсеткіштерге сүйене отырып, зерттеушілер өз еңбектерінен жақсы қорытынды шығатынына сенген [67].
Көптеген зерттеулер бойынша микробтардың антогонистік маңызды әсеріне топырақ жағдайында түйнекті бактериялардың инактивациялануы және өлуі жатады. Ал, кейбір микробиолог ғалымдардың мәліметтері бойынша, топырақ гетерогенді ортасында, белгілі бір аймақта микроағзалармен және олардың тіршіліктерінің өнімдері тежеледі, яғни антогонизмнің және антибиотикалық заттардың әсері нашарлап, ешқандай бір маңызды әсер ете алмайды [68].
Түйнекті бактериялардың фагына үлкен көңіл аударған жөн. Түйнекті бактериялардың басым фагтары әртүрлі Rhizobium melilotiтуысының түрлерін бейімдейтін қабілеті бар. Бірақта осылармен бірге түйнекті бактериялардың жеке штамдарына және түрлеріне бейімделген арнайы фагтарда кездеседі [69, 70].
Жиналған көптеген тәжірибелердің нәтижелері А.Д. Калниньштың мақалалары түйнекті бактериялардың фагтары, түйнекті бактериялары тіршілік ететін топырақтардың барлық жерінде кездеседі [71].
Осы айтылғандардың барлығы түйнекті бактериялардың фагтары, бұршақ өсімдіктердің өніміне кері әсерін тигізбейтіндігін зерттеген. Дегенмен, кейбір жағдайларда олардың кері әсерлері бар екендігін жоққа шығаруға болмайды. Сондықтан тәжірибедегі инокуляция кезінде белсенді, әсерлерге резистентті түйнекті бактериялар штамдарын қолданған дұрыс екендігін байқалған [72].
Осы жасалған әдебиеттерге шолуды қорытындыласақ, бұршақ өсімдіктері өсетін жердегі топырақ - климаттық жағдайдың әртүрлілігі, ортаның физика-химиялық әсерлері, топырақ микрофлорасының жилігімен құрамы және топырақ биотасы, аудандастырылған дақылдардың сұрыптарының ерекшеліктері, осы аталған әсерлердің жалпы кешендері жергілікті жердің тұрақты жағдайына бейімделген түйнекті бактериялардың штамдарын таңдауын талап етеді.
Батыс Еуропа елдері де осындай қатынастан қалыспайды. Бірақ олардың ауылшаруашылық дақылдары қажет ететін жалпы азоттың ішінде, синтетикалық азотты пайдалану 25-30% болады, осыған қарамастан өсімдіктердің қажет ететін азотпен қанағаттандыратын азотсіңіретін микроағзалардың атқаратын қызметі күшті.
Жоғарыда айтылған көрсеткіштерге қарап біз азот қорын басқа азот қорына қарама - қарсы қоюға болмайтындығын айтқымыз келеді. Біздің мақсатымыз - синтетикалық азотпенен оның өсуіменен қатар, кең көлемде арзан биологиялық азотты да пайдалануға болатындығын көрсеткіміз келеді. Сондықтан кейбір ғалымдардың, биологиялық азот байланысы минералды азот жетіспеген кезде ғана маңызды деген ойыменен келісуге болмайды. Қымбат техникалы азотты пайдаланудың қажеті не, егерде оның орнына тегін биологиялық азотты пайдалануға болатын болса.
Сонымен қатар, бәрімізге белгілі азоттан басқа да түйнекті бактериялардың көп түрі өсіретін затты синтездейді, яғни өсімдіктің өсуін күшейтеді, бұршақ өсімдіктеріне қажетті және агротехникалық көз қарасы жағынан немесе топырақты азот құрамы органикалық заттарменен және түйнекті бактериялардың симбиозын жақсартады.
Молекулярлы азотты бекіту қабілеті көптеген микроағзаларда кездеседі. Соңғы жылдардың жұмыстарының көрсетуінше микроб - азотсіңіретін топтардың көп екендігін білдік. Қазіргі кезде тұрақтап дәлелдеген бұл топқа түйнекті бактериялардан, азотобактерден және анаэробты азот сіңіретіндерден басқа, тағы бір қатар микроағзалар, оның ішіне микобактериялар жатады. Тағы да оларға кейбір термофильді бактериялар, көптеген микроскобты саңырауқұлақтар, пурпурлы бактериялар, көк - жасыл балдырлар жатады [35, 72].
Еркін өмір сүретін азотсіңіретіндермен және түйнекті бактериялардың топырақтағы азот баланысындағы атқаратын қызметін салыстырғанда түйнекті бактериялардың маңызы зор екендігі анықталған.
Новозыбковскийдің тәжірибе станциясының ғылыми мәліметтері бойынша, люпин көп мөлшерде азотты сіңіретін қабілеті бар, жер асты салмағындағы азоттың құрамы 1 га 400 кг дейін жетеді. Сонымен қатар тамырындағы азотты қосып санасақ, азотсіңімділігінің жалпы өнімділігі бір га 500 - 600 кг дейін жетеді [74].
Бұршақ дақылдары 1 га жерге жылына 68 кг азотты сіңіреді, АҚШ - та бұршақ дақылын сепкенде 14,8 млн.га, АҚШ - тың ауылшаруашылығы жылына 1 млн. т тегін азотты алады [75].
Молекулярлы азоттың сіңірілуінің табиғи үрдісі, жергілікті ішкі ортадағы түйнекті бактерияларының арқасында жүретін, олар арқылы яғни түйнекті бактериялардың белсенді штамдарынан сұрыпталған нитрагин препаратын қолдану арқылы күшейтуге болады. Көп жылдық нитрагинді зерттеулердің ғылыми - зерттеу ұйымдарының көрсетулерінше, нитрагинді қолданғаннан кейін өнімнің орташа қосымша өнімі 15% құрады. Осыдан кейін, биологиялық азот байланысының қосымша саны нитрагинді пайдаланғаннан кейінгі өнімнің өсуі арқылы 304,0 мың. т құрған. Осы жерден азоттың биологиялық сіңірілуі 2335 мың. т, немесе 11 млн. т күкірт қышқылды аммоний болады.
Келтірілген көрсеткіштер арқылы атмосфера азотының сіңірілу мөлшеріне қарай және басқа ғалымдардың көрсеткіштеріне қарай симбиозды азотсіңіру маңызының зор екендігін олардың жер шаруашылығындағы биологиялық азотының қажетті атқаратын қызметін айтуға болады.
Демек, түйнекті бактериялардың симбиозды азот сіңіруі оның температурасы өте жоғары немесе төмен болмай, орташа қолайлы болған жағдайда түйнекті бактериялардың симбиозды азот сіңіру үрдісі өз дәрежесінде жүретіндігінде күмән болмайды. Ал егерде түйнекті бактериялардың симбиозды азотсіңіру үрдісі кезінде температура кәдімгідей шамадан тыс жоғарылап кетсе бактериялардың вируленттілігі және ферменттердің белсенділігі, әсіресе дегидрагеназды, түйнекті бактериялар дақылдарының патогендерге төзе алатын қабілеттері едәуір төмендеуі мүмкін. Түйнекті бактериялардың азотсіңіру үрдісі 25-290С температурада өз дәрежесінде түзіледі, сондықтанда мүмкіндігінше осы жоғарыда көрсетілген температураның болғаны жөн. Дегенмен, температурамен қатар ылғалдылықтың әсері маңызды орын алады. Атап айтар болсақ, біз ғылыми жұмысымыздың келесі тарауында азот сіңіруші түйнекті бактериялардың негізінде жасалынған биологиялық препараттың маңызына тоқталдық.
Көптеген тәжірибиелердің нәтижелері бойынша, нитрагинмен микроэлементтерді бірге қолданған кезде олардың жоғары өнім беретіндігін анықтаған. Ең қажеттісі бор мен молибден. Топырақтағы молибденнің жетіспеуі бұршақ дақылының түйнектерінің түйілуіне, леггемоглабиннің синтезіне, сонымен қатар амин қышқылдарының нашарлауына әсерін тигізеді. Осыдан кейін өсімдіктің көмірсутектік айналымы нашарлайды, өнімі төмендейтінін Пейве басқа авторлармен бірге айтып өткен [79]. Мо қосқан кезде түйнекті бактериялардың көбеюінің күшейіп олардың бұршақ дақылының симбиозы жақсарады.
К.Г. Виноградова және А.А. Дробковтың зерттеулерінде, молибденді жоңышқа және беде де қолданғаннан кейін, түйнектердің түйілуі өте жақсы, өсімдіктің өсуі мен дамуы өте белсенді, азоттың құрамы жоғары болады [80, 81].
