Вплив тривалості фотоперіоду на біологічні властивості бактерій групи PGPR ризосфери сої культурної (Glycine max (L.) Merr.)
Анотація
У роботі представлені результати дослідження фізіолого-біохімічних властивостей бактерій групи PGPR, виділених із ризосфери сої культурної (Glycine max (L.) Merr.), вирощеної за умов різної тривалості фотоперіоду. Рослинним матеріалом у дослідженні слугував короткоденний сорт сої Clark, який піддавали дії природнього довгого дня (16 годин – контроль) та короткого дня (9 годин – дослід). Короткий день створювали впродовж трьох тижнів шляхом затемнення рослин світлонепроникними камерами з 17.00 до 9.00 наступного дня. Польовий дослід проводили на експериментальній ділянці кафедри фізіології і біохімії рослин та мікроорганізмів ХНУ імені В.Н. Каразіна, яка розташована на території ботанічного саду університету. Відбір проб ґрунту з ризосфери сої проводили у фазу бутонізації та виділяли ізоляти на азот-збідненому середовищі. Досліджували культуральні властивості, такі як забарвлення за Грамом, морфологію клітин, рухливість, тип дихання, оксидазо- та каталазопозитивність, а також фізіолого-біохімічні властивості – здатність до протеолізу та нітратредукції. Більшу різноманітність ізолятів за культуральними властивостями було виявлено з ризосфери сої, що вирощена за умов довгого дня. Вірогідно, це пов'язано з більшою інтенсивністю виділення кореневих ексудатів (хемоатрагуючих факторів) рослинами на довгому дні, що обумовлено різною інтенсивністю метаболічних процесів за різної тривалості фотоперіоду. Найбільшу кількість ізолятів з протеолітичною активністю спостерігали у бактерій за умов довгого дня. Можливо, ця властивість може істотно впливати на мінеральне живлення рослин. Так, аналіз літературних даних показав, що саме на довгому дні спостерігається більша кількість білку в листках сої. Це може бути наслідком інтенсифікації живлення азотом, що забезпечується бактеріями, здатними до протеолізу. За умов короткого дня спостерігається більша кількість ізолятів, здатних до нітратредукції. Зниження кількості ізолятів, здатних до нітратредукції на довгому дні, можна пояснити можливою репресією асиміляційної нітратредуктази більшою кількістю амонію, що утворюється при амоніфікації органічних речовин. Таким чином, одержані результати дозволяють припустити, що тривалість фотоперіоду може визначати фізіолого-біохімічні властивості ризосферної мікробіоти у фотоперіодично чутливих рослин.
Завантаження
Посилання
Ahemad M., Kibret M. (2014). Mechanisms and applications of plant growth promoting rhizobacteria: Current perspective. Journal of King Saud University – Science, 26(1), 1–20. https://doi.org/10.1016/j.jksus.2013.05.001
Armada E., Leite M.F.A., Medina A. et al. (2018). Native bacteria promote plant growth under drought stress condition without impacting the rhizomicrobiome. FEMS Microbiology Ecology, 94(7). 92. https://doi.org/10.1093/femsec/fiy092
Castillo P., Molina R., Andrade A. et al. (2015). Phytohormones and other plant growth regulators produced by PGPR: The Genus Azospirillum. Handbook for Azospirillum: Technical Issues and Protocols, 115–138. https://doi.org/10.1007/978-3-319-06542-7_7
Diaz-Garza A.M., Fierro-Rivera J.I., Pacheco A. et al. (2020). Temporal dynamics of rhizobacteria found in pequin pepper, soybean, and orange trees growing in a semi-arid ecosystem. Frontiers in Sustainable Food Systems, 4, 602283. https://doi.org/10.3389/fsufs.2020.602283
Hao D.L., Zhou J.Y., Yang S.Y. et al. (2020). Function and regulation of ammonium transporters in plants. International journal of molecular sciences, 21(10), 3557. https://doi.org/10.3390/ijms21103557
Hayat R., Ahmed I., Sheirdil R.A. (2012). An Overview of Plant Growth Promoting Rhizobacteria (PGPR) for Sustainable Agriculture. Crop Production for Agricultural Improvement, 557–579. https://doi.org/10.1007/978-94-007-4116-4_22
