ВЛИЯНИЕ ИНОКУЛЯЦИИ RHIZOBIUM LEGUMINOSARUM И AZOTOBACTER CHROOCOCCUM НА СОДЕРЖАНИЕ НЕГАТИВНЫХ АЛЛЕЛОПАТИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ В КОРНЕВЫХ ЭКССУДАТАХ ПРОРОСТКОВ ГОРОХА (PISUM SATIVUM L.)

  • Lyudmila E. Makarova Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Сибирский институт физиологии и биохимии растений Сибирского отделения Российской академии наук (СИФИБР СО РАН) http://orcid.org/0000-0002-4582-8245
  • Irina S. Kapustina Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Сибирский институт физиологии и биохимии растений Сибирского отделения Российской академии наук (СИФИБР СО РАН) http://orcid.org/0000-0001-5159-9816
  • Anna S. Morits Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Сибирский институт физиологии и биохимии растений Сибирского отделения Российской академии наук (СИФИБР СО РАН)
  • Sviatoslav S. Makarov Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Иркутский национальный исследовательский технический университет» (ФГБОУ «ИРНИТУ») http://orcid.org/0000-0002-2145-9502
Ключевые слова: Pisum sativum L., Rhizobium, Azotobacter, корневые экссудаты, пизатин, N-фенил-2-нафтиламин (N-ФНА), фталаты

Аннотация

Механизмы взаимодействия бобовых культур с азотфиксирующими бактериями разных типов взаимоотношения с ними (эндо- и эктосимбионты) не изучены, однако исследования их актуальны Данные литературы удостоверяют о проявлениях защитных реакций на начальных этапах взаимодействия бобового растения с бактериями в клетках самого растении и в его ризосфере. На уровне ризосферы показателями этих реакций могут быть изменения содержания в корневых экссудатах компонентов антимикробного действия.

Цель работы – изучение защитной (антимикробной) реакции проростков гороха (Pisum sativum L.) сорта Торсдаг на инокуляцию бактериями Rhizobium leguminosarum bv. viceae (эндосимбионт) и Azotobacter chroococcum (эктосимбионт), вносимых в водную среду роста корней. О реакции судили по изменения содержания в корневых экссудатах негативных аллелопатических соединений: пизатина, N-фенил-2-нафтиламина (N-ФНА), фталатов. После инокуляции проростки росли в условиях гидрокультуры 1 сут в камере “BINDER KBW-240” при 21°С, освещении 81 μМ.м-2сек-1 и фотопериоде 16/8 ч (день/ночь). В этилацетатных экстрактах из среды роста корней методом ВЭЖХ определяли содержание перечисленных соединений, а методом ГХ-МС - состав и соотношение фталатов. Обнаружены различия по влиянию ризобий и азотобактера на содержание этих соединений и на соотношения видов фталатов, неодинаковая активность штаммов бактерий в деградировании N-ФНА до фталатов от его концентрации в среде, разное влияние N-ФНА на жизнеспособность использованных в экспериментах бактерий.

Заключение. Изменения в составе исследуемых соединений в среде роста корней у проростков гороха указывают на снижение защитной (антимикробной) реакции в их ризосфере при инокуляции бактериями A. chroococcum, а при инокуляции бактериями R. leguminosarum – на ее усиление.

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.

Биографии авторов

Lyudmila E. Makarova, Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Сибирский институт физиологии и биохимии растений Сибирского отделения Российской академии наук (СИФИБР СО РАН)

доктор биологических наук, главный научный сотрудник лаборатории физиологии устойчивости растений

Irina S. Kapustina, Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Сибирский институт физиологии и биохимии растений Сибирского отделения Российской академии наук (СИФИБР СО РАН)

кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории физиологии растительной клетки

Anna S. Morits, Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Сибирский институт физиологии и биохимии растений Сибирского отделения Российской академии наук (СИФИБР СО РАН)

ведущий инженер лаборатории физиологии устойчивости растений

Sviatoslav S. Makarov, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Иркутский национальный исследовательский технический университет» (ФГБОУ «ИРНИТУ»)

магистрант Института высоких технологий, инженер по автоматизации ИРНИТУ, УНПК «Вентиляции и кондиционирования»

Литература

Akimova G.P., Verkhoturov V.V., Sokolova M.G. Izvestiya vuzov. Prikladnaya khimiya i biotekhnologiya, 2017, vol. 7, no. 4, pp. 126-131. https://doi.org/10.21285/2227-2925-2017-7-4-126-131

Akimova G.P., Verkhoturov V.V., Sokolova M.G., Belopukhov S.L. Izvestiya TSKhA, 2019, no. 1, pp. 138-145. https://doi.org/10.34677/0021-342X-2019-1-138-145

Berestetskiy V.A. Metodicheskie rekomendatsii po polucheniyu novykh shtammov Rhizobium leguminosarum i otsenki ikh effektivnosti [Methodical recommendations for obtaining new strains of Rhizobium leguminosarum and assessing their effectiveness]. L.: VNIISKhM, 1976, 31 p.

