Анотація до роботи:

Надкернична О.В. Особливлсті взаємодії мікро- і макросимбіонтів в системі діазотрофи - небобова рослина. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора біологічних наук за спеціальністю 03.00.16 - екологія. - Інститут агроекології та біотехнології УААН, Київ, 2004.

Дисертація присвячена висвітленню особливостей взаємодії мікро- і макроорганізмів в асоціативній системі діазотрофи - небобова рослина. Визначено структуру асоціативного азотфіксуючого комплексу мікроорганізмів кореневої зони небобових сільськогосподарських культур та їх здатність до фіксації молекулярного азоту в залежності від природних умов, особливостей росту і розвитку рослин.

Показана роль генотипу рослин у формуванні і активному функціонуванні азотфіксуючого комплексу: ризосферні діазотрофи - рослина.

Встановлено принципову можливість утворення специфічних симбіозів діазотрофів з небобовими рослинами.

Отримано новий високоефективний і технологічний штам азотфіксуючих бактерій і на його основі створено препарат. Визначено умови ефективного застосування біопрепарату для активізації процесу фіксації атмосферного азоту в кореневій зоні небобових рослин, підвищення продуктивності рослин, поліпшення якості одержаної продукції за одночасного збереження довкілля від надмірного забруднення.

1. Теоретичні положення і результати, висвітлені в дисертаційній роботі, дозволили розкрити особливості взаємодії мікро- і макросимбіонтів в залежності від видів небобових рослин і мікроорганізмів, вперше науково обгрунтувати і експериментально довести можливість утворення специфічних симбіозів діазотрофів з небобовими рослинами, показати шляхи посилення процесу фіксації молекулярного азоту у небобових рослин за рахунок підвищення азотфіксуючого потенціалу асоціативної системи діазотрофи - рослина та науково-прикладні аспекти використання селекціонованих штамів діазотрофів, здатних суттєво активізувати процес фіксації атмосферного азоту в кореневій зоні рослин, підвищувати їх продуктивність, поліпшувати якість одержаної продукції за одночасного збереження довкілля.

2. Встановлено, що озиме жито характеризується високою активністю асоціативної азотфіксації. В кореневій зоні цієї культури створюються сприятливі умови для розвитку різних таксономічних та еколого-трофічних груп діазотрофів. Найбільш поширеними і численними є гетеротрофні аеробні бактерії родів Azotobacter, Agrobacterium, Bacillus, Enterobacter, Pseudomonas. Анаеробні гетеротрофи представлені родом Clostridium.

3. Селекціоновано новий високоефективний штам азотфіксуючих бактерій Azospirillum brasilense 18-2. Встановлено, що інтродукована в кореневу зону озимого жита культура A. brasilense 18-2 здатна не тільки приживатися в ризосферному грунті і ризоплані, але й активно колонізувати гістосферу рослин, забезпечуючи формування активної асоціативної системи азоспірила - рослина, при цьому активність фіксації молекулярного азоту підсилюється в 1,2-13,0 разів, в залежності від сорту озимого жита і екологічних факторів, урожай зерна збільшується на 5,1-12,8 ц/га (10,2-37,4%), сумарна кількість амінокислот зростає на 38,9-40%.

4. Скринінг сортів озимого жита за здатністю до асоціативної азотфіксації показав, що існує широкий спектр мінливості, виявлено 14-кратні розбіжності між сортами. Показано, що поряд з міжсортовою має місце внутрішньосортова мінливість озимого жита за здатністю до асоціативної азотфіксації, яка обумовлена як генетичною неоднорідністю сортів, так і впливом навколишнього середовища на виявлення nis-ознаки. Визначено коефіцієнт успадкування здатності до асоціативної азотфіксації (h² = 0,2986), який свідчить, що тільки близько 30% рослин озимого жита успадковують у потомстві підвищену здатність до асоціативної азотфіксації.

5. Вперше з'ясовано природу біологічного явища - спонтанного утворення бульбочок на рослинах шовковиці, які характеризуються високою азотфіксуючою активністю, що дозволило показати принципову можливість індукування утворення бульбочок на небобових рослинах з використанням біологічних факторів нодуляції. Встановлено, що відповідальними за процес нодуляції у шовковиці є діазотрофи родів Azospirillum і Agrobacterium.

6. Одержано новий консорціум агробактерій, для підвищення продуктивності шовковиці, застосування даного консорціуму сприяє зростанню листової маси шовковиці на 14,6-67,9% в залежності від сорту.

