Брасиностероїди (БС) — група рослинних стероїдних гормонів, які регулюють широкий спектр фізіологічних реакцій, зокрема, подовження клітин, фотоморфогенез, диференціювання ксилеми, проростання насіння тощо. Вони сприяють формуванню бобово-ризобіальних симбіотичних систем. Прикладні дослідження вказують на потенційно складну роль цих гормонів в утворенні бульбочок із позитивними і негативними ефектами. Саме тому дослідження, спрямовані на вивчення їх участі у процесах формування та функціонування симбіозу, актуальні. Мета нашої роботи полягала у тому, щоб з’ясувати, як впливає 24-епібрасинолід (24-ЕБЛ) на ріст Bradyrhizobium japonicиm у чистій культурі та реалізацію азотфіксувального потенціалу в симбіозі з рослинами сої. Виявлено, що штам B. japonicиm РС08 не мав вираженої реакції на застосування 24-епібрасиноліду в досліджуваних концентраціях 5 · 10—4 і 1 · 10—5 г/л. Як позитивний, так і негативний вплив досліджуваної речовини на ріст ризобій цього штаму був незначним або повністю відсутнім. Додавання фітогормона у середовище вирощування бульбочкових бактерій штаму B. japonicum Т21-2 стимулювало наростання маси ризобіальних клітин. У контрольованих умовах вегетаційного досліду встановлено, що 24-епібрасинолід забезпечував збільшення кількості кореневих бульбочок незалежно від концентрації та способу його застосування. Відмічено істотний вплив залученого в роботу фітогормону в концентрації 1 · 10—5 г/л на ріст кореневої системи рослин сої. Отже, у результаті наших досліджень виявлено зміни ростової активності ризобій за впливу 24-епібрасиноліду. При цьому ефект від його застосування значною мірою визначав штам B. japonicum, який ми використовували. Зроблено припущення, що реакція на застосування 24-епібрасиноліду залежить від властивостей і походження штаму. Підтверджено позитивний вплив 24-епібрасиноліду на кількість утворених кореневих бульбочок на пізніх етапах формування симбіотичного апарату. Виявлені нами зміни азотфіксувальної активності симбіотичних систем за впливу 24-епібрасиноліду свідчать на користь гіпотези про те, що брасиностероїди впливають на функціонування кореневих бульбочок.
Ключові слова: Bradyrhizobium japonicиm, регулятори росту, 24-епібрасинолід, нодуляційна активність, азотфіксація, соя
Повний текст та додаткові матеріали
У вільному доступі: PDFЦитована література
1. Hutorov, A.O., Hutorov, O.I. & Hroshev, S.V. (2020). Upravlinnia efektyvnistiu vykorystannia zemelnykh resursiv fermerskykh hospodarstv: teoriia ta praktyka staloho zemlekorystuvannia. Kharkiv: Madryd [in Ukrainian].
2. Dankevych, E., Dankevych, V. & Chaikin, O. (2017). Ukraine agricultural and market formation preconditions. Acta Universitatis Agriculturae et Silviculturae Mendelianae Brunensis, 65, pp. 259-271. https://doi.org/10.11118/actaun201765010259
3. Sonali, R., Liu, W., Nandet, R.S., Crook, A., Mysore, K.S., Pislariu, C.I., Frugoli, J., Dickstein, R. & Udvardi, M.K. (2020). Celebrating 20 years of genetic discoveries in legume nodulation and symbiotic nitrogen fixation. The Plant Cell, 32, pp. 15-41. https://doi.org/10.1105/tpc.19.00279
4. Hayat, S., Hasan, S.A., Yusuf, M., Hayat, Q. & Ahmad, A. (2010). Effect of 28-homobrassinolide on photosynthesis, fluorescence and antioxidant system in the presence or absence of salinity and temperature in Vigna radiata. Environmental and Environmental Botany, 69, No. 2, pp. 105-112. https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2010.03.004
5. Yang, J., Lan, L., Jin, Y., Yu, N., Wang, D. & Wang, E. (2021). Mechanisms underlying legume-rhizobium symbioses. Journal of Integrative Plant Biology, 64, No. 2, pp. 244-267. https://doi.org/10.1111/jipb.13207
6. Wei, Z. & Li, J. (2016). Brassinosteroids regulate root growth, development, and symbiosis. Molecular Plant, 9, No. 1, pp. 86-100. https://doi.org/10.1016/j.molp.2015.12.003
7. Kolupaev, Yu.E., Karpets, Yu.V. & Polyakov, O.K. (2020). Induction of plants resistance to influence of abiotic stressors by exogenous brassinosteroids. Visnyk Kharkivskoho natsionalnoho agrarnoho universytetu. Seriia Biolohiia, 3, No. 51, pp. 6-36 [in Ukrainian]. https://doi.org/10.35550/vbio2020.03.006
8. Straltsova, D., Chykun, P., Subramaniam, S., Sosan, A., Kolbanov, D., Sokolik, A. & Demidchik, V. (2015). Cation channels are involved in brassinosteroid signalling in higher plant. Steroids, 97, No. 5, pp. 98-106. https://doi.org/10.1016/j.steroids.2014.10.008
9. Shahid, M.A., Pervez, M.A., Balal, R.M., Mattson, N.S., Rashid, A., Ahmad, R., Ayyub, C.M. & Abbas, T. (2011). Brassinosteroid (24-epibrassinolide) enhances growth and alleviates the deleterious effects induced by salt stress in pea (Pisum sativum L.). Australian Journal of Crop Science, 5, No. 5, pp. 500-510.
