Изменение морфологии корневой системы пшеницы при инокуляции Azospirillum brasilense Sp7 и бактериофагом ФAb-Sp7
Автор: Гулий О.И., Соколова М.К., Соколов О.И., Игнатов О.В.
Журнал: Сельскохозяйственная биология @agrobiology
Рубрика: Солома, микробное сообщество почв, гумус, микроорганизмы
Статья в выпуске: 3 т.50, 2015 года.
Бесплатный доступ
Одними из распространенных объектов при исследовании ассоциативных взаимодействий растений с бактериями служат представители рода Azospirillum. В ризосфере злакових азоспириллы формируют высокоэффективные ассоциации, оказывающие стимулирующий эффект на рост и развитие растений, включая пшеницу. Однако детали этого взаимодействия пока остаются неизвестными. Например, отсутствуют какие-либо данные о том, инфицированны или неинфицированны клетки азоспирилл бактериофагами и какова роль бактериофагов почвенных микроорганизмов в ассоциативном взаимоотношении микроорганизм-растение. В то же время бактериофаги играют важную роль в качестве фактора, регулирующего численность микробных клеток, и в переносе генетической информации посредством трансдукции. В большинстве случаев бактериофаги выделяют из различных объектов среды, в том числе из почвы, и лишь незначительная часть работ посвящена описанию бактериофагов из ассоциативных почвенных бактерий. Мы изучали изменения морфологии корневой системы яровой пшеницы (сорт Саратовская 29) при инокуляции клетками бактерий Azospirillum brasilense Sp7 и бактериофагом ФAb-Sp7, выделенным из этих клеток. Инокуляция 3-суточных проростков пшеницы клетками A. brasilense Sp7 с плотностью суспензии 10 8, 10 6, 10 4 кл/мл (объем - 20 мл) приводила к уменьшению длины корня, при этом число боковых корней существенно увеличивалось при плотности суспензии 10 2 кл/мл. При обработке проростков пшеницы препаратом бактериофага ФAb-Sp7 среднее число корней практически не изменялось. Показано, что при инокуляции проростков пшеницы только суспензией азоспирилл происходило уменьшение зоны растяжения корня в 3,0 раза и уменьшение зоны всасывания в 1,5 раза. Обработка проростков пшеницы суспензией, содержащей как клетки азоспирилл, так и бактериофаги, вызывала уменьшение зоны растяжения (в 3,3 раза), но не приводила к уменьшению зоны всасывания (корневых волосков). С помощью конфокальной микроскопии показано, что при инкубации проростков пшеницы с клетками азоспирилл (10 2 кл/мл) значительно увеличивалась длина и число корневых волосков (в среднем на 40 %) по сравнению с контролем. Установлено также увеличение длины и числа корневых волосков в среднем на 60 % по сравнению с контролем при одновременной инокуляции проростков клетками азоспирилл штамма Sp7 и бактериофагом ФAb-Sp7. Высказано предположение, что бактериофаги азоспирилл участвуют в сложном процессе взаимодействия бактерий с корневой системой пшеницы и могут влиять на эффективность ассоциативных взаимоотношений растение-микроорганизм и, в конечном счете, определять эту эффективность.
Бактериофаги, пшеница, корневая система
Короткий адрес: https://sciup.org/142133592
IDR: 142133592 | DOI: 10.15389/agrobiology.2015.3.315rus
Список литературы Изменение морфологии корневой системы пшеницы при инокуляции Azospirillum brasilense Sp7 и бактериофагом ФAb-Sp7
- Волкогон В.В., Мамчур А.Е., Лемешко С.В., Миняйло В.Г. Азоспириллы -эндофиты семян злаковых растений. Микробиологический журнал, 1995, 57(1): 14-19.
- Döbereiner J., Pedrosa F.O. Nitrogen-fixing bacteria in non leguminous crop plants. Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, NY, 1987.
- Schloter M., Kirchhof G., Heinzmann U. Immunological studies of the wheat-root-colonization by the Azospirillum brasilense strains Sp7 and Sp245 using strain-specific monoclonal antibodies. In: Nitrogen fixation with non-legumes. Cairo, American University of Cairo press, 1994: 291-297.
- Assmus B., Hutzler P., Kirchhof G., Amann R., Lawrence J.R., Hartmann A. In situ localization of Azospirillum brasilense in the rhizosphere of wheat with fluorescently labeled, rRNA-targeted oligonucleotide probes and scanning confocal laser microscopy. Appl. Environ. Microbiol., 1995, 61(3): 1013-1019.
