Влияние эндофитных бактерий Bacillus subtilis 26Д и Bacillus velezensis M66 на устойчивость растений картофеля к возбудителю альтернариоза Alternaria solani

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Изучено влияние бактерий Bacillus velezensis М66 и Bacillus subtilis 26Д на устойчивость растений картофеля к некротрофному грибу Alternaria solani – возбудителю альтернариоза. Впервые показано накопление жизнеспособных клеток бактерий этих штаммов во внутренних тканях стебля, корней и клубней картофеля на протяжении длительного времени. Выявлено значительное сокращение площади поражения альтернариозом на листьях, инокулированных эндофитами растений, а также ингибирование роста патогена под действием бактериальных штаммов, что может объясняться синтезом липопептидных антибиотиков, гены, отвечающие за синтез которых, были обнаружены методом ПЦР, и протеолитических ферментов, активность которых была показана in vitro. Формирование устойчивости растений под влиянием инокуляции B. subtilis 26Д и B. velezensis М66 сопровождалось накоплением пероксида водорода в первые часы после инфицирования растений спорами A. solani и снижением этого показателя на поздних этапах патогенеза за счет увеличения активности каталазы и пероксидаз. Ограничение распространения гриба сопровождалось увеличением активности ингибиторов протеиназ в растениях, что, вероятно, снижало негативное воздействие протеолитических ферментов некротрофного патогена A. solani. Можно полагать, что инокуляция растений клетками бактерий штамма B. velezensis M66 способствовала формированию устойчивости растений картофеля к альтернариозу посредством эффективного праймирования фитоиммунного потенциала, сравнимого с успешно применяемым в полевых условиях штаммом B. subtilis 26Д, активного компонента биопрепарата Фитоспорин-М.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. В. Сорокань

Институт биохимии и генетики – обособленное структурное подразделение Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: fourtyanns@googlemail.com
Россия, Уфа, 450054

В. Ф. Габдрахманова

Институт биохимии и генетики – обособленное структурное подразделение Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук

Email: fourtyanns@googlemail.com
Россия, Уфа, 450054

И. С. Марданшин

Башкирский научно-исследовательский институт сельского хозяйства – обособленное структурное подразделение Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук

Email: fourtyanns@googlemail.com
Россия, Уфа, 450059

И. В. Максимов

Институт биохимии и генетики – обособленное структурное подразделение Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук

Email: fourtyanns@googlemail.com
Россия, Уфа, 450054

Список литературы

  1. Fagodiya R.K., Trivedi A., Fagodia B.L.// Sci. Rep. 2022. V. 12. P. 6131–6147. https://doi.org/10.1038/s41598-022-10108-z
  2. Fernandes C., Casadevall A., Gonçalves T. // FEMS Microbiol. Rev. 2023. V. 47. № 6. A. fuad061. https://doi.org/10.1093/femsre/fuad061
  3. Miranda-Apodaca J., Artetxe U., Aguado I., Martin-Souto L., Ramirez-Garcia A., Lacuesta M., et al. // Plants. 2023. V. 12. № 6. P. 1304–1321. https://doi.org/10.3390/plants12061304
  4. Brouwer S.M., Odilbekov F., Burra D.D., Lenman M., Hedley P.E., Grenville-Briggs L., et al. // Plant Mol. Biol. 2020. V. 104. № 1–2. P. 1–19. https://doi.org/10.1007/s11103-020-01019-6
  5. Wu X., Wang Z., Zhang R., Xu T., Zhao J., Liu Y. // Archives of Microbiology. 2022. V. 204. № 4. P. 213. https://doi.org/10.1007/s00203-022-02824-x
  6. Kim J.A., Song J.S., Kim P.I., Kim D.H., Kim Y. // J. of Fungi. 2022. V. 8. № 10. P. 1053. https://doi.org/10.3390/jof81010532
  7. Liu H., Jiang J., An M., Li B., Xie Y., Xu C., Jiang L., Yan F., Wang Z., Wu Y. // Front Microbiol. 2022. V. 13. A. 840318. https://doi.org/10.3389/fmicb.2022.840318
  8. Chen L., Wu Y.D., Chong X.Y., Xin Q.H., Wang D.X., Bian K.// J. Appl. Microbiol. 2022. V. 128. P. 803–813. https://doi.org/10.1111/jam.14508
  9. Maksimov I.V., Singh B.P., Cherepanova E.A., Burkhanova G.F., Khairullin R.M.// Appl. Biochem. Microbiol. 2020. V. 14. P. 15–28. https://doi.org/10.1134/S0003683820010135
  10. Liu D., Li K., Hu J., Wang W., Liu X., Gao Z. // Int. J. Mol. Sci. 2019. V. 20(12). P. 2908. https://doi.org/10.3390/ijms20122908
  11. Andri S., Meyer T., Rigolet A, Prigent-Combaret C., Höfte M., Balleux G. et al. // Microbiol. Spectr. 2021. V. 9. A. e0203821. https://doi.org/10.1128/spectrum.02038-21
  12. Cawoy H., Debois D., Franzil L., De Pauw E., Thonart P., Ongena M.// Microb. Biotechnol. 2015. V. 2. P. 281–295. https://doi.org/10.1111/1751-7915.12238
  13. Fazle Rabbee M., Baek K.H. // Molecules. 2020. V. 25. № 21. P. 4973–4985. https://doi.org/10.3390/molecules25214973
  14. Sui X., Han X., Cao J., Li Y., Yuan Y., Gou J. et al. // Front. Microbiol. 2022. V. 13. A. 940156. https://doi.org/10.3389/fmicb.2022.940156
  15. Черепанова Е.А., Галяутдинов И.В., Бурханова Г.Ф., Максимов И.В. // Прикл. биохимия микробиология. 2021. Т. 57. №?? С. 496–503. https://doi.org/10.31857/S0555109921050032
  16. Cheffi M., Bouket A.C., Alenezi F.N., Luptakova L., Belka M., Vallat A., et al. // Microorganisms. 2019. V. 7. № 9. P. 314. https://doi.org/10.3390/microorganisms7090314
  17. Liu S., Zha Z., Chen S., Tang R., Zhao Y., Lin Q., Duan Y., Wang K. // J. Sci. Food. Agric. 2023. V.103. № 5. P. 2675–2680. https://doi.org/10.1002/jsfa.12272
  18. Kudriavtseva N.N., Sofin A.V., Revina T.A., Gvozdeva E.L., Ievleva E.V., Valueva T.A.// App. Biochem. Microbiol. 2013. V. 49. № 5. P. 513–521. https://doi.org/10.7868/S0555109913050073
  19. Cho Y./ Eukary Cell. 2015. V. 14. P. 335–344. https://doi.org/10.1128/EC.00226-14
  20. Dey P., Ramanujam R., Venkatesan G., Nagarathnam R. // PLoS One. 2019 V. 14(9). A. e0223216. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0223216 http://ibg.anrb.ru/wp-content/uploads/2019/04/Katalog-endofit.doc (available on 25.05.2024)
  21. Sorokan A., Veselova S., Benkovskaya G., Maksimov I. // Plants. 2021. V. 10. P. 923–938. https://doi.org/10.3390/plants10050923
  22. Ганнибал Ф.Б. /Ред. М.М. Левитина. СПб.: ГНУ ВИЗР Россельхозакадемии., 2011. 70 с.
  23. Ганнибал Ф.Б., Орина А.С. // Микология и фитопатология. 2022. T. 56. № 6. с. 431–440
  24. Nowicki M., Foolad M.R., Nowakowska M., Kozik E.U. // Plant Dis. 2012. V. 96. № 1. P. 4–17. https://doi.org/10.1094/PDIS-05-11-0458
  25. Сорокань А.В., Бурханова Г.Ф., Алексеев В.Ю., Максимов И.В. // Вестник Томского государственного университета. Биология. 2021. T. 53. С. 109–130. https://doi.org/10.17223/19988591/53/6
  26. Sorokan A., Benkovskaya G., Burkhanova G., Blagova. D., Maksimov. I. // Plants. 2020. V. 9. A. 1115. https://doi.org/10.3390/plants9091115
  27. Максимов И.В., Пусенкова Л.И., Абизгильдина Р.Р. // Агрохимия. 2011. № 6. С. 43–48.
  28. Lastochkina O., Baymiev A., Shayahmetova A., Garshina D., Koryakov I., Shpirnaya I. et al. // Plants. 2020. V. 9. P 76–81. https://doi.org/10.3390/plants9010076
  29. Rumyantsev S.D., Alekseev V.Y., Sorokan A.V., Burkhanova G.F., Cherepanova E.A., Garafutdinov R.R. et al. // Life. 2023. V. 13. P. 214–226. https://doi.org/10.3390/life13010214
  30. Attia M.S., Hashem A.H., Badawy A.A. // Bot. Stud. 2022. V. 63. P. 26–38. https://doi.org/10.1186/s40529-022-00357-6
  31. Yánez-Mendizábal V., Falconí C.E. // Biotechnol. Lett. 2021. V. 43. № 3. P. 719–728. https://doi.org/10.1007/s10529-020-03066-x

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Площадь проявления симптомов альтернариоза (а) на листьях картофеля в контроле и под влиянием B. subtilis 26Д и B. velezensis M66 (цифрами показан % пораженной площади листовой пластинки), и подавление роста культуры гриба A. solani (б) исследуемыми штаммами (цифрами показано расстояние между колониями бактерии и гриба). Разными буквами обозначены статистически значимые отличия показателей (при p ≤ 0.05).

Скачать (309KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Антагонистические свойства B. subtilis 26Д и B. velezensis M66 против патогенов. (а) – фотография полиакриламидного геля после разделения продуктов ПЦР последовательностей ДНК бактерий с праймерами к генам, кодирующими ферменты биосинтеза липопептидов: 1 – фосфопантетеинил трансфераза; 2 – сурфактин синтаза; 3 – итуринсинтаза А; 4 – итуринсинтаза В; 5 – фенгицинсинтаза; 6 – ген домашнего хозяйства 16S рРНК; (б) – рост колоний B. subtilis 26Д и B. velezensis M66 на 3%-ном обезжиренном молочном агаре.

Скачать (116KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Влияние бактерий B. subtilis 26Д и B. velezensis M66 на содержание пероксида водорода (а), активность каталазы (б), пероксидаз (в) и ингибиторов трипсина (г) в здоровых и инфицированных возбудителем альтернариоза растениях картофеля: 1 – 1 ч, 2– 24 ч, 3 – 6 сут после нанесения спор патогена. Разными буквами обозначены статистически значимые отличия показателей, наблюдаемых в соответствующей временной точке (при p ≤ 0.05).

Скачать (506KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024