Micromycetes of rhizosphere and phillosphere in the lines of wheat (Triticum aestivum L.) isogenic by VRN in relation to the development rate and productivity
Abstract
The field experiments were performed in order to assess the micromycetes number and species composition in the rhizosphere and phillosphere of the Myronivska 808 soft wheat lines isogenic by VRN genes in relation to the rate of wheat development. It was established that the lines with dominant genes VRN-A1a and VRN-D1a came to the earing phase remarkably earlier than the line with the dominant gene VRN-B1a. In lines, which have faster development, the parameters of individual productivity were higher, and the content of protein in grains was lower than that in the line with lower development rate. The number of micromycetes species and their propagules in the rhizosphere of all wheat lines were higher than that in the phillosphere. As a result of the study of species diversity of NILs mycocenoses from rhizosphere of wheat 319 strains of micromycetes, belonging to 20 genera of Zygomycota and Ascomycota, were isolated in pure culture. The most species were identified from genera Fusaruim, Aspergillus, Рenicillium, Trichoderma, Mucor, and dark-pigmented micromycetes. It was established that in the rhizosphere the maximum number of micromycetes species and propagules was associated with the isolines of VRN-A1a and VRN-D1a, which showed an accelerated development, while the minimum fungi diversity occurred in the root soil of the VRN-B1a line. The phillosphere of the plant ears in all studied wheat isolines appeared to be rather poor in microscopic fungi: only 27 strains belonging to 6 genera were identified. Potential phytopathogens – representatives of the genus Fusarium were found on the surface of the plant ears of all lines, and in the phillosphere of plants of VRN-A1a line there were also representatives of dark pigmented micromycetes. The number of fungal propagules was also maximal for isolines with accelerated rates of development – VRN-A1a and VRN-D1a, and minimal for plants of VRN-B1a isoline. Thus, population density of micromycetes and their species structure, both in rhizosphere and on plant ears, correlated with the rate of development of wheat lines, which was determined by the dominant/recessive state of the VRN genes. Therefore it can be assumed that VRN genes are indirectly involved in the formation and functioning of the mycosenoses of the studied isogenic lines of soft wheat, particularly via their participation in the regulation of physiological and biochemical processes.
Downloads
References
Авксентьева О.А. Физиолого-биохимическая регуляция темпов развития изогенных линий пшеницы Triticum aestivum L. // Регуляція росту і розвитку рослин: фізіолого-біохімічні і генетичні аспекти. Матеріали ІІ міжнародної наукової конференції. – Харків, 2011. – С. 15–16. /Avksentyeva O.A. Physiological and biochemical regulation of the rate of development of wheat isogenic lines of Triticum aestivum L. // Regulation of growth and development of plants: physiological, biochemical and genetic aspects. Materials of the II International Scientific Conference. – Kharkiv, 2011. – P. 15–16./
Авксентьєва О.А., Віннікова О.І. Чисельність мікроміцетів у ризосфері ізогенних за генами VRN ліній пшениці у зв’язку з темпами розвитку та продуктивністю // Сучасні напрями селекційного удосконалення пшениці. Матеріали міжн. конф., присвяченої 100-річчю селекції пшениці в Селекційно-генетичному інституті – Національному центрі насіннєзнавства та сортовивчення. – Вінниця: ТОВ Нілан-ЛТД, 2016. – С. 54–56. /Avksentyeva O.A., Vinnikova O.I. The number of micromycetes in the rhizosphere of the wheat lines isogenic by VRN genes in connection with the race of development and productivity // Current trends of breeding improvement of wheat. Materials of the international conference dedicated to the 100th anniversary of wheat selection at the Plant Breeding and Genetics Institute – National Center of Seed and Cultivar Investigation. – Vinnitsa: LLC Nilan LTD, 2016. – P. 54–56./
Гажеева Т.П., Гордеева Т.Х., Масленникова С.Н. Динамика численности и состава микроорганизмов ризосферы некоторых злаковых растений в процессе их роста и развития // Вестник ОГУ. – 2011. – №12 (131). – С. 328–330. /Gazheeva T.P., Gordeeva T.H., Maslennikova S.N. Dynamics of the number and composition of microorganisms of the rhizosphere of some cereal plants in the process of their growth and development // Bulletin of the OSU. – 2011. – No. 12 (131). – P. 328–330./
