Потенциал бактерий рода Pseudomonas для использования в растениеводстве

Потенциал бактерий рода Pseudomonas для использования в растениеводстве

Автор: Рассохина И.И.

Журнал: АгроЗооТехника @azt-journal

Рубрика: Кормопроизводство, кормление сельскохозяйственных животных и технология кормов

Статья в выпуске: 3 т.7, 2024 года.

Бесплатный доступ

Одно из приоритетных направлений Стратегии научно-технологического развития Российской Федерации - повышение экологически чистого агропроизводства, что согласуется и со Стратегией развития производства органической продукции до 2030 года. Использование микроорганизмов и препаратов на их основе способно активизировать рост и повысить продуктивность сельскохозяйственных культур. Цель исследования - провести анализ отечественной и зарубежной литературы и выявить основные механизмы взаимодействия бактерий рода Pseudomonas с растениями. Pseudomonas - это грамотрицательные палочковидные аэробные неспорообразующие бактерии, обладающие быстрым ростом и высокой колонизацией корней. Это самая большая группа PGPR-организмов, которые способны обитать в различных условиях. К наиболее известным полезным для агропроизводства видам рода Pseudomonas относятся P. aeruginosa, P. chlororaphis, P. fluorescens, P. putida и P. syringe. Представители рода Pseudomonas повсеместно распространены в почвенной экосистеме и являются общими обитателями ризосферы различных сельскохозяйственных культур, где играют одну из главных ролей в стимулировании роста растений посредством различных механизмов. На основании результатов исследований отечественных и зарубежных авторов в рамках обзора выделены следующие основные механизмы растительно-микробного взаимодействия: подавление развития фитопатогенных грибов и/или бактерий (прямой и косвенный путь антагонизма); синтез метаболитов, оказывающих действие на рост или развитие надземных и подземных органов (в т. ч. фитогормонов); повышение доступности минеральных компонентов для растения (прежде всего фосфатов); нивелирование стрессовых факторов. В целом, бактерии рода Pseudomonas обладают высоким потенциалом для агропроизводства и могут быть использованы для создания биологических препаратов растениеводства как защитного, так и ростостимулирующего действия. Наиболее интересными для реального сектора будут те штаммы, которые одновременно способны реализовывать сразу обе функции, при этом их колонизирующая способность будет высокой.

Еще

Pgpr, pseudomonas, сельскохозяйственные культуры, рост, антагонизм, фитогормоны, солюбитизация фосфатов

Короткий адрес: https://sciup.org/147244539

IDR: 147244539   |   DOI: 10.15838/alt.2024.7.3.3

Список литературы Потенциал бактерий рода Pseudomonas для использования в растениеводстве