Н.Ф. Филиппова, И.Б. Малашинаның жүргізген көлемді жұмыс нәтижелеріне қарасақ, олардың деректермен тұрақтаған, молибден витаминнің В тобты биосинтезін күшейтеді. Сонымен қатар жоңышқа ризобиалді жүйесіндегі (түйнек) немесе өсімдіктің басқа мүшелеріде күшейеді [82].
Дегенмен кейбір жағдайда ғалымдардың айтуы бойынша, жоңышқа өсімдігіне кобальтты қолданғаннан кейінгі әсері өте жақсы жетістіктерге әкелген, яғни өнімнің өсуін, физиолого - биохимиялық үрдісінің күшеюін, симбиозды азотсіңіруін және азот айналымының ферменттік жүйесін тұрақтайды [83, 84, 85, 86].
Л.Т. Гиренконың Киев тәжірибе станциясында анықтағанындай, жоңышқа өсімдігіне Co, Zn және нитрагинді қолданғаннан кейін, астықтың өнімі 1,3 цга өсіп, бақылау - 22,7 құрды, протейннің жалпы жиымы өсіп, сапасы жақсарды. Ал Мо, В және нитрагинизация онша бір керемет өнім берген жоқ. Бұл жоғарыда айтқан авторлар топырақтың рН нейтралды екенін, бұл микроэлементтің жеткілікті екендігін көрсеткен [87, 88, 89].
Микротыңайтқыштар нитрагиннің тиімділігінде жоғары маңызды қызмет атқарады, әсіресе Мо, В, Ко, темір, мырыш осылардың ішінде бұршақ тұқымдастарының өнімділігін көтеретін микроэлементтерге Мо және В жатады. Молдавияның топырағы В элементіне өте бай. Оның орташа көрсеткіші ТМД елдерінде 10 мгкг құрады, ал, Молдавия топырағында 20 дан 140 мгкг дейінгі аралықта кездеседі. Сонымен бірге көптеген топырақтар суда еритін борға бай, сондықтан ризобиймен өсімдіктің сұранысы бұл элементпен табиғи қормен қанағаттандырылады. Біздің Республикамызда жалпы Мо құрамы 2,7 мгкг, бірақта жылжымалы түрлері өте нашар.
Сонымен біздің және шет елдерінің тәжірибелерінің көрсетуі бойынша ризобий негізіндегі жасалған биопрепараттарға Мо микроэлементін қосып қолдану - бұл мәселені шешудің бір жолы болып табылады. Яғни бұл ауыр металл Мо нитрагеназаның құрамына кіреді. [90].Жоғарыда айтылған көрсеткіштерге қарап біз азот қорын басқа азот қорына қарама-қарсы қоюға болмайтындығын айтқымыз келеді .Біздің мақсатымыз синтетикалық азотпен оның өсуімен қатар, кең көлемде арзан биологиялық азотты да пайдалануға болатындығын да көрсеткіміз келеді. Сондықтан кейбір ғалымдардың, биологиялық азот байланысы минералды азот жетіспеген кезде ғана маңызды деген оймен келісуге болмайды.Қымбат техникалық азотты пайдаланудың қажеті не, егер оның орнына тегін биологиялық азотты пайдалануға болатын болса.
2 ЗЕРТТЕУ МАТЕРИАЛДАРЫ МЕН ӘДІСТЕРІ
2.1 Зерттеу объектілері
Бұл жұмыста жоңышқаның Қызылорданың Түркістандық сұрыпынан алынған Rhizobium meliloti штамының түйнекті бактерияларына жұмыс жасалды.
Егістік жоңышқа - Medicogo Sativa қолдану.
Жоңышқа - өте бағалы және әлемде кең таралған жемдік дақыл. Әр түрлі жерде қолданады; жайылым, жасыл жем, пішені пішендеме, ұн. Жерді суландыру жағдайында 8-10 рет шөп шабылғанда, 80-120 т жасыл өнім немесе 1гектардан 20-40т пішен береді. Тұқымдарының өнімділігі 0,2-1,4т құрайды.
Бұл өсімдік жоғары жемдік қасиеттерімен ерекшеленеді. Оның жасыл массасының құрамы: 8-22% протейннен, 2,8-4,0% майдан, 23-33% клетчаткадан, фосфордан 0,24%, кальцийдан 1,49% және жеткілікті мөлшерде витаминдер тұрады. Жоңышқа пішенінің 2,2 кг 1 бірлік жемді құрады. Қоректік затты сіңіруі 70-80% құрайды. Жоңышқа топырақты азотпен байытып оның өнімділігін жоғарылатады және ұсақ берік құрылымын жасауға ықпал етеді. Жоңышқа 2-3 жыл аралығында 40-60т қида болатын азоттың мөлшерін жинайды. Ол мақтаның, дәнді дақылдардың және басқа дақылдармен салыстырғанда жақсы алғы зат болып табылады. Жоңышқаның әсері бірнеше жылда байқалады. Қалың көп өскенде егістік алқабын арамшөптерден тазалауға ықпал етеді.
Шығу тегі. Жоңышқа бұл ежелгі дақылдардың бірі. Жоңышқа орталық Азиядан шыққан.
Таралуы. Қазіргі таңда 5 континентті 80-нен астам елде 35 мил гектардан таралған. Оны барлық субтропикалық аймақтарда өсіреді. АҚШ, Аргентина, Индия және Батыс Еуропа елдерінде кең көлемде өсіреді.
Өсімдіктің сипаттамасы. Жоңышқа негізгі тамырлы, тамырының ұзындығы 50-170см тамыр жүйесі цилиндір тәрізді негізгі тамыр, қосалқы тамырлары жақсы дамыған. 1 ші жылы тамырлары 2-3 м, одан кейінгі жылдары 10-20 м теріңдікте енеді, бірақ олардың негізгі массасы ( 60-80% ) топырақтың 40см тереңдігінде орналасады. Тамырларында түйнек бактериялары дамиды, олар ауаның азотын сіңіреді. Қолайлы жағдайда 3 жылдық жоңышқа 1ге дан 300 кг азот жинайды.
Сабақтары тамырланған, жапырақтары жақсы дамыған (50% шамасы ) бұтақталғанда 2-ден 300-ге дейін сабағы болады.
Жапырақтары үшеулік, жапырақшаларының ұзындығы 1-2,5см және ені 0,3-1,5см.
Гүлдері - қарқындылығы әр түрлі көк түс.
Бұршақтары көп тұқымды, спиральды бұралған (1,5тен - 5айналымға дейін).
Тұқымдары бүйрек немесе үрме бұршақ тәрізді, жасыл немесе қошқыл түсті сары тұқымның массасы -1,3-2,7г құрайды.
Биологиялық ерекшеліктері. Жоңышқа жылу және жарық сүйгіш өсімдік, тұқымдары жақсы өсу үшін қолайлы температура 18Co - 23Сo жақсы өсіп дамиды. Жоғарғы температура көрсеткішіне (37-42оС) шыдамды. Суыққа төзімді кейбір Жерорта ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
әл-Фараби атындағы Қазақ Ұлттық университеті
Усикбаева Марал
ЭКОЛОГИЯЛЫҚ ФАКТОРЛАРДЫҢ ТҮЙНЕКТІ БАКТЕРИЯЛАР RHIZOBIUM MELILOTI ӨНІМДІЛІГІНЕӘСЕРІ
ДИПЛОМ ЖҰМЫСЫ
050701 - Биотехнология мамандығы
Алматы, 2012
Қазақстан Республикасының білім және ғылым министрлігі
әл-Фараби атындағы Қазақ Ұлттық университеті
Қорғауға жіберілді
Кафедра меңгерушісі
б.ғ.д., профессор ___________________________ Заядан Б.Қ.
ДИПЛОМ ЖҰМЫСЫ
Тақырыбы: ЭКОЛОГИЯЛЫҚ ФАКТОРЛАРДЫҢ ТҮЙНЕКТІ БАКТЕРИЯЛАР RHIZOBIUM MELILOTI ӨНІМДІЛІГІНЕӘСЕРІ
050701 - Биотехнология мамандығы
Орындаған:
4 курс студенті _____________________________ Усикбаева М.А
Ғылыми жетекшісі:
ҚР ҒБМ ҒК РМК
Микробиология және
вирусология институты бас директоры,
б.ғ.д., профессор
_____________________________ Саданов А.Қ.
Норма бақылаушы:
б.ғ.к., доцент _____________________________ Cадвакасова А.К.