- Bashan Y. Azospirillum plant growth-promoting strains are nonpathogenic on tomato, pepper, cotton, and wheat. Can. J. Microbiol., 1998, 44: 168-174 ( ) DOI: 10.1139/w97-136
- Bashan Y., Holguin G. Azospirillum-plant relationships: environmental and physiological advances (1990-1996). Can. J. Microbiol., 1997, 43: 103-121 ( ) DOI: 10.1139/m97-015
- Bashan Y., Holguin G., de-Bashan L.E. Azospirillum-plant relationships: physiological, molecular, agricultural, and environmental advances (1997-2003). Canad. J. Microbiol., 2004, 50: 521-577 ( ) DOI: 10.1139/w04-035
- Thirunavukkarasu N., Mishra M.N., Spaepen S., Vanderleyden J. Gross C.A., Tripathi A.K. An extra-cytoplasmic function sigma factor and anti-sigma factor control carotenoid biosynthesis in Azospirillum brasilense. Microbiology, 2008, 154: 2096-2105 ( ) DOI: 10.1099/mic.0.2008/016428-0
- Hartmann A., Baldani J.I., Kirchhof G. et al. Taxonomic and ecological studies of diazotrophic rhizosphere bacteria using phylogenetic probes. In: Azospirillum VI and related microorganisms: genetics, physiology, ecology (Series G: Ecological Sciences, V. 37). Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, NY, 1995: 415-427.
- Bacteriophages: Methods and protocols. Volume 1: Isolation, characterization, and interaction/A.M. Kropinski, M.R.J. Clokie (eds.). Humana Press, NY, 2009 ( ) DOI: 10.1007/978-1-60327-164-6
- Dwivedi B., Schmieder R., Goldsmith D.B., Edwards R.A., Breitbart M. PhiSiGns: an online tool to identify signature genes in phages and design PCR primers for examining phage diversity. BMC Bioinformatics, 2012, 13: 37 ( ) DOI: 10.1186/1471-2105-13-37
- Ashelford K.E., Norris S.J., Fry J.C., Bailey M.J., Day M.J. Seasonal population dynamics and interactions of competing bacteriophages and their host in the rhizosphere. Appl. Environ. Microbiol., 2000, 66(10): 4193-4199 ( ) DOI: 10.1128/AEM.66.10.4193-4199.2000
- Williamson K.E., Wommack K.E., Radosevich M. Sampling natural viral communities from soil for culture-independent analyses. Appl. Environ. Microbiol., 2003, 69: 6628-6633 ( ) DOI: 10.1128/AEM.69.11.6628-6633.2003
- Williamson K.E., Radosevich M., Wommack K.E. Abundance and diversity of viruses in six Delaware soils. Appl. Environ. Microbiol., 2005, 71: 3119-3125 ( ) DOI: 10.1128/AEM.71.6.3119-3125.2005
- Helton R.R., Liu L., Wommack K.E. Assessment of factors influencing direct enumeration of viruses within estuarine sediments. Appl. Environ. Microbiol., 2006, 72(7): 4767-4774 ( ) DOI: 10.1128/AEM.00297-06
- Srinivasiah S., Bhavsar J., Thapar K., Liles M., Schoenfeld T., Wommack K.E. Phages across the biosphere: contrasts of viruses in soil and aquatic environments. Res. Microbiol., 2008, 159(5): 349-357 ( ) DOI: 10.1016/j.resmic.2008.04.010
- Romero-Suarez S., Jordan B., Heinemann J.A. Isolation and characterization of bacteriophages infecting Xanthomonas arboricola pv. juglandis, the causal agent of walnut blight disease. World J. Microbiol. Biotechnol., 2012, 28(5): 1917-1927 ( ) DOI: 10.1007/s11274-011-0992-z
- Boyer M., Haurat J., Samain S., Segurens B., Gavory F., González V., Mavingui P., Rohr R., Bally R., Wisniewski-Dyé F. Bacteriophage prevalence in the genus Azospirillum and analyses of the first genome sequence of an Azospirillum brasilense integrative phage. Appl. Environ. Microbiol., 2008, 74(3): 861-874 ( ) DOI: 10.1128/AEM.02099-07
- Maniatis Т., Frisch E.F., Sambrook J. Molecular сloning: а laboratory manual. Cold Spring Harbor Laboratory, NY, 1982.
- Smith G.P., Scott J.K. Libraries of peptides and proteins displayed on filamentous phage. Meth. Enzymol., 1993, 217: 228-257.
- Копылов Е.П. Селекция эффективных штаммов диазотрофов для инокуляции яровой пшеницы. Микробиология и биотехнология, 2007, 1: 67-73.
- Шестаков С.В. Как происходит и чем лимитируется горизонтальный перенос генов у бактерий. Экологическая генетика, 2007, 5(2): 12-24.
- Антонюк Л.П., Игнатов В.В. Почвенные ассоциативные симбиозы бактерий и злаков: от фундаментальных исследований к практическому использованию. В сб.: Фундаментальные и прикладные исследования саратовских ученых для процветания России и Саратовской губернии. Саратов, 1999: 153-155.
- Волкогон В.В. Ассоциативные азотфиксирующие микроорганизмы. Мiкробiологiчний журнал, 2000, 62(2): 51-68.