  • Акимова Е.Е., Терещенко Н.Н., Зюбанова Т.И. [и др.] (2018). Влияние бактерий рода Pseudomonas на активность пероксидазы в растениях пшеницы при инфицировании Bipolaris sorokiniana // Физиология растений. Т. 65. № 5. С. 366–375.
  • Гринева И.А., Кулешова Ю.М., Ломоносова В.А. [и др.] (2017). Индукция устойчивости у растений рапса к засолению элиситорами – производными бактерий родов Pseudomonas и Bacillus // Журнал Белорусского гос. ун-та. Биология. № 1. С. 38–43.
  • Жардецкий С.С., Путинская А.Я., Храмцова Е.А. (2005). Ростостимулирующая активность мутантного штамма бактерий Pseudomonas mendocina // Вестник БГУ. Сер. 2: Химия. Биология. География. С. 32–35.
  • Жардецкий С.С., Храмцова Е.А. (2018). Влияние ИУК-продуцирующего штамма Pseudomonas mendocina 9-40 на стрессоустойчивость растений // Биологически активные препараты для растениеводства. Научное обоснование – рекомендации – практические результаты: мат-лы XIV Междунар. науч.-практ. конф. С. 75–77.
  • Иванов В.А. (2023). Стратегия развития сельского хозяйства Европейского Севера России / отв. ред. В.Н. Лаженцев; Мин-во науки и высшего образования РФ, Коми научный центр УрО РАН, Институт социально-экономических и энергетических проблем Севера. Сыктывкар: Принт. 139 с.
  • Кузьмина Л.Ю., Гуватова З.Г., Ионина В.И. [и др.] (2016). Мобилизация ортофосфата кальция бактериями родов Advenella и Pseudomonas // Вестник защиты растений. № 89 (3). С. 90–91.
  • Кулешова Ю.М., Камаева М.В., Максимова Н.П. (2006). Получение бактерий Pseudomonas putida КМБУ 4308, способных к сверхпродукции пигмента пиовердина Рm // Вестник Белорусского гос. ун-та. Сер. 2: Химия. Биология. География. № 2. С. 48–52.
  • Кулешова Ю.М., Максимова Н.П., Блажевич О.В., Семак И.В. (2006). Идентификация и характеристика пиовердина pm – нового антирадикального соединения, синтезируемого бактериями Pseudomonas putida КМБУ 4308 // Труды Белорусского гос. ун-та. Вып. 1. С. 89–97.
  • Кулешова Ю.М., Рыбакова В.А., Феклистова И.Н. [и др.] (2017). Принципы отбора стимуляторов корнеобразования растений среди бактерий Pseudomonas с антагонистической активностью // Журнал Белорусского гос. ун-та. Биология. № 3. С. 54–62.
  • Максимов И.В., Абизгильдина Р.Р., Пусенкова Л.И. (2011). Стимулирующие рост растений микроорганизмы как альтернатива химическим средствам защиты от патогенов // Прикладная биохимия и микробиология. Т. 47. № 4. С. 373–385.
  • Рассохина И.И., Маракаев О.А. (2023). Оценка морфофизиологических параметров и продуктивности обыкновенного ячменя (Hordeum vulgare L.) при действии суспензии штамма Pseudomonas sp. GEOT18 // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Естественные науки. № 3 (43). С. 92–104. DOI: 10.21685/2307-9150-2023-3-8
  • Рассохина И.И., Платонов А.В. (2023). Действие суспензии штамма Pseudomonas sp. GEOT18 на рост и продуктивность ячменя обыкновенного сорта Сонет // Вестник аграрной науки. № 6 (105). С. 50–55. DOI: 10.17238/issn2587-666X.2023.6.50
  • Рассохина И.И., Платонов А.В., Маракаев О.А., Зайцева Ю.В. (2020). Эффективность инокуляции семян овса посевного штаммом Pseudomonas sp. GEOT18, перспективным для создания биопрепарата // Международный сельскохозяйственный журнал. № 5 (377). С. 52–55. DOI: 10.24411/2587-6740-2020-15093
  • Рассохина И.И., Платонов А.В., Платонов А.А. (2022). Действие бактерий рода Pseudomonas sp. на рост и продуктивность тритикале // Вестник КрасГАУ. № 1 (178). С. 93–99. DOI: 10.36718/1819-4036-2022-1-93-99
  • Сырмолот О.В., Кочева Н.С. (2019). Оценка влияния бактерий родов Bacillus и Pseudomonas на продуктивность сои // Международный научно-исследовательский журнал. № 10–2 (88). DOI: 10.23670/IRJ.2019.88.10.02
