Особливості колонізації фітосфери проростків пшениці інтродукованими штамами Escherichia coli
Анотація
В роботі представлені результати дослідження здатності інтродукованих штамів Escherichia coli колонізувати різні ніші фітосфери – ризосферу, ендосферу та філосферу проростків озимої м’якої пшениці сорту Мерсія та впливати на ростову реакцію рослин за цих умов. Матеріалом дослідження служили АТСС 8739 та клінічний штам E. coli, а також ізолят, виділений з ґрунту агроценозу під пшеницею. Вегетаційні досліди проводили у факторостатній камері кафедри фізіології та біохімії рослин і мікроорганізмів ХНУ ім. В.Н.Каразіна. Дослідні рослини інокулювали суспензіями штамів та ґрунтового ізоляту E. coli, проводячи полив у вегетаційні посудини, де вирощували проростки протягом 10 діб. Паралельно методом послідовних змивів проводили аналіз динаміки чисельності КУО E. coli в ризо-, ендо- та філосфері проростків. Після завершення експерименту аналізували ростову реакцію за показниками лінійного росту та інтегральним показником ростових і біосинтетичних процесів – накопиченням біомаси. Результати експериментів показали, що за інокуляції АТСС 8739 та клінічним штамом E. coli знижується схожість насіння пшениці та гальмується ростова реакція. Інокуляція ґрунтовим ізолятом E. coli практично не впливає на схожість насіння, лінійний ріст та накопичення біомаси проростками пшениці сорту Мерсія. Встановлено, що чисельність бактерій E. coli у фітосфері рослин пшениці залежіть від інокульованого штаму та різниться у різних частинах фітосфери проростків. Максимальну кількість КУО E. coli у фітосфері виявлено за інокуляції рослин клінічним штамом, втричі меншу – за впливу ґрунтового ізоляту, майже в 6 разів меншу – за інокуляції стандартним штамом. Виявлені розбіжності за ступенем колонізації різних частин фітосфери при інокуляції дослідних проростків різними штамами та ґрунтовим ізолятом E. coli: у контрольному варіанті та за впливу АТСС 8739 розподіл між ризо- та ендосферою приблизно однаковий, за дії клінічного штаму – переважно колонізується ендосфера рослин, за інокуляції ґрунтовим ізолятом – ризосфера. У філосфері дослідних проростків в незначній кількості виявлено клітини виключно клінічного штаму, що свідчить про його підвищені адгезивні властивості. Обговорюються рослинно-мікробні взаємовідносини та здатність умовно-патогенних бактерій E. coli колонізувати різні сфери рослинного організму та використовувати проростки пшениці як альтернативного хазяїна.
Завантаження
Посилання
Alekseyenko A.L. (2010). Features of the interaction of opportunistic enterobacteria with plants. Abstract of the thesis for the Degree of the Candidate of Biological Sciences. Irkutsk. 22 p. (In Russian)
Ivanova E.I., Popkova S.M., Dzhioyev Y.P., Rakova E.B. (2013). Detection of pathogenicity genes encoding ability to toxigenesis in Escherichia coli isolated from the children intestinal biotope. Acta Biomedica Scientifica, 2(2), 111–114. (In Russian)
Lakin G.F. (1973). Biometrics. Moscow: Vysshaya shkola Publ. 343 p. (In Russian)
Markova Yu.A., Turskaya A.L. (2012). Plants as an ecological niche of bacteria pathogenic for humans. Scientific Journal Cube AU, 84(10), 1–15. (In Russian)
Moshynets O.V., Kosakivska I.V. (2010a). Phytosphere ecology: plant-microbial interactions. 1. Structure-functional characteristic of rhizo-, endo- and phyllosphere. The Bulletin of Kharkiv National Agrarian University: Series Biology, 2, 19–35. (In Ukrainian)
Moshynets O.V., Kosakivska I.V. (2010b). Phytosphere ecology: plant-microbial interactions. 2. Phytosphere as a niche for plant-microbial interactions. Functional microbial activity and its influence on plants. The Bulletin of Kharkiv National Agrarian University: Series Biology, 3, 6–22.](In Ukrainian)
Organic production and food safety. (2013). Zhytomyr: Polissya. 492 р. (In Ukrainian)
Pozdeyev O.K., Fedorov R.V. (2007). Enterobacteria: a guide for doctors. Moscow: GEOTAR-Media. 720 p. (In Russian)
Workshop on microbiology (2005). / Ed. A.I.Netrusov. Moscow: Publishing Center "Academy". 602 p. (In Russian)