Iutinska H.O. (2006). Soil microbiology. Tutorial. Kyiv: Aristey. 284 p. (In Ukrainian)
Labynskaia A.S., Blinkova L.P., Yescchina A.S. (2004). General and sanitary microbiology with the technique of microbiological research. Moscow: Medicine. 576 p. (In Russian)
Maheshwari D.K., Dheeman S., Agarwal M. (2015). Phytohormone-producing PGPR for sustainable agriculture. Bacterial Metabolites in Sustainable Agroecosystem, 1, 159–182. https://doi.org/10.1007/978-3-319-24654-3_7
Meena V.S., Bahadur I., Maurya B.R. et al. (2016). Potassium-solubilizing microorganism in evergreen agriculture: an overview. Potassium Solubilizing Microorganisms for Sustainable Agriculture, 1, 1–20. https://doi.org/10.1007/978-81-322-2776-2_1
Moreno-Vivián C., Cabello P., Martínez-Luque M. et al. (1999). Prokaryotic nitrate reduction: Molecular properties and functional distinction among bacterial nitrate reductases. Journal of Bacteriology, 181(21), 6573–6584. https://doi.org/10.1128/JB.181.21.6573–6584.1999
Noguero M., Lacombe B. (2016). Transporters involved in root nitrate uptake and sensing by Arabidopsis. Frontiers in Plant Science, 7, 1391. https://doi.org/10.3389/fpls.2016.01391
Popova Y.V., Zhmurko V.V. (2014). The nitrogen fixing activity of the soybean Glycine max (L.) Merr. near-isogenic by E-genes lines under different photoperiod. The Journal of V.N. Karazin Kharkiv National University. Series: Biology, 23 (1129), 21–28. (In Ukrainian)
Raievska I.M., Zhmurko V.V. (2020). The effect of the photoperiod on the productivity and protein content in leaves of soybean isogenic E lines (Glycine max (L.) Merr.). Modern plant biology: theoretical and applied aspects. V International Scientific Conference: materials. Kharkiv: V.N. Karazin KhNU. 19–20. (In Ukrainian)
Samoilov A.M., Zhmurko V.V. (2014). Effects of root exudates of wheat isogenic by Vrn loci lines on growth dynamics, trophic chemotaxis and indole-3-acetic biosynthesis of the specific diazothroph Azospirillum brasilense 410. The Journal of V.N.Karazin Kharkiv National University. Series: Biology, 23(1129), 73–80. (In Ukrainian)
Tepper E.Z., Shylnikova V.K., Pereverzeva H.I. (2004). Workshop on Microbiology. (Ed. V.K. Shylnikova). Moscow: Drofa. 256 p. (In Russian)
Tsyibulko V.S. (1998). Metabolic regularities of the plants photoperiodic reaction. Kyiv: Agricultural science. 181 p. (In Russian)
Vinnikova O.I., Samoilov A.M, Popova Y.V. (2011). Isolation and identification of bacteria: methodical recommendations for students of biological faculty of specialty "Microbiology and Virology. Kharkov: V.N. Karazin Kharkiv National University. 60 p. (In Russian)
Wang L., Li Z., Liu R., Li L. et al. (2019). Bacterial diversity in soybean rhizosphere soil at seedling and mature stages. Polish Journal of Microbiology, 68(2), 281–284. https://doi.org/10.33073/pjm-2019-023
Yukhno Y., Zhmurko V. (2021). Effects of E-genes and photoperiod duration on assimilation processes in isogenic lines of soybean. ScienceRise: Biological Science. 1(26), 32-39. https://doi.org/10.15587/2519-8025.2021.229512
Yukhno Y.Y, Zhmurko V.V. (2014). The dynamics of IAA activity and content in leaves and shoot apical meristem (SAM) of isogenic by E genes soybean lines during photoperiodic induction. The Journal of V.N.Karazin Kharkiv National University. Series: Biology, 23(1129), 36–43. (In Russian)
Zhmurko V.V. (2009). Physiological and biochemical aspects of photoperiodic and vernalization control of plant development. Abstract of the thesis for the Degree of the Doctor of Biological Sciences. Kyiv. 40 p. (In Ukrainian)
Zhmurko V.V., Avksentyeva O.O., Yukhno Yu.Yu. et al. (2017). 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. Kyiv: Logos, 2017, 187–197. (In Ukrainian)
Zviahyntsev D.H. (ed.) (1991). Methods of soil microbiology and biochemistry. Moscow: Publishing House of MSU. 304 p. (In Russian)
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.