  • Феклистова И.Н., Максимова Н.П. (2008). Синтез пирролнитрина бактериями Pseudomonas aurantiaca B-162 // Труды Белорусского государственного университета. Т. 3. С. 148–155.
  • Феклистова И.Н., Максимова Н.П. (2009). Гиббереллины бактерий Pseudomonas aurantiaca: биологическая активность, подходы к получению и использованию продуцентов фитогормонов // Труды Белорусского государственного университета. Т. 4. № 1.
  • Bychkova A.A., Zaitseva Y.V., Sidorov A.V., Aleksandrova A.S., Marakaev O.A. (2022). Biotechnological potential of phosphate-solubilizing Pseudomonas migulae strain GEOT18. International Journal of Agricultural Technology, 18 (4), 1403–1414.
  • Chen Y.P., Rekha P.D., Arun A.B. [et al.] (2006). Phosphate solubilizing bacteria from subtropical soil and their tricalcium phosphate solubilizing abilities. Applied Soil Ecology, 34, 33–41. DOI: 10.1016/j.apsoil.2005.12.002
  • Choi O., Kim J., Kim J.G. [et al.] (2008). Pyrroloquinoline quinone is a plant growth promotion factor produced by Pseudomonas fluorescens B16. Plant physiology, 146 (2), 657–668. DOI: 10.1104/pp.107.112748
  • Chu T.N., Tran B.T.H., Van Bui L., Hoang M.T.T. (2019). Plant growth-promoting rhizobacterium Pseudomonas PS01 induces salt tolerance in Arabidopsis thaliana. BMC research notes, 12 (1), 11. DOI: 10.1186/s13104-019-4046-1
  • Dorjey S., Dolkar D., Sharma R. (2017). Plant growth promoting rhizobacteria Pseudomonas: A review. International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences, 7 (6), 1335–1344. DOI: 10.20546/ijcmas.2017.607.160
  • Dubeikovsky A.N., Mordukhova E.A., Kochetkov V.T., Polikarpova F.Y., Boronin A.M. (1993). Growth promotion of blackcurrant softwood cuttings by recombinant strain Pseudomonas fluorescens BSP53a synthesizing an increased amount of indole-3-acetic acid. Soil biology and Biochemistry, 25 (9), 1277–1281. DOI: 10.1016/0038-0717(93)90225-Z
  • Feklistova I.N., Maksimova N.P. (2008). Obtaining Pseudomonas aurantiaca strains capable of overproduction of phenazine antibiotics. Microbiology, 77 (2), 176–180.
  • Gull M., Hafeez F.Y. (2012). Characterization of siderophore producing bacterial strain Pseudomonas fluorescens Mst 8.2 as plant growth promoting and biocontrol agent in wheat. African Journal of Microbiology Research, 6 (33), 6308–6318. DOI: 10.5897/AJMR12.1285
  • Heng J.L.S., Zainual N.S.M. (2017). Effect of encapsulated Pseudomonas putida strain PF1P on plant growth and its microbial ecosystem. African Journal of Biotechnology, 16 (41), 2009–2013. DOI: 10.5897/AJB2017.16164
  • Huang Z., Bonsall R.F., Mavrodi D.V., Weller D.M., Thomashow L.S. (2014). Transformation of Pseudomonas fluorescens with genes for biosynthesis of phenazine-1-carboxylic acid improves biocontrol of rhizoctonia root rot and in situ antibiotic production. FEMS Microbiology Ecology, 49 (2), 243–251. DOI: 10.1016/j.femsec.2004.03.010
  • Jain R., Pandey A. (2016). A phenazine-1-carboxylic acid producing polyextremophilic Pseudomonas chlororaphis (MCC2693) strain, isolated from mountain ecosystem, possesses biocontrol and plant growth promotion abilities. Microbiological research, 190, 63–71. DOI: 10.1016/j.micres.2016.04.017
  • Kim J., Choi O., Kang J.H. [et al.] (1998). Tracing of some root colonizing Pseudomonas in the rhizosphere using lux gene introduced bacteria. Korean Journal of Plant Pathology, 14, 13–18.
  • Kumar A., Verma H., Singh V.K. [et al.] (2017). Role of Pseudomonas sp. in sustainable agriculture and disease management. Agriculturally Important Microbes for Sustainable Agriculture, 2, 195–215. DOI: 10.1007/978-981-10-5343-6_7