Алматы, 2012
РЕФЕРАТ
Бiтiру жұмысы 41 беттен, 8 суреттен, 6 кестеден 2 диаграммадан тұрады, 41 әдебиет тізімінен, оның ішінде 4 шет ел әдебиетінен тұрады.
Кiлттi сөздер: түйнекті бактериялар, таза дақыл, идентификация, жоңышқа.
Жұмыстың мақсаты:. - экологиялық факторлардың түйнекті бактериялар Rhizobium meliloti штамының өнімділігіне әсерін зерттеу
Жұмыстың міндеттері:
::
Жергілікті жердегі түйнекті бактерияларды жоңышқа өсімдігінің ризосферасындағы түйнектен бөліп алу;
::
Түйнекті бактериялардың морфология дақылдық және физиология биохимиялық сипаттамасын анықтау;
::
Түйнекті бактерияларға қоректік орталардың ең тиімдісін таңдап алу;
::
Штамм-продуценттің қолайлы өсіру жағдайындағы рН, температуранытаңдау;
::
Түйнекті бактерияларды өсіруге қолайлы молибденнің концентрациясын тандау;
::
Түйнекті бактериялардың тұздарға төзімділігін анықтау;
::
Түйнекті бактериялардың ауыр металдарға төзімділігін анықтау.
Зерттеу объектілері мен әдістері:
2. Зерттеу обьектілері
Бұл жұмыста зерттеу обьектілері ретінде жоңышқаның Түркістандық сұрыпының Rhizobium meliloti түйнекті бактериялары алынды.
2.1 Зерттеу әдістемесі
Бұл жұмыста Қызылорда облысында өсетін жоңышқаның түйнектерінен бөлініп алынған жоңышқаның бес түрлі штамына зертханалық зерттеулер жүргізіледі.
Алынған нәтижелер:
1. Жоңышқа өсімдігі ризосферасындағы түйнектерінен жергілікті жердегі Rhizobium meliloti туысына жататын Л-1, Л-3 түйнекті бактериялары бөлініп алынды және осы бөлініп алынған екі штамдардың морфология - дақылдық және физиология-биохимиялық сипаттамасы анықталып, олардың ішінде ең белсенді Л-3 штамы ерекшеленді.
2. Жоңышқа өсімдіктерінің тамырларының түйнектерінен бөлініп алынған Л-1, Л-3 штамдарының рН көрсеткіші 6,9-7,5 аралығында,№79 қоректік ортасында, 25 0С - 29 0С температура көрсеткіштерінде 3 тәулік аралығында жақсы өсетіндігі анықталды.
3. Осы жұмыста зерттелетін түйнекті бактерияларға ең қолайлы орта № 79 ортасы болып келеді және оларға молибден тұзының 12% концентрациясын қосқанда, Л-1, Л-3 штамдарының жақсы өскені байқалады. Молибден тұзының жоғары24 % концентрациясы штамдардың өсуіне кері әсерін тигізеді.
4.Қорытындылай келгенде тұздың 8,5 % концентрациясы болғанда Л-1 және Л-5-1 штамдарының қарқынды өскені байқалып, Л-3 штамының өте жақсы шырышты өскендігі анықталды.
5. Жоңышқаның түйнекті бактериялары Л-1,Л-3және Л-5-1 штамдарының Pb, Zn, Cd, Cu ауыр металдарының 0,1% тен 0,5% концентрациясына толерантты болатындығы анықталынды.
Практикалық маңызы. Әртүрлі экологиялық факторларға төзімді жоңышқа өсімдігінің Rhizobium meliloti Л-3белсенді штамы негізінде болашақта экологиялық таза нитрагин препаратын өндіруге болады.
Жұмыстың жаңалығы.Біздің зертеуімізде жоңышқа өсімдігінің тамырындағы түйнектерінен жергіліктіRhizobium melilotiЛ-1, Л-3 штамдары бөліп алынды. Бактериялардың қолайлы ортада өсуі және әртүрлі экологиялық факторларға төзімділігі зерттелді.
МАЗМҰНЫ
КІРІСПЕ
4
НЕГІЗГІ БӨЛІМ
6
1 ӘДЕБИЕТКЕ ШОЛУ
6
1.1
Топырақты биологияляқ азотпен құнарландыру.
6
1.2
Топырақты биологиялық азотпен құнарландыру мәселесін шешуде түйнекті бактериялардың рөлі.
18
2 ЗЕРТТЕУ МАТЕРИАЛДАРЫ МЕН ӘДІСТЕРІ
24
2.1
Зерттеу әдістері
24
2.2
Зерттеу объектілері
24
2.2.1
Егістік жоңышқа - Medicogo Sativa
24
3 ЗЕРТТЕУ НӘТИЖЕЛЕРІ ЖӘНЕ ОЛАРДЫ ТАЛҚЫЛАУ
26
3.1
Түйнекті бактериялар Rhizobium meliloti штамдарын морфолого-биохимиялық зерттеу.
26
3.2
Түйнекті бактериялар Rhizobium meliloti штамдарын қолайлы ортада өсіру.
29
3.3
Түйнекті бактериялардың температураға тәуелділігі.
36
3.4
Түйнекті бактерияларды өсірудегі қолайлы молибденнің концентрациясын таңдау (12%, - 24%) (NH4)2 Мо7О24∙Н2О
40
3.5
Түйнекті бактерияларды өсірудегі қолайлы ортаның рН таңдау.
41
3.6
Түйнекті бактериялардың әр түрлі тұздарға төзімділігі.
3.7
Түйнекті бактериялардың тауыр металдарға төзімділігі.
ҚОРЫТЫНДЫ
ПАЙДАЛАНҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ
КІРІСПЕ
Қазіргі кезде минералды тыңайтқыштарды өндіріп және оларды кеңінен қолдану ауылшаруашылық дақылдарының өнімділігіне өте жақсы әсерін тигізеді. Бірақ, осыған қарамастан тыңайтқыштардың көп мөлшерін жиі қолдануы экологиялық мәселелер туғызады 1.
Экологиялық факторларға төзімді белсенді түйнекті бактериялар мен жоңышқаны өңдегендегі симбиозды азотсіңіру аграрлы индустрияның көптеген экологиялық және экономикалық мәселелерін шешудің жолы болып табылады: топырақтың құнарлығын, азықтағы және мал азығындағы ақуыздың құрамын, қоршаған ортаны химиялық ластанудан, эноргоресурстарды үнемді пайдалануға және қымбат минералды азот тыңайтқыштарының орнына пайдалануға болады.
Биологиялық азот - топырақтың табиғи құнарлығына негізделген. Ол бұршақ тұқымдас өсімдіктерінің өнімділігін жоғарылатып және өнімділікте азоттың жиналуына өз әсерін тигізеді. Минералды азотпен салыстырғанда биологиялық азот жоғары сапалы оның пайдалану коэффициенті 100%, ал минералды азоттың мүмкіндігі 50 - 60% ғана екендігі зерттелген.2
Зерттеу тақырыбының өзектілігі
Мал азығы өндірісіндегі өзекті мәселе азықтық ақуыздың шығынын кеміту болып табылады. Мал шаруашылығының қарқынды дамуы осы мәселенің шешілуіне байланысты. Қазіргі уақытта мал рационындағы ақуыз тапшылығы 20-25% болып отыр, бұл азықтың артық жұмсалуына және өзіндік құнының 1,5 есе артуына әкеліп отыр.
Ауыл шаруашылығында мал рационындағы ақуыздың жетіспеуі өсімдік көздері есебінен оны өндіруді ұлғайту тәсілдерін іздестіруді талап етеді [7-12].
Зерттеу жүргізу барысында біз Rhizobium meliloti белсенді штамдарын бөліп алдық, олардан белсенді штамдар сұрыпталынып және осы белсенді штамдар негізінен дақылдық сұйықтықтар дайындалып жоңышқа өсімдігінің тұқымы өңделді (Қосымша 1,2) .