Vaishlya O.B., Bondarenko A.A. Patent No. 2231546, Russian Federation. Bacterial strain AZ D10 VKM B-2272, which has growth-stimulating properties and is resistant to deltamethrin / Patented Tomsk State University; app. 28.08.2002; publ. June 27, 2004.

Makarova L. E., Petrova I. G., Sokolova N. A., Morits A. S. Agrokhimiya, 2020, no. 3, pp. 62–69. https://doi.org/10.31857/S0002188120030096

Makarova L.E., Nurminskiy V.N. Tsitologiya, 2005, vol. 47, no. 6, pp. 519-525.

Mel’nikova N.N., Mikhalkiv L.M., Omel’chuk S.V., Beregovenko S.K. Fiziologiya rasteniy i genetika, 2018, vol. 50, no. 4, pp. 299-321. https://doi.org/10.15407/frg2018.04.299

Pastukhova E.S., Egorova V.O., Sokolova N.A., Plotnikova E.G. Vestnik Permskogo universiteta. Biologiya, 2010. no. 3, pp. 227-232. https://rus.neicon.ru/xmlui/handle/123456789/5594

Provorov N.A., Vorob’ev N.I. Geneticheskie osnovy evolyutsii rastitel’no-mikrobnogo simbioza [Genetic foundations of the evolution of plant-microbial symbiosis]. Spb: Inform-Navigator, 2012, 400 p.

Alim Al-Bari M.A., Sayeed M.A., Rahman M.S., Mossadik M.A. Characterization and antimicrobial activities of a phthalic acid derivative producted by Streptomyces bangladeshiensis a novel species collected in Bangladesh. Research Journal of Medicine and Medical Sciences, 2006, vol. 1, no. 2, pp. 77-81.

Altenburger R., Brack W., Greco W.R., Groot M., Jung K., Ovari A., Riedl J., Schwab K., Küster E. On the mode of action of N-phenyl-2-naphthylamine in plants. Environ. Sci. Technol., 2006, vol. 40, no. 19, pp. 6163-6169. https://doi.org/10.1021/es060338e

Carlson R.E., Dolphin D.H. Pisum sativum stress metabolites: two cin-namylphenols and 2’-methoxychalcone. Phytochemistry, 1982, vol. 21, no. 7, pp. 1733-1736. https://doi.org/10.1016/S0031-9422(82)85049-8

Cruickshank I.A.M. Studies of phytoalexins. IY. The antimicrobial spec-trum of pisatin. Australian Journal of Biological Sciences, 1962, vol. 15, no. 1, pp. 141-159. https://doi.org/10.1071/BI9620147

Durham D.R., Stirling L.A., Ornston L.N., Perry J.J. Intergeneric evolu-tionary homology revealed by the study of protocatechuate 3,4-dioxygensnase from Azotobacter vinelandii. Biochemistry, 1980, vol. 19, issue 1, pp. 149–155. https://doi.org/10.1021/bi00542a023

Hartwig U.A., Josef C.M., Phillips D.A. Flavonoid released naturally from alfalfa seeds enhance growth rate of Rhizobium meliloti. Plant Physiol., 1991, vol. 95, no. 3, pp. 797-803. https://doi.org/10.1104/pp.95.3.797

Hauser R., Calafat A.M. Phthalates and human health. Occup Environ Med., 2005, vol. 62, no. 11, pp. 806-818. https://doi.org/10.1104/pp.95.3.797

Kato-Noguchi H. Isolation and identification of an allelopathic substance in Pisum sativum. Phytochemistry, 2003, vol. 62, no. 7, pp. 1141-1144. https://doi.org/10.1016/S0031-9422(02)00673-8

Liang D.-W., Zhang T., Fang H.H.P., He J. Phthalates biodegradation in the environment. Applied Microbiology and Biotechnology, 2008, vol. 80, issue 2, pp. 183–198. https://doi.org/10.1007/s00253-008-1548-5

Makarova L.E., Dudareva L.V., Petrova I.G. The content of phenolic compounds in the pea seedling root exudates depends on size of their roots and in-oculation of bacteria mutualistic and antagonistic type of interactions. J. Stress Physiology & Biochemistry, 2015, vol. 11, issue 3, pp. 94-103. http://www.jspb.ru/issues/2015/N3/JSPB_2015_3_94-103.pdf