  • Kumari P., Meena M., Gupta P. [et al.] (2018). Plant growth promoting rhizobacteria and their biopriming for growth promotion in mung bean (Vigna radiata (L.) R. Wilczek). Biocatalysis and Agricultural Biotechnology, 16, 163–171. DOI: 10.1016/j.bcab.2018.07.030
  • Misra H.S., Khairnar N.P., Barik A. [et al.] (2004). Pyrroloquinoline-quinone: A reactive oxygen species scavenger in bacteria. FEBS letters, 578, 26–30. DOI: 10.1016/j.febslet.2004.10.061
  • Prabhukarthikeyan S.R., Keerthana U., Raguchander T. (2018). Antibiotic-producing Pseudomonas fluorescens mediates rhizome rot disease resistance and promotes plant growth in turmeric plants. Microbiological Research, 210, 65–73. DOI: 10.1016/j.micres.2018.03.009
  • Safronova V.I., Stepanok V.V., Engqvist G.L., Alekseyev Y.V., Belimov A.A. (2006). Root-associated bacteria containing 1-aminocyclopropane-1-carboxyate deaminase improve growth and nutrient uptake by pea genotypes cultivated in cadmium supplemented soil. Biology and Fertility of Soils, 42, 267–272. DOI: 10.1007/s00374-005-0024-y
  • Sah S., Krishnani S., Singh R. (2021). Pseudomonas mediated nutritional and growth promotional activities for sustainable food security. Current Research in Microbial Sciences, 2, 100084. DOI: 10.1016/j.crmicr.2021.100084
  • Singh P., Singh R.K., Guo D.-J. [et al.] (2021). Whole genome analysis of sugarcane root-associated endophyte Pseudomonas aeruginosa B18-A plant growth-promoting bacterium with antagonistic potential against Sporisorium scitamineum. Frontiers in Microbiology, 12, 628376. DOI: 10.3389/fmicb.2021.628376
  • Singh P., Singh R.K., Zhou Y. [et al.] (2022). Unlocking the strength of plant growth promoting Pseudomonas in improving crop productivity in normal and challenging environments: A review. Journal of Plant Interactions, 17 (1), 220–238. DOI: 10.1080/17429145.2022.2029963
  • Tiwari P., Singh J.S. (2017). A plant growth promoting rhizospheric Pseudomonas aeruginosa strain inhibits seed germination in Triticum aestivum (L) and Zea mays (L). Microbiology Research, 8 (2), 7233. DOI: 10.4081/mr.2017.7233
  • Uzair B., Kausar R., Bano S.A. [et al.] (2018). Isolation and molecular characterization of a model antagonistic Pseudomonas aeruginosa divulging in vitro plant growth promoting characteristics. BioMed Research International, 1–7. DOI: 10.1155/2018/6147380
  • Van Peer R., Niemann G.J., Schippers B. (1991). Induced resistance and phytoalexin accumulation in biological control of Fusarium wilt of carnation by Pseudomonas sp. strain WCS 417. Phytopathology, 81, 728–734.
  • Vansuyt G., Robin A., Briat J.F., Curie C., Lemanceau P. (2007). Iron acquisition from Fe-pyoverdine by Arabidopsis thaliana. Molecular Plant-Microbe Interactions, 20 (4), 441–447. DOI: 10.1094/MPMI-20-4-0441
  • Vyas P., Gulati A. (2009). Organic acid production in vitro and plant growth promotion in maize under controlled environment by phosphate-solubilizing fluorescent Pseudomonas. BMC microbiology, 9, 1–15. DOI: 10.1186/1471-2180-9-174
  • Xie H., Pasternak J.J., Glick B.R. (1996). Isolation and characterization of mutants of the plant growth-promoting rhizobacteria Pseudomonas putida GR12-2 that overproduce indoleacetic acid. Current Microbiology, 32, 67–71. DOI: 10.1007/s002849900012
  • Zia R., Nawaz M.S., Siddique M.J., Hakim S., Imran A. (2020). Plant survival under drought stress: implications, adaptive responses, and integrated rhizosphere management strategy for stress mitigation. Microbiology Research, 242, 126626. DOI: 10.1016/j.micres.2020.126626
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp