en   uk  
ISSN 2308-7099
Фізіологія рослин і генетика
 
 
Фізіологія рослин і генетика 2022, том 54, № 6, 528-536, doi: https://doi.org/10.15407/frg2022.06.528

Чутливість «бородатих» коренів полину Artemisia tilesii Ledeb. до ком­плексу сполук, синтезованих Priestia endophytica УКМ B-7515

Матвєєва Н.А., Дуплій В.П., Хархота М.А., Бриндза Я., Авдєєва Л.В.

  1. Iнститут клітинної біології та генетичної інженерії Національної академії наук України 03143 Київ, вул. Академіка Заболотного, 148
  2. Iнститут фізіології рослин і генетики Національної академії наук України 03022 Київ, вул. Васильківська, 31/17
  3. Iнститут мікробіології і вірусології ім. Д.К. Заболотного Національної академії наук України 03143 Київ, вул. Академіка Заболотного, 154
  4. Словацький аграрний університет у Нітрі 94976 Нітра, Трієда Андрея Глінку, 2, Словацька Республіка

Взаємодія ґрунтових мікроорганізмів і рослин протягом багатьох років привертає увагу дослідників. Це пов’язано з тим, що мікроорганізми, які тісно контактують із ризосферою, здатні впливати на життєдіяльність рослин і тим самим зменшувати або збільшувати урожайність сільськогосподарських культур. Разом з тим залишається малодослідженим аспект безпосереднього впливу екскретованих бактеріями сполук, відомих своїм позитивним впливом на рослини, зокрема на їх ріст і біосинтетичну активність. Ми визначали особливості дії сполук, що містяться у стерильній культуральній рідині (тестовий розчин), отриманій після добового культивування бактерій Priestia endophytica УКМ B-7515, на ріст «бородатих» коренів полину Artemisia tilesii Ledeb. як модельного зразка. Корені рослин двох ліній відрізнялися за чутливістю до тестового розчину за вмістом флавоноїдів. Підвищення концентрації тестового розчину в поживному середовищі стимулювало ріст коренів лінії № 10, приріст маси яких у всіх дослідних варіантах був більшим за приріст маси контрольних коренів у 1,69; 2,31 та 2,54 раза при додаванні відповідно 0,025; 0,05 і 0,1 % тестового розчину. Водночас відмінностей у прирості маси коренів лінії № 4 не виявлено. Незважаючи на те що питомий вміст флавоноїдів (мг/г сирої речовини) у контрольних «бородатих» коренів лінії № 10 був у 1,5 раза ви­щим, ніж у коренів, що росли з добавлянням культурального середовища бактерії, загальний вміст флавоноїдів (у всій отриманій масі) підвищувався зі зростанням відсотка доданого культурального середовища через більшу швидкість росту і відповідно більшу масу коренів. Водночас для лінії № 4 відмінності у значеннях обох показників були у межах статистичної похибки. Отже, вільне від бактеріальних клітин культуральне середовище, отримане після до­бового культивування бактерій P. endophytica УКМ В-7515, збільшувало загальний вміст флавоноїдів і приріст маси сирої речовини для однієї з ліній «бородатих» коренів та було нейтральним для іншої. Таким чином, на ріст коренів можуть впливати на­віть невеликі концентрації сполук, які виділяють мікроорганізи P. endo­phytica УКМ В-7515 у процесі їхнього росту, однак різні лінії коренів від­різняються за чутливістю до компонентів, синтезованих бактеріями P. endophytica УКМ В-7515.

Ключові слова: Artemisia tilesii, «бородаті» корені, ґрунтові мікроорганізми, Priestia endophytica УКМ B-7515, біостимулянти, флавоноїди

Фізіологія рослин і генетика
2022, том 54, № 6, 528-536

Повний текст та додаткові матеріали

У вільному доступі: PDF  

Цитована література

1. Bhattacharyya, P.N. & Jha, D.K. (2012). Plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR): emergence in agriculture. World J. Microbiol. Biotechnol., 28, pp. 1327-1350. https://doi.org/10.1007/s11274-011-0979-9

2. Vejan, P., Abdullah, R., Khadiran, T., Ismail, S. & Nasrulhaq Boyce, A. (2016). Role of plant growth promoting rhizobacteria in agricultural sustainability-a review. Molecules., 21, No. 5, p. 573. https://doi.org/10.3390/molecules21050573