10. Terakado, J., Fujihara, S., Goto, S., Kuratani, R., Suzuki, Y., Yoshida, S. & Yoneyama, T. (2005). Systemic effect of a brassinosteroid on root nodule formation in soybean as revealed by the application of brassinolide and brassinozole. Soil Science and Plant Nutrition, 51, pp. 389-395. https://doi.org/10.1111/j.1747-0765.2005.tb00044.x
11. Vardhini, B.V. & Rao, S.S.R. (1999). Effect of brassinosteroids on nodulation and nitrogenase activity in groundnut (Arachis hypogaea L.). Plant Growth Regulation, 28, pp. 165-167. https://doi.org/10.1023/A:1006227417688
12. Ferguson, B.J., Ross, J.J. & Reid, J.B. (2005). Nodulation phenotypes of gibberellin and brassinosteroid mutants of pea. Plant Physiology, 138, No. 4, pp. 2396-2405. https://doi.org/10.1104/pp.105.062414
13. Kots, S.Y. & Gryshchuk, O.O. (2015). Phytohormones in the formation and functioning of symbiotic relationships of leguminous plants and nodule bacteria. Fiziolhyia rastenyi y genetyka, 47, No. 3, pp. 187-206 [in Ukrainian].
14. Kots, S.Y., Vorobei, N.A., Kyrychenko, O.V. Melnykova, N.M., Mykhalkiv, L.M. & Pukhtaievych, P.P. (2016). Mikrobiolohichni preparaty dlia silskoho hospodarstva. Kyiv: Lohos [in Ukrainian].
15. Child, J.J. (1975). Nitrogen fixation by a Rhizobium sp. Association with nonleguminous plant cell cultures. Nature, 253, pp. 350-351. https://doi.org/10.1038/253350a0
16. Hardy, R.W.F., Holsten, R.D., Jackson, E.K. & Burns, R.C. (1968). The acethylene - ethylene assay for N2 fixation: laboratory and field evaluation. Plant Physiology, 43, pp. 1185-1207. https://doi.org/10.1104/pp.43.8.1185
17. Kshnikatkina, A., Galiullin, A., Kshnikatkin, S. & Alenin, P. (2020). Legume-rhizobial symbiosis of the pannonian clover variety anik using complex microelements and growth regulators. Scientific Papers. Series B, Horticulture, 64, No. 1, pp. 659-664.
18. Yusuf, M., Fariduddin, Q. & Ahmad, A. (2012). 24-Epibrassinolide modulates growth, nodulation, antioxidant system, and osmolyte in tolerant and sensitive varieties of Vigna radiata under different levels of nickel: a shotgun approach. Plant Physiology and Biochemistry, 57, pp. 143-153. https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2012.05.004
19. Liu, H., Zhang, C., Yang, J., Yu, N. & Wang, E. (2018). Hormone modulation of legume-rhizobial symbiosis. Journal of Integrative Plant Biology, 60, No. 8, pp. 632-648. https://doi.org/10.1111/jipb.12653
20. Velandia, K., Reid, J.B. & Foo, E. (2022). Right time, right place: The dynamic role of hormones in rhizobial infection and nodulation of legumes. Plant Communications, 3, No. 5, pp. 1-14. https://doi.org/10.1016/j.xplc.2022.100327
21. McGuiness, P.N., Reid, J.B. & Foo, E. (2020). Brassinosteroids play multiple roles in nodulation of pea via interactions with ethylene and auxin. Planta, 252, No. 4. https://doi.org/10.1007/s00425-020-03478-z