Осыған байланысты біздің дипломдық жұмысымызда жоңышқа өсімдігімен симбиозды тіршілік ететін түйнекті бактериялардың белсенді штамдары негізінде, келешекте биологиялық препарат нитрагиннің жаңа биотехнологиядағы өндірісінде дайындалған экологиялық таза "Нитрагин" препаратын жоңышқа өсімдігінің өнімділігіне пайдаланады. Бұл өндірістің негізінде жоңышқа өнімі артады және экологиялық тұрғыда топырақ азотпен қамтамасыз етіледі. 3
Жұмыстың міндеттері:
::
Жергілікті жердегі түйнекті бактерияларды жоңышқа өсімдігінің ризосферасындағы түйнектен бөліп алу;
::
Түйнекті бактериялардың морфология дақылдық және физиология биохимиялық сипаттамасын анықтау;
::
Түйнекті бактерияларға қоректік орталардың ең тиімдісін таңдап алу;
::
Штамм-продуценттің қолайлы өсіру жағдайындағы рН, температураны таңдау;
::
Түйнекті бактерияларды өсіруге қолайлы молибденнің концентрациясын тандау;
::
Түйнекті бактериялардың тұздарға төзімділігін анықтау;
::
Түйнекті бактериялардың ауыр металдарға төзімділігін анықтау.
НЕГІЗГІ БӨЛІМ
1 ӘДЕБИЕТКЕ ШОЛУ
ТОПЫРАҚТЫ БИОЛОГИЯЛЫҚ АЗОТПЕН ҚҰНАРЛАНДЫРУ
Түйнек бактерияларының морфология және физиялогиясы түйнек бактерияларына формалардың әртүрлі полиморфтылығына тән. Бұған көптеген ғалымдар лабораториялық жағдайда және топырақтағы түйнек бактерияларының таза дақылдарын зерттей отырып көп мән берді. Түйнек бактерияларының таяқша тәрізді және сопақша болуы мүмкін. Бұл бактериялардың арасында фильтірленетін формалары кокка тәрізді қозғалғыш және қозғалғыш емес түрі болады .4
Түйнекті бактериялар бұршақ тұқымдас өсімдіктерінің тамыр түйнектерінде орналасқан аэробты бактериялардың туысы болып табылады және олар атмосфералық азотты сіңіріп онымен топырақты байытады. Өсімдіктермен симбиозда өмір сүріп, оларды азотпен қамтамассыз етеді және өздері өсімдіктерден көміртегі және минерал алмасу өнімдерін алады.
Бұршақ тұқымдасы жоңышқа өсімдігіне мамандалған түйнекті бактериялардың негізінде жасалған экологиялық таза биологиялық препарат нитрагин қолданылады 4.
Бұршақ тұқымдас өсімдіктердің 13000 түрінен, түйнек түзетін 1300 түрі анықталды. Бұған бірінші кезекте ауыл шаруашылығында қолданатын өсімдіктер жатады. Бұршақ тұқымдастар түйнек түзу арқылы атмосфералы азотты сіңіруге қабілетті болады. Алайда олар азоттың байланысқан формаларымен, аммоний және азот қышқылының тұздарымен де қоректененуге қабілетті болады.
Түйнек бактериялары бұршақ тұқымдас өсімдіктерді азотпен қамтамасыз етеді. Өсімдіктер өз кезегінде бактерияларды өсу және дамуға қажетті көміртегі және минералдармен қамтамасыз етеді.
Белгілі ботаник және топырақтанушы М.С. Воронин 1866 ж. бұршақ тұқымдастардың тамырларындағы түйнектерді көрді. Воронин сол кез үшін батыл болжам жасады; ол түйнектердің түзілуін бактерия тіршілігімен байланыстырды, ал тамыр ұлпасының клеткаларының бөлінуін тамырға енген бактериялардың реакциясымен байланыстырды 4.
20 жылда голондиялық ғалым Бейерин бұршақ, үрме бұршақ, атбұршақ түйнектерінен бактерияларды бөліп алып, олардың қасиетін өсімдіктерді зақымдау қабілетін және түйнек түзуін зерттеді. Ол бұл микроорганизімдерді Bacillus radicicola де атады Bacillus туысына жататын бактериялар споралар түзетіндіктен, ал түйнекті бактерияларда бұл қабілеті жоқ болғандықтан, бұл бактерияларды Bacterium radicicola деп атайды. Б. Франк түйнек бактерияларына басқаша туыстық ат қойды − Rizоbium (гре rizo− тамыр, bio−өмір) тамырдағы өмір деген мағынаны білдіреді 4.
Түйнекті бактериялардың түрін анықтау үшін Rizоbium деген латынша туыстық атау қажет.
1.2. ТОПЫРАҚТЫ БИОЛОГИЯЛЫҚ АЗОТПЕН ҚҰНАРЛАНДЫРУ МӘСЕЛЕСІН ШЕШУДЕ ТҮЙНЕКТІ БАКТЕРИЯЛАРДЫҢ РӨЛІ.
Бұршақ тұқымдасы жоңышқа өсімдіктерінің тамырындағы түйнектерінен бөліп алынған түйнекті бактериялардың максимальды шоғырлануда штам продуценттерді терең егуде синтетикалық және жартылай синтетикалық қоректік ортаның құрамының биохимиялық айырмашылығын білу.
Таза экологиялық биопрепарат нитрагинді, түйнекті бактериялар штамдарының негізінде өндіру кезінде, бізге белсенді түйнекті бактериялар белсенділігін жақсарту үшін әдебиеттерде берілген бірнеше сентетикалық және жартылай синтетикалық құнарлы ортада осы аталған штамды өсіріп және олардың дақылының титірінің жоғарылығын білу керек. Экономикалық мақсатқа сәйкес біздің жұмысымызда штамдардың жасуша титірлерінің саны жоғары болу үшін, пайдаланған қоректің ортаның құрамы биохимиялық жағынан таңдап алу және осы құнарлы ортада өсетін біздің бөліп алған түйнекті бактериялардың биомассасы басым болу керек 5.
Rhizobium meliloti штам - продуцентінің көбеюі белгілі күрделі қоректік орталарда жүрді. Бұл қоректік орталардың құрамдарына міндетті түрде көміртекті және азотты қоректер кіргізілген: бұларға ашытқы сығындысы, өсуді реттеп отыратын минералды тұздар жатады 6.
Көміртек жаңа жасуша материалдарының синтезіне немесе жасуша өнімін өсіру үшін алғашқы шикізат көзі болады. Көмірсутектер көбінесе көміртектердің қолайлы көзі болып табылады. Көміртектік қоректің көзі ретінде глюкоза, маннит, сахароза меласса жатады 7.Rhizobium meliloti дақылдарының өсуімен дамуы қоректік ортадағы көміртектің құрамына байланысты, ең қолайлы көрсеткіші 1,0-1,5%, көміртектердің саны көбейген кезде жасуша концентрациясы азайып төмендейді 7.
Микроағзалардың өсуі үшін минералды тұздар өте қажет. Қоректік ортаға кальций ионын қосқанда - осы жасушалардың температураға төзімділігін және микроағзалардың өсіп дамуын жақсартады .Бұл кезеңде өнімді қоректі орта ретінде ең қолайлы ортаны таңдауымыз қажет.
Минералды азот тыңайтқышын өндірген кезде химиялық зауыттарда көп мөлшерде мұнай, газ, электроэнергия жұмсалады сондықтан қазіргі кезде биологиялық азот мәселесіне көп көңіл бөлуде. Сонымен қатар, минералды азот тыңайтқышы топырақ құрамынан тез жуылады және қоршаған ортаны ластайды .
Е.Н. Мишустин мен Н.И. Черепковтың деректері бойынша егін шаруашылығында биологиялық азотты сіңіретін жоңышқа өсімдігін пайдаланудың артуы азоттың жетіспеуінің бірден - бір шешу жолы болып табылады 8.
Бұршақ тұқымдастарының маңыздылығы, әсіресе, топырақ құнарлығының тұрақты тиімділігін жоғарылататындығы белгілі және де олар, мал азығының құнды көзі болып табылады, топыраққа жақсы әсерін тигізеді, әсіресе:
- ауадағы азотты сіңіреді, олармен топырақты құнарландырады және өсімдіктің азот қорын жақсартады;
- күшті тамыр жүйелері топырақтың тереңгі қабатын қопсытады;
- топырақты органикалық қалдықтармен байытып, оның құрылымын жақсартады;
- егістікті арамшөптерден тазартып, патогенді микроағзалардың дамуын және аурулардың әсер ету деңгейін төмендетеді [25, 28, 29].
Топырақтың құнарын қайта қалпына келтіретін ең маңызды әдіс биологиялық азоттың сіңіруін жүргізетін азықтық және мал азықтық бұршақ дақылдарын себу қажет.
