Эндофитные микроорганизмы как промоутеры роста растений в культуре in vitro

Размножение растений in vitro представляет собой развитое направление современных биотехнологий, однако для многих культур, в первую очередь древесных, до сих пор нет эффективных протоколов микроразмножения. Низкий выход стерильных эксплантов на этапе введения в культуру, низкие коэффициенты размножения и укоренения микропобегов в пассажах - основные проблемы микроразмножения сортов многолетних культур. Введение растительных эксплантов в стерильную культуру оказывает стрессовое воздействие, так как сопряжено с повреждением тканей, их обработкой агрессивными стерилизующими веществами, антибиотиками и др. Это может стать причиной внезапного возникновения вирулентных эндофитов в процессе последующего пассирования. Ассоциированные с растением микроорганизмы до недавнего времени считались проблемой в микроразмножении, вызывающей контаминацию эксплантов in vitro. Однако в последние годы было доказано, что колонизация эндофитами часто играет важную роль в увеличении жизнестойкости растений как в условиях in vitro, так и при последующем культивировании in vivo. Положительные результаты отмечали при применении Beauveria bassiana (J. Akello с соавт., 2007), Piriformospora indica и других представителей семейства Sebacinales (P. Sharma с соавт., 2014), Fusarium oxysporum (A.S.Y. Ting с соавт., 2008), Ophistoma- подобных видов грибов (M. Mucciarelli с соавт., 2003), Phialocephala fortinii (M. Vohnik с соавт., 2003), Trichoderma harzianum и других видов рода Trichoderma (P. Franken с соавт., 2012). Из бактерий изучались Acetobacter diazotrophicus (C.O. Azlin с соавт., 2007), Achromobacter xylosoxidans (A. Benson с соавт., 2014), Azospirillum brasilense (E.E. Larraburu с соавт., 2015), Azotobacter chroococcum (E.E. Larraburu с соавт., 2007), Bacillus subtilis (M. Vestberg с соавт., 2004), B. megaterium (P. Trivedi с соавт., 2007), Burkholderia phytofirmans (E.A. Ait Barka с соавт., 2000), B. vietnamiensis (M. Govindarajan с соавт., 2006), Enterobacter sp. (M.S. Mirza с соавт., 2001), Klebsiella variicola (C.-Y. Wei с соавт., 2014), Microbacterium sp. (M. Quambusch с соавт., 2014), Pseudomonas fluorescens (J. Thomas с соавт., 2010) и P. putida (R. Lifshitz с соавт., 1987). При этом остается неясно, какой фактор служит триггером, вызывающим у эндофитов смену мутуализма на патогенез. Единственным способом контроля этого процесса пока что остается выбор оптимального времени пассирования, оптимальных условий культивирования и состава питательной среды. Таким образом, в культуре клеток и тканей растений можно сохранить мутуалистический симбиоз с выгодой для растения-хозяина и для эндофита. Исследования в этой области, проведенные для ряда древесных и травянистых культур, подтвердили высокую эффективность биотизации растительных культур in vitro для решения проблем размножения и укоренения. Для микроразмножения растений исследователи применяли широкий спектр микроорганизмов: арбускулярные микоризные грибы, эктомикоризные грибы, эрикоидные микоризные грибы, а также различные виды бактерий. Было показано, что бактериальные и грибные эндофиты могут стимулировать рост растений через индукцию системной устойчивости к патогенам, синтеза фитогормонов и улучшения транспорта воды и питательных веществ. При этом основными проблемами их широкого применения в микроразмножении растений остаются сложности классификации и получения чистой культуры микроорганизмов.