The investigation is focused on the elucidation of symbiotic effectiveness mechanisms of arbuscular mycorrhiza (AM) which is one of the most widespread symbiosis, developed between Glomeromycota fungi and 92 % of land plants. The role of auxin in regulation of plant development with AM fungi symbiosis might be considered as one of such mechanisms, since this plant hormone plays a key role in root development and accelerates spore germination, intensifies the infection process and subsequent growth of the hyphae after exogenous addition. This study is aimed to identify for the first time the dynamics of endogenous indole acetic acid (IAA) concentration in roots and leaves of strongly mycotrophic black medick line (Medicago lupulina) under conditions of lowphosphorus available for plants nutrition in the soil. Analyses were carried out in the course of plant development. On day 14 after sowing (DAS), at the stage of the first true leaf development, we observed primary infection, the formation of the first arbuscules (a, %) and vesicles in roots, and the beginning of lateral root formation and primary growth response to mycorrhization manifested in the development of above-ground plant parts. On DAS 21 (the second leaf stage) there was a significant growth response to mycorrhization and arbuscule development in roots. On DAS 35, at shooting stage, the arbuscule development and active development of vesicles in roots occurred. Finally, on DAS 50 (at flowering start) the vesicles development was more active. Analysis of mycorrhization level showed that arbuscules played a key role in the formation of effective symbiosis in black medick at the stages of the first and second leaf, and the a/(100 %  a) value increased to 8.0±0.7 and 18.5±1.3, respectively. At later stages of shooting and flowering, their role diminished as compared to the mycelium development in the roots. The efficiency of the inoculation with AM Rhizophagus irregularis symbiotic fungi tested by weight of aboveground parts significantly increased starting with the phase of the second leaf, and remained high until the end of the experiment (above 120 %). At the same time, the weight response was absent in roots until the phase of flowering. A 2.2-fold increase in IAA level in roots at the phase of the first leaf, i.e. at the earliest stages of AM symbiosis establishing, led to inhibition of the root growth. On the other hand, the 1.8-fold increase in endogenous IAA in leaves at the second leaf phase was preceded by the elevation of AM efficiency by weight for aboveground parts, and, therefore, a shift in IAA concentration significantly intensified development of the aboveground parts at the shooting and flowering.

Показаны основные этапы развития арбускулярной микоризы (АМ) люцерны хмелевидной Medicago lupulina с грибом Glomus intraradices. Исследование проведено методами световой и трансмиссионной электронной микроскопии. Начало микоризации зафиксировано на 7-е сутки развития растения. Дальнейшее развитие приводит к формированию арум типа АМ. Корни люцерны на 88-е сутки от высадки проростков (в фазу плодоношения) характеризуются развитием мощного мицелия, сопоставимого по толщине с сосудами центрального цилиндра, развитием арбускул, а также развитием везикул до фазы внутрикорневых спор. Мицелий, арбускулы и везикулы формируются в непосредственной близости от зоны деления кончика корня, что может свидетельствовать об активном развитии гриба в корнях растения. В корне люцерны идентифицированы все фазы развития и размножения гриба, включая внутрикорневые споры (в межклетниках коры корня), что указывает на активное использование микосимбионтом питательных субстратов растения-хозяина. Описано присутствие (развитие) растительной цитоплазмы вокруг молодых ветвей арбускул, не характерное для внутрикорневых гиф гриба. Наличие активного симбиоза подтверждается усилением накопления фосфора в тканях M. lupulina при наличии микобионта (G. intraradices) в условиях низкого уровня фосфора в почве. В связи с этим данную сортопопуляцию люцерны хмелевидной можно характеризовать как экологически облигатно микотрофное растение в условиях низкого уровня доступного фосфора в почве. Выявлены особенности развития АМ у сильно микотрофной люцерны хмелевидной, начиная с фазы первого настоящего листа и завершая фазой плодоношения растения-хозяина. Полученная растительно-микробная система является перспективным модельным объектом для дальнейших ультрацитологических и молекулярно-генетических исследований механизмов, контролирующих симбиотическую эффективность арбускулярной микоризы, включая выделение и анализ новых симбиотических растительных мутантов.

Работа выполнена при государственной финансовой поддержке ГК 16.740.11.0344, гранта Президента РФ МК–5964.2013.4 с использованием оборудования ЦКП «Геномные технологии, протеомика и клеточная биология» ВНИИСХМ и оборудования РЦ «Развитие молекулярных и клеточных технологий» СПбГУ (проект 109–98).

В условиях длительного полевого опыта на дерново-подзолистой тяжелосуглинистой почве уста- новлены закономерности действия и взаимодействия фосфорных удобрений, извести и биопрепа- ратов на растения в смешанном посеве ячменя и клевера. Показано влияние фосфатмобилизующе- го АМ-инокулята и биопрепарата ризоторфин на основе клубеньковых бактерий на урожайность, качество продукции и минеральное питание растений в зависимости от применения форм фосфор- ных удобрений и известкования.

С применением этилметансульфоната (ЭМС) проведен мутагенез облигатно микотрофной линии MlS -1 люцерны хмелевидной, имеющей признаки карликовости без арбускулярной микоризы (АМ) на почве с низким содержанием доступного для питания растений фосфора. Анализ полученных мутантов показал, что мутанты с Myc – - и Pen – -фенотипом неспособны к формированию симбиоза с клубеньковыми бактериями. Мутант c Rmd – -фенотипом оказался способным к формированию симбиоза с ризобиями. Таким образом, получена новая линия растения, имеющая нарушения в генах, отвественных за формирование эффективного микоризного симбиоза, но не имеющая отклонений в развитии бобово-ризобиального симбиоза.The mutagenesis of obligate mycotrophic black medic MlS-1 line characterized by dwarf symptom without arbuscular mycorrhiza (AM) under condition of low level of available phosphorus in soil was carried out by ethylmetanesulfonate. The analysis of selected plant mutants shows that Myc –- и Pen –-phenotype mutants were disabled to form symbiosis with root nodulated bacteria. Mutant with Rmd –-phenotype is able to form symbiosis with rhizobia. That indicates we obtain new plant line with defects in genes, controlling formation of effective mycorrhizal symbiosis, but which without defects in rhizobium-legume symbiosis development.