Биологиялық азотты кеңінен қолдану биологиялық жер шаруашылығының негізін құратын, ауылшаруашылық өндірісінің негізгі экологизациясын құрады. Бұл агрэкосистемаға қауіп төндіруден сақтайды, биосфераның және өндіретін ресурстардың тепе - теңдігін сақтайды.Биологиялық ерекшеліктеріне қарамастан жоңышқа өсімдігі топырақтың құнарлануын жақсартады. Бұршақ өсімдіктері симбиозды азотсіңіру ерекшеліктеріне байланысты, астық және мал азықтық ашытқы ақуызынан 10 есе арзан ақуызды береді.
Биологиялық азоттың қызметі азот тыңайтқыштарын үнемді пайдалануымен қатар, арзан құнды ақуызды алуға септігін тигізеді.Жоңышқа өсімдігі топырақты су эрозиясынан және желден сақтайды. Бұның себебі жер асты тамыр салмағының жер үсті салмағына қарағанда үш есе артық, 0-10 см қабатта тамырдың көп 66% кездеседі.
Кейінгі уақытта бұршақ тұқымдастарының табиғи экожүйенің химиялық ластануынан сақтайтын қызметі артқан, аталған жақсы көрсеткіштер түйнекті бактериялардың тиімді азотсіңіргіш белсенді штамдарынан сұрыпталған микробты препарат (нитрагинді) қолданғанда тиімді.
Бұршақ тұқымдасы жоңышқа өсімдігінің азотсіңіру үрдісінің күшеюінің негізгі жолы бұршақ өсімдіктерінің дәндерін түйнекті бактериялар препаратымен өңдеуі - нитрагинизациялау деп аталады. Көптеген ауылшаруашылығы дамыған елдерде нитрагинизация өндірісімен 60 - 80% - ға дейін айналысады, ал, ТМД елдерінде бұл үрдістің үлесі 7% ғана құрады, ал біздің Қазақстан елімізде бұршақ тұқымдастарын нитрагинизациялау кең өндірістік көлемде жүргізілмеген. Экологиялық таза препарат нитрагинді қолданғаннан кейінгі нәтижесінде, түйнекті бактериялардың құрамындағы жоғары титрлі белсенді сұрыпталған штамдары - бұршақ дақылдарының өнімділігін көбейтіп және оның ең басты бір тиімділігі, өсімдік пен топырақтың құрамындағы жалпы азот және биологиялық азот байланыстарының деңгейін жоғарылатады [27].
Қазіргі кездегі биология және егін шаруашылығының өзекті мәселесі, ол биологиялық азоттың жетіспеушілігі болып отыр. Дүние жүзінде молекулярлы азоттың биологиялық сіңірілуі тек қана микроағзалардың әсерімен жүзеге асады, олар суда және топырақта жер - шарының барлық аймағында таралған. Жалпы микроағзалардың көп түрінде, нитрагеназа ферментінің болуы, яғни азот молекуласының аммиакқа дейін ыдырата Rhizobium melilotiБұршақ тұқымдастары өз тіршілігінде симбиозды нитрагеназды кешенді пайдалана отырып, өздерін және келесі себілетін дақылдарды арзан азот көзімен қамтамасыз етеді. Бұл "техникалық" азоттың бағасының жоғарылауына және оны сепкеннен кейінгі зиянды әсеріне қарағанда өте маңызды үрдіс болып табылады. Көптеген зерттеушілердің еңбегінде топырақ азотының деңгейінің артуы, келесі себілген астық дақылының өнімі жоғары болуына тигізетін әсерін зерттегенде, жақсы нәтижелерге қол жеткізген [19].
Л.Ф. Онофраш және О.А. Берестецкий авторларының көп жылдық зерттеулерінің мәліметтері бойынша, бұршақ тұқымдастары егілген егіс алқабында жыл сайын минералды тыңайтқыштың эквивалентті мөлшеріне сәйкес 2-2,5 млн.т топырақты азотпен қамтамасыз ететіндігі дәлелденген [29, 31].
Зерттеушілер Е.И. Мишустин және Н.И. Черепковтың алған мәліметтерінің есебі бойынша дүние жүзіндегі егіс алқаптарында 25 млн.т жыл сайын атмосферадағы биологиялық азоттың сіңірілуі толықтырылып отырады. Биологиялық азоттың сіңірілу үрдісі өсімдіктердің 20% талабын қанағаттандырады. ТМД елдеріндегі егін алқаптар топырағында биологиялық азоттың сіңірілуінің жоғары деңгейі 3,2 ден 3,5 млн.т- ға дейін жетеді [31, 32].
Қазіргі уақытта барлық дамыған елдердегі биологиялық молекулярлы азот сіңірілуінің белсенді үрдісінің жаңа әдістері зерттелінуде, себебі бұл үрдіс минералды тыңайтқыштарға қарағанда өте пайдалы, қоршаған ортаға зиянсыз және өнімнің сапасын түсірмейді.
Егін алқаптарындағы азот мәселесі мал шаруашылығының ақуыз мәселесімен өте тығыз байланысты.
Жалпы ауылшаруашылық малдарын қоректендіру үшін жыл сайын 5,5 - 5,6 млн.т протеин жетіспейді, бұндай жағдай азықты көп мөлшерде қолдануға және мал өнімдерінің жетіспеушілігіне әкеліп соғады [33].
Ауылшаруашылық дақылдарынан тұрақты жоғары өнім алу үшін топырақтағы азот қорының тұрақтылығын қамтамасыз етілуін міндетті түрде қадағалауымыз керек. Әр гектар егіс алқабының үстінде атмосфера ауа қабатында 80 мың т. жуық азот бар, бірақ ауадағы бұл молекулярлық азотты көп өсімдіктер пайдалана алмайды. Мұндай мүмкіндікті тек бұршақ тұқымдастары пайдалана алады. Бұл өсімдіктерге қорек үшін ең маңыздысы азотсіңіруші микроағзалардың ауадағы азотты сіңіруін бұршақ тұқымдастарымен симбиозды тіршілік ететін (азоттың биологиялық синтезі) түйнекті бактериялардың атқаратын қызметінің маңызы зор. Орташа алғанда 1 тонна шөптің тамырында 25 - 30 кг азот және шөпті жинағаннан кейінгі қалған қалдықтармен топырақта азоттың мөлшері 10 - 15 кг дейін жиналады [35].
Соңғы жылдары ғылыми әдебиеттерде арнайылық, вируленттілік және белсенділік түйнекті бактерияларды өсімдік-иесі ретінде сипаттайтын түсініктер пайда болуы және олардың бәсекеге түсе алуы, нитрагинизация үрдісінің тиімділігіне тәуелді екендігі айтылған. Нитрагин үшін арнайы, вирулентті, белсенді және бәсекеге түсе алатын штамдарды таңдау қажет [36].
Х.Л. Дженсонның мәліметтері бойынша, арнайы өсімдік-иесі басқада өсімдікті инокулирлей алатын қабілетімен, өсімдік иесі жоқ кезінде топырақтағыRhizobium meliloti-ның сақталуын және тіршілік етуін қамтамасыз етеді [37].
Бұршақ өсімдіктерінің түйнекті бактерияларының вируленттілігі, тамыр жүйесіне түйнекті бактерияларды жұқтыру үрдісі кезінде маңызды болады. Егер арнайы түйнекті бактерияларды алатын болсақ олардың атқаратын қызметіне байланысты, ал түйнекті бактериялардың вируленттілігі олардың белсенділігін көрсетеді. Тағы бір айта кететін ғылыми көз қарастың дұрыс екендігін бұршақ өсімдіктерінің тамыр жүйесіндегі түйнекті бактериялардың әр түрлі таралуымен дәлелдеген. Тамырдың ұлпасында, әсіресе негізгі тамырдың жоғарғы бөлімінде түйнектер көп қаптап өседі, ал өте жас емес жанама тамырларында түйнектер кездеспейді немесе кездескен жағдайда да ұсақ болады [38].
Кейбір жағдайда түйнекті бактериялар вируленттілігін мүлдем жоғалтып не болмаса нашарлатып алады. Мысалы, түйнекті бактерияларды глицині және аланині бар қоректік ортаға өсірген кезде олардың вируленттілігі төмендеп кетеді [38].
Түйнекті бактериялардың белсенділігі тұрақты бола алмайды, олар көптеген әсерлердің нәтижесінде төмендейді. Түйнекті бактериялардың белсенділігінің өзгеруіне қоректік ортаға кейбір антибиотиктерді енгізгенде қатты өзгереді. Тура осындай әсер ететін аминқышқылдарына, глицин және аланин жатады [38].