Makarova L.E., Dudareva L.V., Petrova I.G., Vasil’eva G.G. Secretion of phenolic compounds into root exudates of pea seedlings upon inoculation with Rhi-zobium leguminosarum bv. vicea or Pseudomonas siringae pv. pisi. Appl. Biochem. Microbiol., 2016, vol. 52, pp. 205-209. https://doi.org//10.1134/S0003683816020095

Makarova L.E., Morits A.S., Sokolova N.A., Petrova I.G., Semenov A.A., Dudareva L.V., Tretyakova M.S., Sidorov A.V. Degradation of N-phenyl-2-naphtylamine by Rhizobium leguminosarum bv. viciae, Pseudomonas syringae pv. pisi, Clavibacter michiganensis sps. sepedonicus bacteria. Appl. Biochem. Microbiol., 2020, vol. 56, pp. 165-173. https://doi.org//10.1134/S0003683820010123

Makarova, L.E., Smirnov, V.I., Klyba, L.V., Petrova, I.G., Dudareva, L.V. Role of allelopathic sompounds in the regulation and development of legume-rhizobial symbiosis. Appl. Biohem. Microbiol., 2012, vol. 48, pp. 355–362. https://doi.org/10.1134/S0003683812030064

Makoi J.H.R., Ndakidemi P.A. Biological, ecological and agronomic sig-nificance of plant phenolic compounds in rhizosphere of the symbiotic legumes (re-view). African J. Biotechnology, 2007, vol. 6, no. 12, pp. 1358-1368. https://www.ajol.info/index.php/ajb/article/view/57520

Mankidy R., Wiseman S., Ma H., Giesy J.P. Biological impact of phthalates. Toxicology Letters, 2013, vol. 217, no. 1, pp. 50-58. https://doi.org/10.1016/j.toxlet.2012.11.025

Marek, E.V., Koslitz, S., Weiss, T., Fartasch, M., Schlüter, G., Käfferlein, H.U. Brüning, T. Quantification of N-phenyl-2-naphthylamine by gas chromatog-raphy and isotope-dilution mass spectrometry and its percutaneous absorption ex vivo under workplace conditions. Arch Toxicol., 2017, vol. 91, pp. 3587-3596. https://doi.org/10.1007/s00204-017-2046-2

Novak K. Production of phytoalexin in pea roots by rhizobia. Interrelationships between Microorganisms and Plants in Soil. Czechslovakia, 1987 / Eds. V. Vančura, F. Kunc. Prague: Academia. 1989, pp. 63-66. https://doi.org/10.1016/S0166-2481(08)70197-1

Parke D., Ornston L.N. Enzymes of the β- Ketoadipate Pathway Are Inducible in Rhizobium and Agrobacterium spp. And Constitutive in Bradyrhizobium spp. J. Bacteriol., 1986, vol. 165, no. 1, pp. 288-292. https://doi.org/10.1128/jb.165.1.288-292.1986

Shaficova T.N., Omelichkina Y.V., Enikeev A.G., Boyarkina S.V., Gvildis D.E., Semenov A.A. Ortho-phthalic acid esters suppress the phytopathogen capability for biofilm formation. Doklady Biological Sciences, 2018, vol. 480, pp. 107-109. https://doi.org/10.1134/S0012496618030092

Sweigard J.A., Matthews D.E., VanEtten H.D. Synthesis of the phytoalexin pisatin by a methyltransferase from pea. Plant Physiol., 1986, vol. 80, no. 1, pp. 277-279. https://doi.org/10.1104/pp.80.1.277

VanEtten, H.D, Temporini, E., Wassman, C. Phytoalexin (and phytoanti-cipin) tolerance as a virulence trait: why is it not required by all pathogens? Physiol. Molec. Plant Pathol., 2001, vol. 59, no 2, pp. 83-93. https://doi.org/10.1006/pmpp.2001.0350


Просмотров аннотации: 209
Загрузок PDF: 239
Опубликован
2021-04-29
Как цитировать
Makarova, L., Kapustina, I., Morits, A., & Makarov, S. (2021). ВЛИЯНИЕ ИНОКУЛЯЦИИ RHIZOBIUM LEGUMINOSARUM И AZOTOBACTER CHROOCOCCUM НА СОДЕРЖАНИЕ НЕГАТИВНЫХ АЛЛЕЛОПАТИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ В КОРНЕВЫХ ЭКССУДАТАХ ПРОРОСТКОВ ГОРОХА (PISUM SATIVUM L.). Siberian Journal of Life Sciences and Agriculture, 13(2), 162-184. https://doi.org/10.12731/2658-6649-2021-13-2-162-184
Раздел
Биологические исследования