3. Perez-Montano, F., Alias-Villegas, C., Bellogin, R.A., del Cerro, P., Espuny, M.R., Jimenez-Guerrero, I., Lopez-Baena, F.J., Ollero, F.J. & Cubo, T. (2014). Plant growth promotion in cereal and leguminous agricultural important plants: from microorganism capacities to crop production. Microbiol. Res., 169, No. 5-6, pp. 325-336. https://doi.org/10.1016/j.micres.2013.09.011

4. Jones, K.M., Kobayashi, H., Davies, B.W., Taga, M.E. & Walker, G.C. (2007). How rhizobial symbionts invade plants: the Sinorhizobium-Medicago model. Nat. Rev. Microbiol., 5, pp. 619-633. https://doi.org/10.1038/nrmicro1705

5. Kang, S.M., Radhakrishnan, R., Lee, K.E., You, Y.H., Ko, J.H., Kim, J.H. & Lee, I.J. (2015). Mechanism of plant growth promotion elicited by Bacillus sp. LKE15 in oriental melon. Acta Agricult. Scandinavica Section B: Soil Plant Sci., 65, No. 7, pp. 637-647. https://doi.org/10.1080/09064710.2015.1040830

6. Yousuf, J., Thajudeen, J., Rahiman, M., Krishnankutty, S., P. Alikunj, A. & Mohamed, M.H. (2017). Nitrogen fixing potential of various heterotrophic Bacillus strains from a tropical estuary and adjacent coastal regions. J. Basic Microbiol., 57, No. 11, pp. 922-932. https://doi.org/10.1002/jobm.201700072

7. Gururani, M.A., Upadhyaya, C.P., Baskar, V., Venkatesh, J., Nookaraju, A. & Park, S.W. (2013). Plant growth-promoting rhizobacteria enhance abiotic stress tolerance in solanum tuberosum through inducing changes in the expression of ROS-scavenging enzymes and improved photosynthetic performance. J. Plant Growth Reg., 32, No. 2, pp. 245-258. https://doi.org/10.1007/s00344-012-9292-6

8. Bashir, S., Iqbal, A., Hasnain, S. & White, J.F. (2021). Screening of sunflower associated bacteria as biocontrol agents for plant growth promotion. Arch Microbiol., 203, pp. 4901-4912. https://doi.org/10.1007/s00203-021-02463-8

9. Salinas, K.A. & Kotcon, J. (2013). Effects of kodiak (Bacillus subtilis strain GBO3) on soil-inhabiting nematodes near the rhizosphere of treated versus untreated snap bean seeds. Situ J. Sustainable Agricult., 29, pp. 5-12. https://doi.org/10.1300/J064v29n03_03

10. Kang, S.M., Radhakrishnan, R. & Lee, I.J. (2015). Bacillus amyloliquefaciens subsp. plantarum GR53, a potent biocontrol agent resists Rhizoctonia disease on Chinese cabbage through hormonal and antioxidants regulation. World J. Microbiol. Biotechnol., 31, No. 10, pp. 1517-1527. https://doi.org/10.1007/s11274-015-1896-0

11. Chauhan, A.K., Maheshwari, D.K., Kim, K. & Bajpai, V.K. (2016). Termitarium inhabiting Bacillus endophyticus TSH42 and Bacillus cereus TSH77 colonizing Curcuma longa L.: isolation, characterization and evaluation of their biocontrol and plant growth promoting activities. Canad. J. Microbiol., 62, No. 10, pp. 880-892. https://doi.org/10.1139/cjm-2016-0249

12. Kousar, B., Bano, B. & Khan, N. (2020). PGPR Modulation of secondary metabolites in tomato infested with spodoptera litura. Agronomy, 10, No. 6, p. 778. https://doi.org/10.3390/agronomy10060778

13. Sharma, K., Sharma, S., Vaishnav, A., Jain, R., Singh, D., Singh, H.B., Goel, A. & Singh, S. (2022). Salt-tolerant PGPR strain Priestia endophytica SK1 promotes fenugreek growth under salt stress by inducing nitrogen assimilation and secondary metabolites. J. Appil. Microbiol., Online ahead of print. https://doi.org/10.1111/jam.15735