7. Вперше на рослинах моркви під впливом бактерій роду Azospirillum було штучно спричинено утворення бульбочок, що слугували місцем локалізації бактерій і характеризувалися значною нітрогеназною активністю, яка в 2,2-20,8 раза переважала цей показник в контрольному варіанті.

8. Дослідженнями бульбочок, що утворилися на коренях моркви під впливом інтродукованих бактерій роду Azospirillum, встановлено наявність симбіотичних відносин між зазначеними діазотрофами і рослинами моркви.

9. Створено новий препарат діазобактерин на основі високоактивного і технологічного штаму асоціативних азотфіксуючих бактерій Azospirillum brasilense 18-2. Показана висока ефективність застосування новоствореного препарату діазобактерину як засобу поліпшення азотного живлення рослин озимого жита, та підвищення урожайності культури. Так, у варіантах з діазобактерином активність процесу фіксації молекулярного азоту в кореневій зоні рослин збільшилась в 3,4-5,0 раза, урожай зерна - на 2,3-7,1 ц/га (9,6-24,6%).

10. Встановлено, що використання діазобактерину можна поєднувати з такими малотоксичними для азоспірил фунгіцидами-протруйниками насіння як фундазол і вітавакс, подвоївши при цьому дозу препарату, а також з ретардантом кампазаном. Показано, що поєднане використання фунгіцидів байтан, байлетон і фітолавін для протруєння насіння і діазобактерину для інокуляції є недопустимим із-за токсичної дії протруйників на біоагенти препарату.

Публікації автора:

Статті у наукових виданнях

1. Надкерничная Е.В., Надкерничный С.П., Колибаба В.В. Изучение нитрогеназной активности и динамики образования клубеньков люпина в лабораторной модели //Бюллетень Всесоюзного НИИ с.-х. микробиологии. - 1986. - №43. - С.34-37. (Планування дослідів, обговорення результатів, текст статті).

2. Надкерничная Е.В. Влияние некоторых фитотоксинов грибного происхождения на азотфиксирующую активность клубеньков люпина //Микробиол. журн. - 1986. - Т.48, №1. - С.21-24.

3. Надкерничная Е.В., Колибаба В.В., Мамчур А.Е., Зарицкий Н.М. Влияние фитотоксического гликолипида на нитрогеназную активность и ультраструктуру клубеньков люпина // Микробиол. журн. - 1986. - Т.48, №4. - С.8-15. (Планування дослідів, проведення досліджень, обговорення результатів, формування висновків, текст статті).

4. Надкерничная Е.В., Мамчур А.Е., Лохова В.И. Образование клубеньков на корнях моркови, инокулированной азоспириллами // Микробиол. журн. - 1989. - Т.51, №5. - С.11-16. (Планування дослідів, проведення досліджень, обговорення результатів, формування висновків, текст статті).

5. Мальцева Н.Н., Волкогон В.В., Надкерничная Е.В., Лохова В.И., Лемешко С.В. Азотфиксирующая активность азоспирилл в ассоциации с растениями некоторых видов злаковых культур //Труды Всесоюзного НИИ с.-х. микробиологии. - 1991. - Т.61. - С.66-73. (Проведення досліджень, обговорення результатів, формування висновків).

6. Мальцева Н.Н., Надкерничная Е.В., Волкогон В.В., Ушакова М.А. Активность азотфиксации и азотфиксирующие микроорганизмы ризосферы озимой ржи //Микробиол. журн. - 1992. - Т.54, №6. - С.10-16. (Планування дослідів, проведення досліджень, обговорення результатів, формування висновків).

7. Надкерничная Е.В., Ушакова М.А., Майстер А.А., Волынчук Н.К. Эффективность предпосевной обработки семян озимой ржи азотфиксирующими бактериями //Вісник аграрної науки. - 1994. - №8. - С.93-98. (Планування дослідів, проведення досліджень, обговорення результатів, формування висновків, текст статті).

8. Скорик В.В., Надкернична О.В., Сальник В.П. Вивчення генетичної детермінації ознаки азотфіксуючої активності в кореневій зоні озимого жита //Цитология и генетика. - 1994. -Т.28, №6. - С.61-65. (Планування дослідів, проведення досліджень, обговорення результатів, формування висновків).

9. Мальцева Н.Н., Надкерничная Е.В., Канивец Н.А., Любинецкий Н.Н., Бакун А.И., Майстер А.А., Волынчук А.К. Биологическая фиксация молекулярного азота в ризосфере озимой ржи при внесении азотных удобрений //Физиология и биохимия культурных растений. - 1994. - Т.26, №3. - С.288-293. (Планування дослідів, проведення досліджень, обговорення результатів, формування висновків).

10. Мальцева Н.Н., Волкогон В.В., Надкерничная Е.В. Азотфиксирующие ассоциации азоспирилл и некоторых видов злаковых культур //Мікробіол. журн. - 1995. - Т.57, №1. - С.24-31. (Планування дослідів, проведення досліджень, обговорення результатів, формування висновків).

11. Пилипенко Б.Ф., Мальцева Н.Н., Надкерничная Е.В., Сальник В.П. Азотфиксирующие клубеньки на корнях шелковицы // Микробиол. журн. - 1996. - Т.58, №5. - С.93-95. (Проведення досліджень, формування висновків).

12. Надкерничная Е.В., Ушакова М.А., Скорик В.В. Способность к азотфиксации бактерий рода Pseudomonas и их использование для повышения урожайности озимой ржи //Бюл. Института с.-х. микробиологии. - 1997. - №1. - С.20-22. (Планування дослідів, проведення досліджень, обговорення результатів, формування висновків, текст статті).

13. Патика В.П., Надкернична О.В., Скорик В.В., Сень О.В. Кореляційні зв'язки між рівнем асоціативної азотфіксації і селекційними ознаками озимого жита //Збірник наукових праць Інституту землеробства УААН. - К.: Нора Прінт - 1999. - Вип.1-2. - С.144-150. (Планування дослідів, проведення досліджень, обговорення результатів, формування висновків, текст статті).

14. Надкерничний С.П., Надкернична О.В. Бактерії Azospirillum brasilense як фактор підвищення імунітету рослин до збудників кореневих гнилей //Бюл. Інституту с.-г. мікробіології. - 1999. - №4. - С.14-17. (Планування дослідів, проведення досліджень, формування висновків).

15. Надкернична О.В. Використання азотфіксуючих бактерій Azospirillum brasilense для поліпшення якості зерна озимого жита // Бюл. Інституту с.-г. мікробіології. - 2000 - №8. - С.18-20.

16. Патика В.П., Надкернична О.В., Толкачов М.З., Скорик В.В. Азотфіксуючий потенціал сільськогосподарських рослин і його використання в селекції //Вісник аграрної науки. - 2000. - №2. - С.43-46. (Планування дослідів, проведення досліджень, обговорення результатів, формування висновків, текст статті).

17. Надкерничная Е.В., Майстер А.А. Эффективность бактериального препарата диазобактерина на загрязнённой радионуклидами дерново-подзолистой почве при внесении различных доз минеральных удобрений и пестицидов //Агроекологічний журнал. - 2001. - №1. - С.38-40. (Планування дослідів, проведення досліджень, обговорення результатів, формування висновків, текст статті).

18. Надкерничная Е.В., Ковалевская Т.М. Влияние свободноживущих азотфиксирующих бактерий на формирование и функционирование бобово-ризобиального симбиоза у некоторых сельскохозяйственных культур //Физиология и биохимия культурных растений. - 2001. - Т.33., №4. - С.355-362. (Планування дослідів, проведення досліджень, обговорення результатів, формування висновків, текст статті).

19. Надкернична О.В. Азотфіксувальні бульбочки на коренях моркви при інокуляції її азоспірилами //Вісник Одеського національного університету. - 2001. - Т.6, №4. - С.216-219.

20. Булатова Ю.О., Надкернична О.В., Ушакова М.А., Олексійченко Н.О. Вплив азотфіксуючих бактерій на біометричні показники сіянців і гібридних насаджень шовковиці //Агроекологічний журнал. - 2003. - №1. - С.57-59. (Планування дослідів, обговорення результатів, формування висновків, текст статті).

21. Надкернична О.В. Здатність діазотрофів до формування асоціативних систем з рослинами озимого жита // Агроекологічний журнал. - 2003. - №3. - С.17-20.

22. Надкернична О.В., Ушакова М.А., Олексійченко Н.О., Бабаєва Г.І., Пилипенко Б.Ф. Ефективне бактеріальне добриво для шовковиці //Аграрна наука - виробництву. - Українська академія аграрних наук. - 2003. - Вип. 3. - С.6. (Планування дослідів, проведення досліджень).

23. Надкернична О.В. Штучне бульбочкоутворення на рослинах моркви //Вісник аграрної науки. - 2003. - №10. - С.15.

24. Надкернична О.В. Генетичний поліморфізм озимого жита за здатністю до асоціативної азотфіксації //Агроекологічний журнал. - 2003. - №4. - С.62-65.

25. Надкернична О.В. Азотфіксуючі бактерії бульбочок, що утворилися на коренях шовковиці //Наукові записки Тернопільського державного педагогічного університету ім. Володимира Гнатюка. Серія: біологія. - 2003, №3 (22). - С.71-74.

Патенти

26. Пат. 40549 Україна, МКИ A01C1/00 C05F11/08. Спосіб передпосівної обробки насіння озимого жита О.В. Надкернична, В.І. Лохова (Україна). Заявл. 02.01.1990; Опубл. 16.07.2001, Бюл. №6. (Планування дослідів, проведення досліджень, аналіз одержаних результатів, формула винаходу, текст винаходу).

27. Пат. 40542 Україна, МКИ C05F11/08 C12N1/20. Штам бактерій Azospirillum brasilense для виробництва бактеріального добрива під гречку. В.І. Лохова, О.В. Надкернична (Україна). Заявл. 02.11.1987; Опубл. 16.07.2001, Бюл. №6. (Планування дослідів, проведення досліджень, аналіз одержаних результатів, формула винаходу, текст винаходу).

28. Пат. 48836 А Україна, МКИ С12N1/20. Консорціум штамів агробактерій для виготовлення бактеріального добрива під шовковицю. О.В. Надкернична, М.А. Ушакова, Н.О. Олексійченко, Г.І. Бабаєва, Б.Ф. Пилипенко (Україна). Заявл. 19.12.2001; Опубл. 15.08.2002, Бюл. №8. (Планування дослідів, проведення досліджень, аналіз одержаних результатів, формула винаходу, текст винаходу).

29. Пат. 48835 А Україна, МКИ A01G29/00. Спосіб підвищення урожайності листової маси шовковиці. О.В. Надкернична, Н.О. Олексійченко, М.А. Ушакова, Ю.О. Булатова (Україна). Заявл. 19.12.2001; Опубл. 15.08.2002, Бюл. №8. (Планування дослідів, проведення досліджень, аналіз одержаних результатів, формула винаходу, текст винаходу).

Матеріали наукових конференцій

30. Надкерничная Е.В., Ковтун В.А. Нитрогеназная активность Rhizobium meliloti в условиях симбиоза при возделывании люцерны на семена //Микробиологические процессы в почвах и урожайность сельскохозяйственных культур (Материалы к секции республ. конф. "Пути повышения эффективности факторов интенсификации сельскохозяйственного производства"). - Вильнюс. - 1986. - С.261-263. (Планування дослідів, проведення досліджень, текст).

31. Надкерничная Е.В., Колибаба В.В., Мамчур А.Е., Зарицкий Н.М. Ультраструктура клубеньков люпина после воздействия фитотоксического гликолипида //V всесоюз. биохимический съезд (Тезисы стендовых сообщений). - Том 3. - М.: "Наука". - 1986. - С.217-218. (Планування дослідів, проведення досліджень, текст).

32. Надкерничная Е.В., Ушакова М.А., Сальник В.П. Способность различных видов и штаммов азоспирилл образовывать азотфиксирующие клубеньки на корнях моркови //Мікробіол. журн. - 1994. - Т.56, №2. - С.85. (Планування дослідів, проведення досліджень, текст).

33. Maltseva N.N., Nadkernichnaya E.V., Kanivets N.A. Associations of nitrogen-fixing bacteria with winter rye //Nitrogen fixation: fundamentals and applications (Proceedings of the 10-th international congress on nitrogen fixation, St. Petersburg, Russia, May 28 - June 3, 1995). - Kluwer Academic Publishers, Dordrecht-Boston-London. - 1995. - P.769. (Планування дослідів, проведення досліджень).

34. Мальцева Н.Н., Надкерничная Е.В., Канивец Н.А. Ассоциация азотфиксирующих бактерий с озимой рожью //9-й Баховский коллоквиум по азотфиксации. Тезисы докл. - ОНТИ ПНЦ РАН, Пущино. - 1995. - С.77. (Планування дослідів, проведення досліджень).

35. Maltseva N.N., Nadkernichnaya E.V., Kanivets N.A., Ushakova M.A. Study of biological nitrogen entering in winter rye by nitrogen-fixing bacteria inoculation //International workshop on associative interactions of nitrogen-fixing bacteria with plants. Saratov, Russia, June 5-8, 1995 (Book of abstracts). - Saratov, Russia. - 1995. - P.48. (Планування дослідів, проведення досліджень).

36. Патыка В.Ф., Надкерничная Е.В., Скорик В.В. Роль генетических факторов в явлении ассоциативной азотфиксации //Використання сучасних молекулярно-генетичних і біотехнологічних розробок у генетико-селекційних дослідженнях (Збірник матеріалів II Міжнар. конф., м. Одеса). - Київ: Аграрна наука. - 1998. - С.41-42. (Планування дослідів, проведення досліджень, текст).

37. Надкернична О.В., Скорик В.В., Патика В.П. Вплив генетичних факторів на асоціативну азотфіксацію озимого жита //Сталий розвиток агроекологічних систем в умовах обмеженого ресурсного забезпечення (Матеріли наук.-метод. конференції). - К. - 1998. - С.122-123. (Планування дослідів, проведення досліджень, текст).

38. Надкерничная Е.В., Скорик В.В., Патыка В.Ф. Азотфиксирующий потенциал небобовых растений и его использование в селекции //Материалы 7-й международной научно-практической конференции "Нетрадиционное растениеводство, экология и здоровье". - Симферополь. - 1998. - С.579-580. (Планування дослідів, проведення досліджень, текст).

39. Patyka V.F., Nadkernichnaya E.V., Tolkachev N.Z. Nitrogen fixing potential of winter rye and soybean and its using in selection //New approaches and techniques in breeding sustainable fodder crops and amenity grasses (Proceedings of 22-nd Eucarpia fodder crops and amenity grasses section meeting, October 17-21 1999 St. Petersburg Russia). - Санкт-Петербург: Вира. - 1999. - С.168-169. (Планування дослідів, проведення досліджень, текст).

40. Ковалевская Т.М., Надкерничная Е.В., Козар С.Ф., Бардаков А.Г. Эффективность симбиоза Bradyrhizobium sp. (Lupinus) с люпином жёлтым в условиях жесткого инфекционного фона //Состояние и перспективы развития люпиносеяния в XXI веке (Тез. докл. Междунар. науч.-практ. конф. (ВНИИ люпина, 17-19 июля 2001г.). - Брянск. - 2001. - С.53-56. (Планування дослідів, проведення досліджень, текст).

41. Патыка В.Ф., Надкерничная Е.В. Генетическая детерминация признака ассоциативной азотфиксации //Сельскохозяйственная микробиология в XIX-XXI веках (Тезисы всерос. конф. 14-19 июня 2001г.). - Санкт-Петербург. - 2001. - С.67-68. (Планування дослідів, проведення досліджень, текст).

42. Надкерничная Е.В., Ушакова М.А., Алексейченко Н.А. Азотфиксирующие бактерии рода Azospirillum, выделенные из клубеньков на корнях шелковицы //Микробиология и биотехнология XXI столетия (Материалы международ. конф.). - Минск. - 2002. - С.57-59. (Планування дослідів, проведення досліджень, текст).

43. Надкернична О.В. Інтродукція діазотрофів в грунт - перспективний шлях підвищення продуктивності агробіоценозів //Матеріали міжнарод. наукової конф. "Сталий розвиток агроекосистем". - Вінниця. - 2002. - С.110-112.

Методичні рекомендації, в розробці і підготовці яких автор брав безпосередню участь

44. Патика В.П., Толкачов М.З., Шерстобоєва О.В., Колмаз Ю.Т., Шерстобоєв М.К., Бутвіна О.Ю., Князєв О.В., Чайковська Л.О., Волкогон В.В., Канівець В.І., Токмакова Л.М., Надкернична О.В. та ін. Рекомендації по ефективному застосуванню біопрепаратів азотфіксуючих та фосформобілізуючих бактерій в сучасному ресурсозберігаючому землеробстві /Міністерство агропромислового комплексу України. Українська академія аграрних наук. - К. - 1997. - 19с. (Планування дослідів, проведення досліджень).

45. Патика В.П., Шерстобоєва О.В., Шерстобоєв М.К., Волкогон В.В., Надкерничний С.П., Мельничук Т.М., Канівець В.І., Токмакова Л.М., Близнюк Н.М., Надкернична О.В. та ін. Рекомендації по ефективному застосуванню мікробіологічних препаратів у сучасному ресурсозберігаючому землеробстві /Міністерство агропромислового комплексу України. Українська академія аграрних наук. Інститут сільськогосподарської мікробіології УААН. - Чернігів. - 1999. - 22с. (Планування дослідів, проведення досліджень).

46. Патика В.П., Панченко Г.М., Зарицький М.М., Надкернична О.В., Волкогон В.В. та ін. Сільськогосподарська мікробіологія - на допомогу аграрному виробництву. Збірник наукових розробок /Інститут сільськогосподарської мікробіології УААН. Чернігів. - 2001. - 59с. (Планування дослідів, проведення досліджень, текст).