Түйнекті бактериялардың белсенді және белсенді емес штамдарын қай белгілеріне қарап ажырату керектігін, заң бойынша, тамыр жүйесінде түйнектердің әртүрлі таралуына қарай анықталынады. Әсіресе, өсімдіктерді белсенді штамдарымен инокуляция жасаған кезде көптеген түйнектер негізгі тамырда орналасады, ал жанама тамырларында түйнектер аз орналасады [39, 40].
Л.М. Доросинскийдің айтуы бойынша белсенді және белсенді емес түйнекті бактерияларды сыртқы пішіндеріне қарап ажыратуға болады. Белсенді түйнектер ірірек, леггемоглабин пигменттеріне байланысты қызғылттау, құрамында көбірек азоты бар, ал белсенді емес түйнекті бактериялары ұсақ, түсі жасыл - сарғыштау, азотты аз сіңіреді немесе бұндай қасиеттері мүлдем жоқ болып келеді [39].
Түйнекті бактериялардың белсенді штамдары тезірек түйнек ұлпаларында бактероидтар түзеді. Тұрақталған деректер бойынша, өсімдік атмосфера азотын симбиозды таяқша тәрізді жасушалы жаңа бактериялармен көп мөлшерде сіңіре алады [41,42].
Өсімдік қауызданып гүлдеген кезінде бактериялды түрлердің белсенді қатысуымен атмосфера азотын сіңіру нәтижесінде түйнектер ұлғайып көп азотты сіңіреді [39].
P.S. Nutman-ның зерттеу мәліметтері бойынша, түйнекті бактериялардың негізіне қарай азотсіңіру белсенділігі жүріп қана қоймай, сонымен бірге бұл өсімдік ерекшеліктеріне де байланысты, яғни, кейбір штамдар сұрыпталған өсімдіктерде белсенді емес болса, ал келесі басқа бір өсімдікте олар белсенділік танытатындығын байқаған [43].
Сондықтан, түйнекті бактериялардың тиімді штамдарын таңдау, жауапкершілігі жоғары зерттеу деп айтсақ болады, бұл зерттеулер вегетациялық және дала тәжірибиесінде зерттеулер арқылы ғана жүзеге асырылады.
Зерттелетін ризобий штамдарының белсенділігін білу үшін, басқа зерттеушілер арқылы жанама көрсеткіштерде қаралды. Бұндай көрсеткіштер ферменттердің белсенділігін анықтау, әсіресе, дегидрагеназды, аминқышқылдарын, витаминдерді және сол сияқты басқа заттарды да синтездей алатын қабілетіне қарайды [44, 45]. Түйнекті бактериялар тек қана симбиозды азотсіңіруге қатысып қоймай, ары қарай өсу үрдісінде де қажетті қызмет атқарады, В.И. Сабельникова мен Н.И. Тарвидастың деректері бойынша олар ауксинді заттарды синтездейді [45,46] және цитокинді табиғат [47], бұршақ өсімдіктеріндегі табиғи индолды, цитокинді және фенолды өсудің табиғи метобализміне дұрыс әсер етеді. Түйнекті бактериялардың әсер етуінен өсудің эндогенді дұрыстау құрамының сандық құрамы өзгереді, индолилуксусты қышқылдың синтезі белсенді жүреді [48].
Инокуляцияланған бұршақ өсімдіктерінің потогендерге тұрақты жоғары механизмдері әлі анықталмаған, бірақ осы әсер үлкен практикалық маңызды [52]. Осыдан кейін, әдебиеттерге шолудың зерттеу көрсеткіштеріне қарасақ, бұршақ тұқымдас өсімдіктеріменен түйнекті бактериялар симбиозының тиімді дамуы үшін, соларға тән ортаның қолайлылығымен қатар, екі симбионттардың құрамының маңызына байланысты екендігін байқадық.
Жоңышқаның нитрагиназды белсенділігін анықтау үшін олардың өсуіне судың және тұзды ортаның әсерін зерттеген. Әр суғару егі ылғалды жоғарылатқан сайын нитрагиназды (ацетиленредуктазды) белсенділігі артқан, сонымен қатар судың минерализациясын жоғарылатқан сайын керісінше әсер байқалған. Түйнектер тұзды стресске сезімтал емес, бірақ ылғалдың жетіспеушілігіне өте сезімтал. Осыдан кейінггRhizobium meliloti-ның ылғалға қатынасы қызығушылық тудыруда [54].
Келтірілген деректер бойынша жоңышқа түйнекті бактериялары су басқан топырақтарда айлар бойы тіршілік ететіндігін байқаған. Жоңышқа кейінгі егіс алқаптарында Rhizobium meliloti популяциясы топырақта 1x104 млг болған [55].
Түйнекті бактериялармен бұршақ өсімдіктерінің қарым-қатынасына температуралық әсер, ең басты маңызды қызмет атқарады. Түйнекті бактериялардың әжептәуір белсенді азотсіңіруі белгілі бір температура деңгейінде жүреді. Бұл үрдістің энергиясы температура жоғарылағанда және төмендегенде күрт түсіп кетеді. М.М. Гукованың мәліметі бойынша, температураның әртүрлі жоғарылағанына қарағанда, қолайлы температураның төмендеуі азотсіңіру үрдісін аз тежейді [56].
Қолайлы температурада бұршақ өсімдіктерінің дамуында түйнектердің түйілуі және азотты сіңіруі сәйкес келмейді. Бастапқы және екінші тамырындағы түйнектердің пайда болу қабілетінің температурасы әртүрлі.
Табиғи жағдайдағы түйнектердің пайда болуын 00С температурадан бірнеше жоғары болғанда байқауға болады. Ал мұндай температурада азот сіңіру жүрмейді. Тек өте төмен температурада арктикалы симбиозды тіршілік ететін бұршақ өсімдіктері азотпен байланысуы мүмкін [57]. Негізінен бұл үрдіс 100 С температурада және одан да жоғары болғанда байқалады [58].
Дж. Пэйттің келтірілген деректері бойынша вика және жоңышқа өсімдіктерінің азотсіңіру үрдісі 240С температура шамасында жүреді [59]. Оптималды нүктенің жағдайы түрге және өсімдіктің әртүрлілігіне, сонымен қатар бактериялды дақылдардың ерекшеліктеріне қарай өзгереді [60, 61].
Температураның жоғары болуы симбиозды азотсіңіруге зиянды әсерін тигізетінін көптеген зерттеушілер өз еңбектерінде айтып өткен. Егер температура 300С температурадан жоғары болса түйнектерде леггемоглабиннің құрамы төмендейді және қара пигмент жиналады [62].
Температура жоғары болғанда өсімдіктің тамыр жүйесіндегі көміртегінің жетіспеушілігі, осыдан кейін олардың тыныс алуы күшейеді деген ұғым дұрыс емес. Осылай деп айтып көрсеткен Д.Д. Мейер және А.Ж. Андерсон, +300С температурадағы қоректік ортаға сахарозаны қосқанда симбиоздың тиімділігін жоғарылатпайтындығын зерттеген. Көптеген бұршақ өсімдіктерінің түрлері +300С температурада молекулярлы азотты өте баяу сіңіреді, ал олардың бактерия симбионттары бұл жағдайда белсенді дамиды. Мұндай жағдайда түйнектер түйіледі, бірақта азоттың жиналуы жүрмейді [63].
М. Вартиоваар алған нәтижесі бойынша, түйнекті бактериялардың температуралық әсерге экологиялық бейімделуін тұрақтаған. Оның тәжірибесінде беденің Щвеция және Финляндия топырағынан бөліп алған штамдарына қарағанда, Египет топырағынан бөлініп алынған түйнекті бактериялар штамдары, 6 - 130С температурада түйнек түйілуі және азот сіңіруі нашар болған. Ал 19 - 200С температурадан жоғары болғанда бұл штамдардың айырмашылықтары жоғала бастаған [64].
А.П. Петросян өз еңбегінде температура қатынасының экологиялық ауытқуларға түйнекті бактериялардың әр түрлі бола алатынын айтып өткен [65].
Жоғарыда айтылған мәліметтерге қарай, температура төмен болғанда (100С төмен) түйнектер пайда болады, бірақ олар азотты сіңірмейді. Сондықтан бұршақ өсімдіктерін ерте сепкен кезде оларды аз мөлшерлі азот тыңайтқышыменен тыңайту керек.
Түйнекті бактериялардың өмір сүргіштігіне және түйнектердің түйілуіне топырақ реакциясының зор әсері бар. Әртүрлі түрлердің және түйнекті бактериялар штамдарының рН амплитудасы әртүрлі. Мысалы беденің түйнекті бактериялары рН-тың төмен көрсеткіштеріне сезімтал, жоңышқаның түйнекті бактерияларына қарағанда. Бұл жерде микроағзалардың қоректік ортаға олардың қорегіне бейімделуін көріп отырмыз.
