The effect of root excretions on Azotobacter

Summary

The effect of barley and wheat root excretions and their fractions on growth and on the fixation of nitrogen by Azotobacter was studied. It was found that barley and wheat root excretions can be utilized by Azotobacter as a source of carbon and energy. The suitability of root excretions for Azotobacter depends on the culture conditions and on the strain of Azotobacter.

When studying the organic acid fraction, the amino acid fraction and the sugar fraction of barley and wheat root excretions, it was found that the organic acid fraction was utilized best. When this fraction was present in the medium the Azotobacter grew immediately, without a lag phase. Of the sugar fraction, galactose and fructose were utilized preferentially by the test strain of Azotobacter; glucose and maltose were also utilized. The amino acid fraction inhibited growth of Azotobacter under stationary conditions. In stirred cultures, Azotobacter grew well in media containing the amino acid fraction, growth being stimulated in the initial phases, by amino acids containing sulphur.

Under stationary culture conditions, Azotobacter did not grow in media containing root excretions as the only source of energy. In media containing glucose, high concentrations of root excretion inhibited the fixation of molecular nitrogen by Azotobacter.

Abstract

Изучалося влияние корневых выделений ячменя и пшеницы, а также их фракций, на рост и фиксацию молекулярного азота азотобактером. Было установлено, что корневые выделения ячменя и пшеницы могут—в зависимости от условий культивирования— служить для азотобактера источником углерода. При условии аэрации или перемешивании культивационной среды азотобактер способен очень хорошо использовать корневыея выделени ячменя и пшеницы в качестве единственного источника углерода, но в стационарных условиях культивирования в присутствии этих выделений азотобактер— в зависимости от штамма—растет очень слабо или вовсе не растет.

И в присутствии глюкозы в перемешиваемой культуре даже 1,5% концентрация корневых выделенийстимулирует рост азотобактера, тогда как в стационарной культуре его рост резко подавляется даже в 10 раз более низкими концентрациями. В стационарной среде с глюкозой корневые выделения стимулируют фиксацию молекулярного азота азотобактером вплоть до концентрации 0,05% этих выделений, тогда как при более высоких концентрациях наблюдается угнетение фиксации азота.

Изучение фракции органических кислот, аминокислот и сахаров из корневых выделений ячменя и пшеницы показало, что лучше всего используется фракция органических кислот. В их присутствии в среде азотобактер растет без „лаг”-фазы. Из фракции сахаров в выделениях корней исследуемый штамм азотобактера лучше всего использовал галактозу и фруктозу. Он хорошо рос также в присутствии глюкозы и мальтозы, тогда как в присутствии пентоз и метилированных сахаров он рос слабо.

Если в культивационной среде имелись фракции аминокислот из выделений корней ячменя и пшеницы, азотобактер в перемешиваемой культуре рос хорошо, но в стационарной культуре почти не рос. В присутствии глюкозы и фракции аминокислот в перемешиваемой культуре наблюдается стимулирование роста, в особенности в начальных его фазах, в стационарных же условиях культивирования фракция аминокислот угнетает и рост, и фиксацию молекулярного азота.

Стимулирующее действие аминокислотной фракции на рост азотобактера в начальных стадиях культивировании при перемешивании можно обьяснить влиянием аминокислот, содержащих серу и находящихся в выделениях корней ячменя и пшеницы.

Сравнение влияния на рост фракции аминокислот в различных условиях культивирования с влиянием корневых выделений и фракции сахаров и органических кислот показывает, что в выделениях корней ячменя и пшеницы имеются также угнетающие вещества, присутствующие в фракции амниокислот, термолабильные и полностью проявляющиеся только в статических условиях культивирования. В условиях аэрации или перемешивания культуры азотобактер в их присутствии может хорошо произрастать.