Дем’янюк О.С., Шерстобоєва О.В., Чайковська В.В. Спрямованість біологічних процесів у ґрунті за різних систем удобрення пшениці озимої та погодних умов // Збалансоване природокористування. – 2016. – №2. – С. 146–151. /Dem'yanyuk O.S., Sherstoboeva O.V., Chaykovska V.V. Direction of biological processes in the soil under different fertilizer systems of winter wheat and weather conditions // Balanced Natural Resources. – 2016. – No. 2. – P. 146–151./
Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. – М.: Агропромиздат, 1985. – 351с. /Dospekhov B.A. Methodology of field experience. – M .: Agropromizdat, 1985. – 351p./
Дубровна О.В., Моргун Б.В., Бавол А.В. Біологічна характеристика та господарське значення пшениці та чинники, що обмежують її урожайність // Біотехнології пшениці: клітинна селекція та генетична інженерія. – К.: Логос, 2014. – С. 11–16. /Dubrovna O.V., Morgun B.V., Bavol A.V. Biological characteristics and economic value of wheat and factors limiting its yield // Biotechnology of wheat: cell selection and genetic engineering. – K .: Logos, 2014. – P. 11–16./
Жмурко В.В., Авксентьєва О.О., Юхно Ю.Ю. та ін. Ефекти генів фотоперіодичної чутливості і потреби в яровизації у рослин пшениці м’якої та сої культурної // Фізіологія рослин: досягнення та нові напрями розвитку. – К.: Логос, 2017. – С. 187–197. /Zhmurko V.V., Avksentyeva O.O., Yukhno Yu.Yu. et al. Effects of genes of photoperiodic sensitivity and the need for vernalization in soft wheat and soybean plants // Plant physiology: achievements and new directions of development. – K .: Logos, 2017. – P. 187–197./
Зенова Г.М., Степанов А.Л., Лихачева А.А. Практикум по биологии почв. – М.: Издательство МГУ, 2002. – 120с. /Zenova G.M., Stepanov A.L., Likhacheva A.A. Workshop on soil biology. – Moscow: Publisher MSU, 2002. – 120p./
Ковалишина Г.М., Демидов О.А., Муха Т.О. та ін. Миронівські сорти пшениці озимої із груповою стійкістю проти хвороб для Лісостепу України // Ел. журнал «Наукові доповіді НУБіП України». – 2016. – №5 (62). – http://nbuv.gov.ua/UJRN/Nd_2016_5_23. /Kovalishina G.M., Demidov O.A., Mukha T.О. et al. Mironovsky winter wheat varieties with group resistance to diseases for the forest-steppe of Ukraine // Electronic journal "Scientific Reports of NUBiP of Ukraine". – 2016. – No. 5 (62)./
Копилов Є.П. Видове різноманіття мікроміцетів лучно-чорноземного вилугованого ґрунту кореневої зони пшениці ярої // Агроекологічний журнал. – 2010. – №3. – С. 55–59. /Kopylov Ye.P. Species diversity of micromycetes of meadow-chernozem extracted soil of the root zone of spring wheat // Agroecological Journal. – 2010. – No. 3. – P. 55–59./
Крючкова Л.О., Грицюк Н.В. Кореневі гнилі пшениці озимої – поширення в Північному Лісостепу України // Карантин і захист рослин. – 2014. – №2. – С. 9–12. /Kryuchkova L.O., Gritsyuk N.V. Root rot of winter wheat – distribution in the Northern Forest-steppe Ukraine // Quarantine and Plant Protection. – 2014. – No. 2. – Р. 9–12./
Методы биохимического анализа растений / Под ред. А.И.Ермакова. – Л.: Агропромиздат, 1987. – 432с. /Methods of biochemical analysis of plants / Ed. A.I.Ermakov. – L .: Agropromizdat, 1987. – 432p./
Методы почвенной микробиологии и биохимии / Под ред. Д.Г.Звягинцева. – М.: Изд-во МГУ, 1991. – 304с. /Methods of soil microbiology and biochemistry / Ed. D.G.Zvyagintsev. – М.: MSU Publishing House, 1991. – 304p./
Моргун В.В., Швартау В.В., Киризий Д.А. Физиологические основы формирования высокой продуктивности зерновых злаков // Физиология и биохимия культ. растений. – 2010. – Т.42, №5. – С. 371–393. /Morgun V.V., Shvartau V.V., Kiriziy D.A. Physiological bases of formation of high productivity of grain cereals // Physiology and Biochemistry Cult. Plants. – 2010. – Vol.42, no. 5. – P. 371–393./
Мошинець О.В. , Косаківська І.В. Екологія фітосфери: рослинно-мікробні взаємовідносини. 1. Структурно-функціональна характеристика ризо-, ендо- та філосфери // Вісник Харківського національного аграрного університету. Серія: Біологія. – 2010. – Вип.2. – С. 19–35. /Moshinets O.V., Kosakivska І.V. Ecology of the phytosphere: plant-microbial interrelations. 1. Structural-functional characteristic of rhize, endo- and phyllosfera // Bulletin of Kharkiv National Agrarian University. Series: Biology. – 2010. – Vol.2. – P. 19–35./
Мутерко О.Ф., Балашова І.А., Файт В.І., Сиволап Ю.М. Молекулярно-генетичні механізми регуляції типу розвитку пшениці // Цитология и генетика. – 2015. – Т.49, №1. – С. 71–86. /Muterko O.F., Balashova I.A., Fayt V.I., Sivolap Yu.M. Molecular genetic mechanisms of regulation of wheat development type // Cytology and Genetics. – 2015. – Vol.49, no. 1. – P. 71–86./
Рибалка О.І., Моргун Б.В., Починок В.М. Сучасні дослідження якості зерна пшениці у світі: біосинтез та накопичення запасних білків, структура, агрегація і реологія у зв’язку з технологією зернопродуктів // Физиология и биохимия культ. растений. – 2011. – Т.43, №6. – С. 463–477. /Rybalka O.I., Morgun B.V., Pochynok V.М. Contemporary researches on the quality of wheat grain in the world: biosynthesis and accumulation of spare proteins, structure, aggregation and rheology in connection with the technology of grain products // Physiology and Biochemistry Cult. Plants. – 2011. – Vol.43, no. 6. – P. 463–477./
Самойлов А.М., Авксентьева О.А., Жмурко В.В. Эндо- и экзометаболиты корней изогенных по генам VRN линий озимой пшеницы и их влияние на хемотаксический ответ Azospirillum brasilense // Фізіологія рослин: проблеми і перспективи розвитку. – К.: Логос, 2009. – Т.1. – С. 585–593. /Samoylov A.M., Avksentyeva O.A., Zhmurko V.V. Endo- and exometabolites of the roots of the isogenic lines of winter wheat by VRN genes and their influence on the chemotacsis response of Azospirillum brasilense // Plant physiology: problems and prospects of development. – К .: Logos, 2009. – Vol.1. – P. 585–593./
Степаненко И.Л., Смирнова О.Г., Титов И.И. Модель генной сети регуляции времени цветения у озимой пшеницы и ячменя // Вавиловский журнал генетики и селекции. – 2012. – Т.16, №1. – C. 99–106. /Stepanenko I.L., Smirnova O.G., Titov I.I. Model of the gene network for the regulation of flowering time in winter wheat and barley // Vavilovsky Journal of Genetics and Selection. – 2012, Vol.16, no. 1. – Р. 99–106./
Фузариоз зерна: опасность и меры снижения вредоносности / Bayer Crop Science /Fusarium grain: danger and harm reduction measures / Bayer Crop Science./ (http://www.bayercropscience.ru/ru/fusarium.html)
Щербань А.Б., Салина Е.А. Эпигенетическая регуляция экспрессии генов яровизации // Цитология. – 2013. – T.55, №4. – C. 234–237. /Shcherban A.B., Salina E.A. Epigenetic regulation of expression of vernalization genes // Cytology. – 2013. – Vol.55, no. 4. – Р. 234–237./
Яринчин А.М. Оптимальний склад комплексу грибів роду Fusarium LK:FR для штучної інокуляції озимої пшениці при селекції на стійкість // Захист і карантин рослин. – 2008. – Вип.54. – С. 504–509. /Yarynchin A.M. Optimal composition of the complex of fungi of the genus Fusarium LK: FR for artificial inoculation of winter wheat in breeding for resistance // Plant protection and quarantine. – 2008. – Vol.54. – P. 504–509./
Dennis E., Peacock W. Vernalization in cereals // Journal of Biology. – 2009. – Vol.8, no. 57. – P .1–4.
Dhillon T., Pearce S.P., Stockinger E.J. et al. Regulation of freezing tolerance and flowering in temperate cereals: the VRN-1 connection // Plant Physiol. – 2010. – Vol.153. – P. 1846–1858.
Distelfeld A., Tranquilli G., Li C. et al. Genetic and molecular characterization of the VRN2 loci in tetraploid wheat // Plant. Physiol. – 2009. – Vol.149 (1). – P. 245–257.
Khotyljova L.V., Kaminskaya L.N., Koren L.V. Influence of genetic systems of VRN- and PPD genes on the ecological adaptation of wheat and Triticale // Biologija. – 2002. – No. 4. – P. 45–48.
Kirk P.M., Cannon P.F., Minter D.W. et al. Ainsworth & Bisby’s Dictionary of the Fungi. – CAB International, 2008. – 771p.
Oliver S.N., Finnegan E.J., Dennis E.S. et al. Vernalization-induced flowering in cereals is associated with changes in histone methylation at the VERNALIZATION1 gene // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. – 2009. –Vol.106. – P. 8386–8391.
Trevaskis B., Bagnall D.J., Ellis M.H. et al. MADS-box genes control vernalization-induced flowering in cereals // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. – 2003. – Vol.100 (22). – P. 13099–13104.
Trevaskis B. The central role of the VERNALIZATION1 gene in the vernalization response of cereals // Funct. Plant Biol. – 2010. – Vol.37. – P. 479–487.
Authors retain copyright of their work and grant the journal the right of its first publication under the terms of the Creative Commons Attribution License 4.0 International (CC BY 4.0), that allows others to share the work with an acknowledgement of the work's authorship.