Э. Пярсимнің зерттеуіндегі алынған мәліметтердің деректеріне қарағанда, топырақтың қышқылдылығына байланысты түйнекті бактериялардың түрлерін екі түрге бөледі. Бірінші топтарға жататын бактерияларды, рН KCl 4,6-5,2 болғанда Vicia, Lathyrus, Trifolium және Lotus түйнектердің пайда болуы, екінші топқа рН KCl - 6,8-7,4 өсімдіктерге жұғатын Medicago, Ononis және Anthyllis жатады [66].
Бұршақ тұқымдас өсімдіктерінің түрлері мен сұрыптарында кездесетін азот байланыстарының рН-қа сезімталдылығы айтарлықтай төмен. Е.Г. Мульдер басқа авторлармен бірге мынадай қорытындыға келеді, симбиозды жүйенің рН қатынасы микросимбионттардың реакция дәрежесінің маңызына қарап анықталған. Демек, алынған нәтижелерге қарай отырып, рН төмен ортасы көрсеткіштеріне төзе алатын түйнекті бактериялар штамдарын бөліп алу олардың бұршақ дақылдарының қышқыл топырақта жақсы инокуляция жүруін қамтамасыз етеді. Осы бағыттағы бар көрсеткіштерге сүйене отырып, зерттеушілер өз еңбектерінен жақсы қорытынды шығатынына сенген [67].
Көптеген зерттеулер бойынша микробтардың антогонистік маңызды әсеріне топырақ жағдайында түйнекті бактериялардың инактивациялануы және өлуі жатады. Ал, кейбір микробиолог ғалымдардың мәліметтері бойынша, топырақ гетерогенді ортасында, белгілі бір аймақта микроағзалармен және олардың тіршіліктерінің өнімдері тежеледі, яғни антогонизмнің және антибиотикалық заттардың әсері нашарлап, ешқандай бір маңызды әсер ете алмайды [68].
Түйнекті бактериялардың фагына үлкен көңіл аударған жөн. Түйнекті бактериялардың басым фагтары әртүрлі Rhizobium melilotiтуысының түрлерін бейімдейтін қабілеті бар. Бірақта осылармен бірге түйнекті бактериялардың жеке штамдарына және түрлеріне бейімделген арнайы фагтарда кездеседі [69, 70].
Жиналған көптеген тәжірибелердің нәтижелері А.Д. Калниньштың мақалалары түйнекті бактериялардың фагтары, түйнекті бактериялары тіршілік ететін топырақтардың барлық жерінде кездеседі [71].
Осы айтылғандардың барлығы түйнекті бактериялардың фагтары, бұршақ өсімдіктердің өніміне кері әсерін тигізбейтіндігін зерттеген. Дегенмен, кейбір жағдайларда олардың кері әсерлері бар екендігін жоққа шығаруға болмайды. Сондықтан тәжірибедегі инокуляция кезінде белсенді, әсерлерге резистентті түйнекті бактериялар штамдарын қолданған дұрыс екендігін байқалған [72].
Осы жасалған әдебиеттерге шолуды қорытындыласақ, бұршақ өсімдіктері өсетін жердегі топырақ - климаттық жағдайдың әртүрлілігі, ортаның физика-химиялық әсерлері, топырақ микрофлорасының жилігімен құрамы және топырақ биотасы, аудандастырылған дақылдардың сұрыптарының ерекшеліктері, осы аталған әсерлердің жалпы кешендері жергілікті жердің тұрақты жағдайына бейімделген түйнекті бактериялардың штамдарын таңдауын талап етеді.
Батыс Еуропа елдері де осындай қатынастан қалыспайды. Бірақ олардың ауылшаруашылық дақылдары қажет ететін жалпы азоттың ішінде, синтетикалық азотты пайдалану 25-30% болады, осыған қарамастан өсімдіктердің қажет ететін азотпен қанағаттандыратын азотсіңіретін микроағзалардың атқаратын қызметі күшті.
Жоғарыда айтылған көрсеткіштерге қарап біз азот қорын басқа азот қорына қарама - қарсы қоюға болмайтындығын айтқымыз келеді. Біздің мақсатымыз - синтетикалық азотпенен оның өсуіменен қатар, кең көлемде арзан биологиялық азотты да пайдалануға болатындығын көрсеткіміз келеді. Сондықтан кейбір ғалымдардың, биологиялық азот байланысы минералды азот жетіспеген кезде ғана маңызды деген ойыменен келісуге болмайды. Қымбат техникалы азотты пайдаланудың қажеті не, егерде оның орнына тегін биологиялық азотты пайдалануға болатын болса.
Сонымен қатар, бәрімізге белгілі азоттан басқа да түйнекті бактериялардың көп түрі өсіретін затты синтездейді, яғни өсімдіктің өсуін күшейтеді, бұршақ өсімдіктеріне қажетті және агротехникалық көз қарасы жағынан немесе топырақты азот құрамы органикалық заттарменен және түйнекті бактериялардың симбиозын жақсартады.
Молекулярлы азотты бекіту қабілеті көптеген микроағзаларда кездеседі. Соңғы жылдардың жұмыстарының көрсетуінше микроб - азотсіңіретін топтардың көп екендігін білдік. Қазіргі кезде тұрақтап дәлелдеген бұл топқа түйнекті бактериялардан, азотобактерден және анаэробты азот сіңіретіндерден басқа, тағы бір қатар микроағзалар, оның ішіне микобактериялар жатады. Тағы да оларға кейбір термофильді бактериялар, көптеген микроскобты саңырауқұлақтар, пурпурлы бактериялар, көк - жасыл балдырлар жатады [35, 72].
Еркін өмір сүретін азотсіңіретіндермен және түйнекті бактериялардың топырақтағы азот баланысындағы атқаратын қызметін салыстырғанда түйнекті бактериялардың маңызы зор екендігі анықталған.
Новозыбковскийдің тәжірибе станциясының ғылыми мәліметтері бойынша, люпин көп мөлшерде азотты сіңіретін қабілеті бар, жер асты салмағындағы азоттың құрамы 1 га 400 кг дейін жетеді. Сонымен қатар тамырындағы азотты қосып санасақ, азотсіңімділігінің жалпы өнімділігі бір га 500 - 600 кг дейін жетеді [74].
Бұршақ дақылдары 1 га жерге жылына 68 кг азотты сіңіреді, АҚШ - та бұршақ дақылын сепкенде 14,8 млн.га, АҚШ - тың ауылшаруашылығы жылына 1 млн. т тегін азотты алады [75].
Молекулярлы азоттың сіңірілуінің табиғи үрдісі, жергілікті ішкі ортадағы түйнекті бактерияларының арқасында жүретін, олар арқылы яғни түйнекті бактериялардың белсенді штамдарынан сұрыпталған нитрагин препаратын қолдану арқылы күшейтуге болады. Көп жылдық нитрагинді зерттеулердің ғылыми - зерттеу ұйымдарының көрсетулерінше, нитрагинді қолданғаннан кейін өнімнің орташа қосымша өнімі 15% құрады. Осыдан кейін, биологиялық азот байланысының қосымша саны нитрагинді пайдаланғаннан кейінгі өнімнің өсуі арқылы 304,0 мың. т құрған. Осы жерден азоттың биологиялық сіңірілуі 2335 мың. т, немесе 11 млн. т күкірт қышқылды аммоний болады.
Келтірілген көрсеткіштер арқылы атмосфера азотының сіңірілу мөлшеріне қарай және басқа ғалымдардың көрсеткіштеріне қарай симбиозды азотсіңіру маңызының зор екендігін олардың жер шаруашылығындағы биологиялық азотының қажетті атқаратын қызметін айтуға болады.
Демек, түйнекті бактериялардың симбиозды азот сіңіруі оның температурасы өте жоғары немесе төмен болмай, орташа қолайлы болған жағдайда түйнекті бактериялардың симбиозды азот сіңіру үрдісі өз дәрежесінде жүретіндігінде күмән болмайды. Ал егерде түйнекті бактериялардың симбиозды азотсіңіру үрдісі кезінде температура кәдімгідей шамадан тыс жоғарылап кетсе бактериялардың вируленттілігі және ферменттердің белсенділігі, әсіресе дегидрагеназды, түйнекті бактериялар дақылдарының патогендерге төзе алатын қабілеттері едәуір төмендеуі мүмкін. Түйнекті бактериялардың азотсіңіру үрдісі 25-290С температурада өз дәрежесінде түзіледі, сондықтанда мүмкіндігінше осы жоғарыда көрсетілген температураның болғаны жөн. Дегенмен, температурамен қатар ылғалдылықтың әсері маңызды орын алады. Атап айтар болсақ, біз ғылыми жұмысымыздың келесі тарауында азот сіңіруші түйнекті бактериялардың негізінде жасалынған биологиялық препараттың маңызына тоқталдық.
