БИОЛОГИЯ Том 2 - руководство по общей биологии - 2004

12. МИКРОБИОЛОГИЯ И БИОТЕХНОЛОГИЯ

12.13. Сельское хозяйство

12.13.3. Азотфиксация

Культуры семейства бобовых (Papilionaceae), включающие горох, бобы, клевер и люцерну, на протяжении многих веков использовались в системах севооборота, потому что их корни обогащают почву азотом. В XIX в. было установлено, что характерные наросты на корнях этих растений (корневые клубеньки) содержат бактерии, которые могут усваивать азот из воздуха и превращать его в нитрат. Этот процесс более детально описан в разд, 10.4.1. Бактерии представляют собой различные штаммы Rhizobium (рис. 12.22). Отдельные штаммы специфически заражают разные виды бобовых. Обычно бактерии инфицируют корни, поскольку в природе бобовые растут в тех же местах, где обитают Rhizobium. Однако, если нужно вырастить семена в тех местах, где бактерий может не быть, например если семена предназначены для экспорта, разработан метод «заражения» семян бактериями. Культуры нужного штамма Rhizobium выращивают в ферментерах и затем вносят в подходящую среду, обычно в стерильный торф. Торф можно добавлять в почву при посеве семян, например в борозду. В местах, где культура выращивается регулярно, зараженные семена не требуются, поскольку Rhizobium сохраняется в почве в течение многих лет, используя простые органические вещества, а также аммоний или нитраты в качестве источника азота. Бактерии фиксируют азот только на корнях растений.

Примером экспорта семян является вывоз клевера в Австралию, соевых бобов — в Северную Америку, люцерны — в Европу. При использовании этих культур в севообороте снижается необходимость в промышленно производимых азотных удобрениях, что делает описанную методику еще более привлекательной (см. разд. 10.8.2).

Рис. 12.22. Влияние заражения бактериями Rhizobium на проростки гороха. Корни проростков гороха (аква) находятся в стерильных условиях в колбе со средой, содержащей минеральные соли без какого-либо источника азота. В итоге растение плохо растет и желтеет. Корни таких же проростков (справа) заражены бактериями Rhizobium, которые превращают атмосферный азот в соединения, усваиваемые растениями. Растение выглядит здоровым и не проявляет признаков, свидетельствующих о дефиците азота.