14. Gutierrez-Valdes, N., Hakkinen , S.T., Lemasson , C., Guillet, M., Oksman-Caldentey, K-M., Ritala, A. & Cardon F. (2020). Hairy root cultures-a versatile tool with multiple applications. Front. Plant Sci., 11, p. 33. https://doi.org/10.3389/fpls.2020.00033

15. Matvieieva, N.A., Morgun, B.V., Lakhneko, O.R., Duplij, V.P., Shakhovsky, A.M., Ratushnyak, Y.I., Sidorenko, M., Mickevicius, S. & Yevtushenko, D.P. (2020). Agrobacterium rhizogenes-mediated transformation enhances the antioxidant potential of Artemisia tilesii Ledeb. Plant Physiol. Biochem., 152, pp. 177-183. https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2020.04.020

16. Reva, O.N., Smirnov, V.V., Pettersson, B. & Priest, F.G. (2002). Bacillus endophyticus sp. nov., isolated from the inner tissues of cotton plants (Gossypium sp.). Int. J. Syst. Evol. Microbiol., 52, pp. 101-107. https://doi.org/10.1099/00207713-52-1-101

17. Matvieieva, N., Drobot, K., Duplij, V., Ratushniak, Y., Shakhovsky, A., Kyrpa-Nesmiian, T., Mickevicius, S. & Brindza, J. (2019). Flavonoid content and antioxidant activity of Artemisia vulgaris L. «hairy» roots. Preparative Biochem. Biotechnol., 49, No. 1, pp. 82-87. https://doi.org/10.1080/10826068.2018.1536994

18. Batista, B.D., Dourado, M.N., Figueredo, E.F., Hortencio, R.O., Marques, J.P.R., Piotto, F.A., Bonatelli, M.L., Settles, M.L., Azevedo, J.L. & Quecine, M.K. (2021). The auxin-producing Bacillus thuringiensis RZ2MS9 promotes the growth and modifies the root architecture of tomato (Solanum lycopersicum cv. Micro-Tom). Arch. Microbiol., 203, No. 7, pp. 3869-3882. https://doi.org/10.1007/s00203-021-02361-z

19. Kang, S.M., Shahzad, R., Bilal, S., Khan, A.L., Park, Y.G., Lee, K.E., Asaf, S., Khan, M.A. & Lee, I.J. (2019). Indole-3-acetic-acid and ACC deaminase producing Leclercia adecarboxylata MO1 improves Solanum lycopersicum L. growth and salinity stress tolerance by endogenous secondary metabolites regulation. BMC Microbiol., 19, No. 1, p. 80. https//doi.org/10.1186/s12866-019-1450-6 https://doi.org/10.1186/s12866-019-1450-6

20. Liao, X., Lovett, B., Fang, W. & Leger, R.J. (2017). Metarhizium robertsii produces indole-3-acetic acid, which promotes root growth in Arabidopsis and enhances virulence to insects. Microbiol. (Reading), 163, No. 7, pp. 980-991. https://doi.org/10.1099/mic.0.000494

21. Christey, M.C. & Braun, R.H. (2005). Production of hairy root cultures and transgenic plants by Agrobacterium rhizogenes-mediated transformation. Methods. Mol. Biol., 286, pp. 47-60. https://doi.org/10.1385/1-59259-827-7:047

22. Mauro, M.L. & Bettini, P.P. (2021). Agrobacterium rhizogenes rolB oncogene: An intriguing player for many roles. Plant Physiol. Biochem., 165, pp. 10-18. https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2021.04.037

23. Makowski, W., Krolicka, A., Tokarz, B., Miernicka, K., Kolton, A., Pieta, L., Malek, K., Ekiert, H., Szopa, A. & Tokarz, K.M. (2021). Response of physiological parameters in Dionaea muscipula J. Ellis teratomas transformed with rolB oncogene. BMC Plant Biol., 21, No. 1, p. 564. https://doi.org/10.1186/s12870-021-03320-y

24. Matvieieva, N., Shakhovsky, A., Tashyreva, H., Ratushnyak, Y., Duplij, V., Bohdanovych, T. & Kuchuk, M. (2021). Study of superoxide dismutase activity in long-term cultivated Artemisia and Althaea «hairy» roots. Curr. Microbiol., 79, No. 1, p.14. https://doi.org/10.1007/s00284-021-02709-0