Rybalka O.I. (2011). Wheat quality and its improvement. Kyiv: Logos. 496 p. (In Ukrainian)
Solovieva E., Aleschenkova Z. (2018). Isolation of endophytic phosphate-solubilizing bacteria that colonize the internal tissues of soy and winter wheat. Žmogaus ir gamtos sauga, 208–210. (In Russian)
Khakimova L.R., Lavina A.M., Serbaeva E.R. et al. (2017). The role of bacterial adhesins and other cell components in the initial stages of plant-microbial interactions. Biomika, 9(4), 325–339. (In Russian)
Shmidt V.M. (1984). Mathematical methods in botany. Leningrad: Publishing house of Leningrad University. 288 p. (In Russian)
Frank A.C., Saldierna Guzmán J.P., Shay J.E. (2017). Transmission of bacterial endophytes. Microorganisms, 5(4), 70. https://doi.org/10.3390/microorganisms5040070
Eibenbergera K., Moencha D., Drissnerb D. et al. (2018). Adherence factors of enterohemorrhagic Escherichia coli O157:H7 strain Sakai influence its uptake into the roots of Valerianella locusta grown in soil. Food Microbiology, 76, 245–256. https://doi.org/10.1016/j.fm.2018.05.016
Hofmann A., Fischer D., Hartmann A., Schmid M. (2014). Colonization of plants by human pathogenic bacteria in the course of organic vegetable production. Frontiers in Microbiology, 5(191). https://doi.org/10.3389/fmicb.2014.00191
Holden N., Pritchard L., Toth I. (2009). Colonization outwith the colon: plants as an alternative environmental reservoir for human pathogenic enterobacteria. FEMS Microbiology Reviews, 33(4), 689–703. https://doi.org/10.1111/j.1574-6976.2008.00153.x
Jechalke S., Schierstaedt J., Becker M. et al. (2019). Salmonella establishment in agricultural soil and colonization of crop plants depend on soil type and plant species. Front. Microbiol., 10, 967. https://doi.org/10.3389/fmicb.2019.00967
Jo S.H., Park J.M. (2019). The dark side of organic vegetables: interactions of human enteropathogenic bacteria with plants. Plant Biotechnology Reports, 13, 105–110. https://doi.org/10.1007/s11816-019-00536-1
Karmakar K., Nath U., Nataraja K.N., Chakravortty D. (2018). Root mediated uptake of Salmonella is different from phyto-pathogen and associated with the colonization of edible organs. BMC Plant Biology, 18, 344. https://doi.org/10.1186/s12870-018-1578-9
Liu D., Cui Y., Walcott R., Chena J. (2018). Fate of Salmonella enterica and enterohemorrhagic Escherichia coli cells artificially internalized into vegetable seeds during germination. Applied and Environmental Microbiology, 84(1), e01888-17. https://doi.org/10.1128/AEM.01888-17
Merget B., Forbes K.J., Brennan F. et al. (2019). Influence of plant species, tissue type, and temperature on the capacity of shiga-toxigenic Escherichia coli to colonize, grow, and be internalized by plants. Applied and Environmental Microbiology, 85(11), e00123-19. https://doi.org/10.1128/AEM.00123-19
Moyne А.-L., Blessington T., Thomas R. et al. (2020). Conditions at the time of inoculation influence survival of attenuated Escherichia coli O157:H7 on field-inoculated lettuce. Food Microbiology, 85, 103274. https://doi.org/10.1016/j.fm.2019.103274
Murphy S., Gaffney M.T., Fanning S., Burgess C.M. (2016). Potential for transfer of Escherichia coli O157:H7, Listeria monocytogenes and Salmonella Senftenberg from contaminated food waste derived compost and anaerobic digestate liquid to lettuce plants. Food Microbiology, 59, 7–13. https://doi.org/10.1016/j.fm.2016.04.006
Riggio G.M., Wang Q., Kniel K.E., Gibson K.E. (2019). Microgreens – а review of food safety considerations along the farm to fork continuum. International Journal of Food Microbiology, 290, 76–85. https://doi.org/10.1016/j.ijfoodmicro.2018.09.027
Wright K.M., Holden N.J. (2018). Quantification and colonization dynamics of Escherichia coli O157:H7 inoculation of microgreens species and plant growth substrates. International Journal of Food Microbiology, 273, 1–10. https://doi.org/10.1016/j.ijfoodmicro.2018.02.025
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої її публікації на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License 4.0 International (CC BY 4.0), яка дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи.