Көптеген тәжірибиелердің нәтижелері бойынша, нитрагинмен микроэлементтерді бірге қолданған кезде олардың жоғары өнім беретіндігін анықтаған. Ең қажеттісі бор мен молибден. Топырақтағы молибденнің жетіспеуі бұршақ дақылының түйнектерінің түйілуіне, леггемоглабиннің синтезіне, сонымен қатар амин қышқылдарының нашарлауына әсерін тигізеді. Осыдан кейін өсімдіктің көмірсутектік айналымы нашарлайды, өнімі төмендейтінін Пейве басқа авторлармен бірге айтып өткен [79]. Мо қосқан кезде түйнекті бактериялардың көбеюінің күшейіп олардың бұршақ дақылының симбиозы жақсарады.
К.Г. Виноградова және А.А. Дробковтың зерттеулерінде, молибденді жоңышқа және беде де қолданғаннан кейін, түйнектердің түйілуі өте жақсы, өсімдіктің өсуі мен дамуы өте белсенді, азоттың құрамы жоғары болады [80, 81].
Н.Ф. Филиппова, И.Б. Малашинаның жүргізген көлемді жұмыс нәтижелеріне қарасақ, олардың деректермен тұрақтаған, молибден витаминнің В тобты биосинтезін күшейтеді. Сонымен қатар жоңышқа ризобиалді жүйесіндегі (түйнек) немесе өсімдіктің басқа мүшелеріде күшейеді [82].
Дегенмен кейбір жағдайда ғалымдардың айтуы бойынша, жоңышқа өсімдігіне кобальтты қолданғаннан кейінгі әсері өте жақсы жетістіктерге әкелген, яғни өнімнің өсуін, физиолого - биохимиялық үрдісінің күшеюін, симбиозды азотсіңіруін және азот айналымының ферменттік жүйесін тұрақтайды [83, 84, 85, 86].
Л.Т. Гиренконың Киев тәжірибе станциясында анықтағанындай, жоңышқа өсімдігіне Co, Zn және нитрагинді қолданғаннан кейін, астықтың өнімі 1,3 цга өсіп, бақылау - 22,7 құрды, протейннің жалпы жиымы өсіп, сапасы жақсарды. Ал Мо, В және нитрагинизация онша бір керемет өнім берген жоқ. Бұл жоғарыда айтқан авторлар топырақтың рН нейтралды екенін, бұл микроэлементтің жеткілікті екендігін көрсеткен [87, 88, 89].
Микротыңайтқыштар нитрагиннің тиімділігінде жоғары маңызды қызмет атқарады, әсіресе Мо, В, Ко, темір, мырыш осылардың ішінде бұршақ тұқымдастарының өнімділігін көтеретін микроэлементтерге Мо және В жатады. Молдавияның топырағы В элементіне өте бай. Оның орташа көрсеткіші ТМД елдерінде 10 мгкг құрады, ал, Молдавия топырағында 20 дан 140 мгкг дейінгі аралықта кездеседі. Сонымен бірге көптеген топырақтар суда еритін борға бай, сондықтан ризобиймен өсімдіктің сұранысы бұл элементпен табиғи қормен қанағаттандырылады. Біздің Республикамызда жалпы Мо құрамы 2,7 мгкг, бірақта жылжымалы түрлері өте нашар.
Сонымен біздің және шет елдерінің тәжірибелерінің көрсетуі бойынша ризобий негізіндегі жасалған биопрепараттарға Мо микроэлементін қосып қолдану - бұл мәселені шешудің бір жолы болып табылады. Яғни бұл ауыр металл Мо нитрагеназаның құрамына кіреді. [90].Жоғарыда айтылған көрсеткіштерге қарап біз азот қорын басқа азот қорына қарама-қарсы қоюға болмайтындығын айтқымыз келеді .Біздің мақсатымыз синтетикалық азотпен оның өсуімен қатар, кең көлемде арзан биологиялық азотты да пайдалануға болатындығын да көрсеткіміз келеді. Сондықтан кейбір ғалымдардың, биологиялық азот байланысы минералды азот жетіспеген кезде ғана маңызды деген оймен келісуге болмайды.Қымбат техникалық азотты пайдаланудың қажеті не, егер оның орнына тегін биологиялық азотты пайдалануға болатын болса.
2 ЗЕРТТЕУ МАТЕРИАЛДАРЫ МЕН ӘДІСТЕРІ
2.1 Зерттеу объектілері
Бұл жұмыста жоңышқаның Қызылорданың Түркістандық сұрыпынан алынған Rhizobium meliloti штамының түйнекті бактерияларына жұмыс жасалды.
Егістік жоңышқа - Medicogo Sativa қолдану.
Жоңышқа - өте бағалы және әлемде кең таралған жемдік дақыл. Әр түрлі жерде қолданады; жайылым, жасыл жем, пішені пішендеме, ұн. Жерді суландыру жағдайында 8-10 рет шөп шабылғанда, 80-120 т жасыл өнім немесе 1гектардан 20-40т пішен береді. Тұқымдарының өнімділігі 0,2-1,4т құрайды.
Бұл өсімдік жоғары жемдік қасиеттерімен ерекшеленеді. Оның жасыл массасының құрамы: 8-22% протейннен, 2,8-4,0% майдан, 23-33% клетчаткадан, фосфордан 0,24%, кальцийдан 1,49% және жеткілікті мөлшерде витаминдер тұрады. Жоңышқа пішенінің 2,2 кг 1 бірлік жемді құрады. Қоректік затты сіңіруі 70-80% құрайды. Жоңышқа топырақты азотпен байытып оның өнімділігін жоғарылатады және ұсақ берік құрылымын жасауға ықпал етеді. Жоңышқа 2-3 жыл аралығында 40-60т қида болатын азоттың мөлшерін жинайды. Ол мақтаның, дәнді дақылдардың және басқа дақылдармен салыстырғанда жақсы алғы зат болып табылады. Жоңышқаның әсері бірнеше жылда байқалады. Қалың көп өскенде егістік алқабын арамшөптерден тазалауға ықпал етеді.
Шығу тегі. Жоңышқа бұл ежелгі дақылдардың бірі. Жоңышқа орталық Азиядан шыққан.
Таралуы. Қазіргі таңда 5 континентті 80-нен астам елде 35 мил гектардан таралған. Оны барлық субтропикалық аймақтарда өсіреді. АҚШ, Аргентина, Индия және Батыс Еуропа елдерінде кең көлемде өсіреді.
Өсімдіктің сипаттамасы. Жоңышқа негізгі тамырлы, тамырының ұзындығы 50-170см тамыр жүйесі цилиндір тәрізді негізгі тамыр, қосалқы тамырлары жақсы дамыған. 1 ші жылы тамырлары 2-3 м, одан кейінгі жылдары 10-20 м теріңдікте енеді, бірақ олардың негізгі массасы ( 60-80% ) топырақтың 40см тереңдігінде орналасады. Тамырларында түйнек бактериялары дамиды, олар ауаның азотын сіңіреді. Қолайлы жағдайда 3 жылдық жоңышқа 1ге дан 300 кг азот жинайды.
Сабақтары тамырланған, жапырақтары жақсы дамыған (50% шамасы ) бұтақталғанда 2-ден 300-ге дейін сабағы болады.
Жапырақтары үшеулік, жапырақшаларының ұзындығы 1-2,5см және ені 0,3-1,5см.
Гүлдері - қарқындылығы әр түрлі көк түс.
Бұршақтары көп тұқымды, спиральды бұралған (1,5тен - 5айналымға дейін).
Тұқымдары бүйрек немесе үрме бұршақ тәрізді, жасыл немесе қошқыл түсті сары тұқымның массасы -1,3-2,7г құрайды.
Биологиялық ерекшеліктері. Жоңышқа жылу және жарық сүйгіш өсімдік, тұқымдары жақсы өсу үшін қолайлы температура 18Co - 23Сo жақсы өсіп дамиды. Жоғарғы температура көрсеткішіне (37-42оС) шыдамды. Суыққа төзімді кейбір Жерорта ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz