Search for ecological methods to enlarge symbiotic nitrogen fixation efficiency by pea (Pisum sativum L.)

Conducted till now studies on symbiosis of papilionaceous plants and rhizobia discovered the genetic background of this phenomenon and allowed to identify numerous plant and bacteria metabolites involved in the process of starting of symbiosis and development of nodules. One of this compounds are flavonoids, recognised as signal particles participating in information exchange between a bacteria and a plant, affecting among others nodules formation on papilionaceous plants. These compounds are often submitted to processes which decrease their concentration on the way from a producer to a destined organism, they diffuse or break-up in the soil solution and are degraded by soil microorganisms. It can be then assumed that their insufficient amount is a cause of low efficient symbiosis, what considerably limits plant supply with nitrogen and decreases their yielding. An effect of use of flavonoid extract obtained from germinating seeds on ontogenesis, forming of physiological growth indexes and yielding of pea was evaluated in these studies. Application of a flavonoid preparation increased, among others, the number and weight of nodules and activity of nitrogenase, what in a consequence led to production of greater mass of vegetative and generative organs by pea plants.

Prowadzone dotychczas badania nad symbiozą roślin motylkowatych i rizobiów odkryły podłoże genetyczne tego zjawiska i pozwoliły na zidentyfikowanie licznych metabolitów roślinnych i bakteryjnych zaangażowanych w proces nawiązania symbiozy i rozwój brodawek korzeniowych. Jednym z takich związków sa flawonoidy, uznawane za cząstki sygnalne uczestniczące w wymianie informacji pomiędzy bakterią i rośliną, wpływające między innymi na powstawanie brodawek korzeniowych na roślinach motylkowatych. Związki te często podlegają procesom powodującym zmniejszenie ich stężenia na drodze od producenta do organizmu docelowego, dyfundują lub rozpadają się w roztworze glebowym oraz są degradowane przez mikroorganizmy glebowe. Można zatem przypuszczać, że niedostateczna ich ilość jest przyczyną mało wydajnej symbiozy, co znacznie ogranicza zaopatrzenie roślin w azot i zmniejsza ich plonowanie. W badaniach określano wpływ stosowania wyciągu flawonoidowego z kiełkujących nasion na ontogenezę, kształtowanie fizjologicznych wskaźników wzrostu oraz plonowanie grochu siewnego. Zastosowanie preparatu flawonoidowego zwiększyło między innymi liczbę i masę brodawek korzeniowych oraz aktywność nitrogenazy, co w konsekwencji prowadziło do wytwarzania większej masy organów wegetatywnych i generatywnych przez rośliny grochu siewnego.