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 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