Вплив генотипу та бактеризації на ріст, розвиток та вміст розчинних вуглеводів у ізогенних за Е-генами ліній сої культурної
Анотація
Важливими факторами регуляції процесів росту та розвитку рослин є фотоперіод, який впливає на перехід від вегетативної до генеративної стадії розвитку, та взаємодія «рослина-мікроорганізм», що впливає на метаболічний статус рослинного організму. Метою роботи було визначити вплив генотипу Glycine max (L.) Merr. і попередньої бактеризації насіння вірулентним та активним штамом Bradyrhizobium japonicum 634b на ріст і розвиток рослин, а також вміст розчинних вуглеводів в листках ізогенних за Е-генами ліній у польових умовах. Рослинним матеріалом слугували майже ізогенні лінії (NILs) сої культурної, у яких гени E1, E2 та E3 знаходяться в різному алельному стані. Стерильне насіння попередньо обробляли дистильованою водою (контроль) та суспензією клітин Bradyrhizobium japonicum 634b (дослід). Рослини вирощували в умовах природного довгого дня (в межах Харкова – 16 годин). Ріст та розвиток сої культурної оцінювали за фенологічними спостереженнями, морфометричними показниками, які фіксували у стадії розвитку V3 та V5, відносною швидкістю росту (RGR) та у ті ж самі фази визначали вміст розчинних форм – моно- та олігосахаридів. Розраховували силу дії досліджуваних факторів – генотипу, бактеризації та їх взаємодії. Результати дослідів та розрахунок сили дії фактору показали, що генотип ізоліній максимально впливає на схожість насіння, фенологічний розвиток рослин та тривалість фази VE-R1, ріст кореневої системи у фази V3 та V5, а також вміст моносахаридів за формування взаємодії «рослина-мікроорганізм». Сила дії фактору бактеризації найбільшою мірою позначається на RGR, розвитку пагону та вмісті олігосахаридів в листках NILs у фази V3 та V5. Серед досліджених ізоліній мінімальною чутливістю до дії бактеризації характеризувалася ізолінія L 80-5879, у генотипі якої ген Е1 (репресор цвітіння) знаходиться у домінантному стані. Виявлено, що взаємодія факторів наявності бактеризації та генотипу ліній істотно не впливає на тривалість фази сходи-цвітіння та довжину пагону та коренів. Отримані результати доводять, що гени Е-серії, які детермінують фотоперіодичну чутливість рослин сої культурної, також опосередковано можуть приймати участь у становленні взаємодії «рослина-мікроорганізм».
Завантаження
Посилання
Avksentieva O.O., Zhmurko V.V., Shchogolev A.S., Yukhno Yu.Yu. (2018). Physiology and biochemistry of plants – small practical course: educational and methodological manual. V.N. Karazin Kharkiv National University. 152 p.
Atramentova L.O., Utevska O.M. (2008). Statistical methods in biology. Gorlivka: Likhtar. 248 p.
Hlushach D., Zhmurko V., Avksentyeva O. (2022). Influence of bacterization on protein content in leaves of soybean isogenic lines by genes of photoperiodic sensitivity control in field. InterConf, 23(117), 197–208. https://doi.org/10.51582/interconf.19-20.07.2022.020
Kozar S.F., Skorik V.V., Usmanova T.O., Evtushenko T.A. (2012). The influence of stabilizators on the growth, viability and functional activity of Bradyrhizobium japonicum. Agricultural Microbiology, 15, 58–70. https://doi.org/10.35868/1997-3004.15.58-70
Melnykova N.M., Kots S.Ya. (2019). Effect of goat’s-rue rhizobia on the formation and functioning of the soybean – Bradyrhizobium japonicum 634b symbiosis. Agricultural Microbiology, 29, 29–36. https://doi.org/10.35868/1997-3004.29.29-36
Okhrymovych O., Chebotar S., Chebotar G., Zharikova D. (2020). Molecular structure of soybean E-genes and their functional mutations. Visnyk of Lviv University. Biological series, 82, 3–13. https://doi.org/10.30970/vlubs.2020.82.01
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.
Postoi V.V. (2021). Obtaining transfer factor from lymphocytes of bovine colostrum and its adaptogenic properties. Abstract of dissertation … Candidate of Veterinary Sciences: 16.00.03 «Veterinary microbiology, epizootology, infectious diseases and immunology». Kyiv. 20 p.
Andrés F., Kinoshita A., Kalluri N. et al. (2020). The sugar transporter SWEET10 acts downstream of FLOWERING LOCUS T during floral transition of Arabidopsis thaliana. BMC Plant Biology, 20(1), 53. https://doi.org/10.1186/s12870-020-2266-0
Backer R., Rokem J.S., Ilangumaran G. et al. (2018). Plant growth-promoting rhizobacteria: context, mechanisms of action, and roadmap to commercialization of biostimulants for sustainable agriculture. Frontiers in Plant Science, 9, 1473. https://doi.org/10.3389/fpls.2018.01473
Chen F., Li Y., Li X. et al. (2021). Ectopic expression of the Arabidopsis florigen gene FLOWERING LOCUS T in seeds enhances seed dormancy via the GA and DOG1 pathways. Plant J., 107(3), 909–924. https://doi.org/10.1111/tpj.15354
Chitra K. (2014). Influence of PGPR on pigment concentration on Glycine max (L). Merr. International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences, 3, 1110–1115.
Dechaine J.M., Gardner G., Weinig C. (2009). Phytochromes differentially regulate seed germination responses to light quality and temperature cues during seed maturation. Plant, Cell & Environment, 32(10), 1297–1309. https://doi.org/10.1111/j.1365-3040.2009.01998.x
Fagorzi C., Bacci G., Huang R. et al. (2021). Nonadditive transcriptomic signatures of genotype-by-genotype interactions during the initiation of plant-rhizobium symbiosis. MSystems, 6(1), e00974–20. https://doi.org/10.1128/mSystems.00974-20
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
Hennion N., Durand M., Vriet C. et al. (2019). Sugars en route to the roots. Transport, metabolism and storage within plant roots and towards microorganisms of the rhizosphere. Physiologia Plantarum, 165(1), 44–57. https://doi.org/10.1111/ppl.12751
Hunt R. (2017). Growth analysis, individual plants. Encyclopedia of Applied Plant Sciences, 17, 421–429. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-394807-6.00226-4
Lepetit M., Brouquisse R. (2023). Control of the rhizobium-legume symbiosis by the plant nitrogen demand is tightly integrated at the whole plant level and requires inter-organ systemic signaling. Frontiers in Plant Science, 14, 1114840. https://doi.org/10.3389/fpls.2023.1114840
Liu L., Song W., Wang L. et al. (2020). Allele combinations of maturity genes E1-E4 affect adaptation of soybean to diverse geographic regions and farming systems in China. PLOS ONE, 15(7), https://doi.org/10.1371/journal.pone.0235397
Mishra P., Panigrahi K.C. (2015). GIGANTEA – an emerging story. Frontiers in Plant Science, 6(8). 1–15. https://doi.org/10.3389/fpls.2015.00008
Roeber V.M., Schmülling T., Cortleven A. (2022). The photoperiod: handling and causing stress in plants. Frontiers in Plant Science, 12, 781988. https://doi.org/10.3389/fpls.2021.781988
Schogolev A.S., Raievska I.M. (2021). Role of nitrogen deficiency on growth and development near isogenic by E genes lines of soybean co-inoculated with nitrogen-fixing bacteria. Regulatory Mechanisms in Biosystems, 12(2), 326–334. https://doi.org/10.15421/022144
Shrestha A., Zhong S., Therrien J. et al. (2021). Lotus japonicus nuclear factor YA1, a nodule emergence stage-specific regulator of auxin signalling. The New Phytologist, 229(3), 1535–1552. https://doi.org/10.1111/nph.16950
Taniguchi T., Murayama N., Ario N. et al. (2020). Photoperiod sensing of leaf regulates pod setting in soybean (Glycine max (L.) Merr.). Plant Production Science, 23(3), 360–365. https://doi.org/10.1080/1343943X.2019.1709512
Tasma I.M., Shoemaker R.C. (2003). Mapping flowering time gene homologs in soybean and their association with maturity loci. Crop Science, 43(1), 319–328. https://doi.org/10.2135/cropsci2003.3190
Tasma I.M., Lorenzen L.L., Green D.E., Shoemaker R.C. (2001). Mapping genetic loci for flowering time, maturity, and photoperiod insensitivity in soybean. Molecular Breeding, 8(1), 25–35. https://doi.org/10.1023/a:1011998116037
Tsubokura Y., Watanabe S., Xia Z. et al. (2014). Natural variation in the genes responsible for maturity loci E1, E2, E3 and E4 in soybean. Annals of Botany, 113(3), 429–441. https://doi.org/10.1093/aob/mct269
Wahl V., Ponnu J., Schlereth A. et al. (2013). Regulation of flowering by trehalose-6-phosphate signaling in Arabidopsis thaliana. Science, 339(6120), 704–707. https://doi.org/10.1126/science.1230406
Wang T., Guo J., Peng Y. et al. (2021). Light-induced mobile factors from shoots regulate rhizobium-triggered soybean root nodulation. Science, 374(6563), 65–71. https://doi.org/10.1126/science.abh2890
Xia Z., Watanabe S., Yamada T. et al. (2012). Positional cloning and characterization reveal the molecular basis for soybean maturity locus E1 that regulates photoperiodic flowering. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 109(32), 2155–2164. https://doi.org/10.1073/pnas.1117982109
Xu M., Yamagishi N., Zhao C. et al. (2015). The soybean-specific maturity gene E1 family of floral repressors controls night-break responses through down-regulation of FLOWERING LOCUS T orthologs. Plant Physiology, 168(4), 1735–1746. https://doi.org/10.1104/pp.15.00763
Yang Q., Yang Y., Xu R. et al. (2019). Genetic analysis and mapping of QTLs for soybean biological nitrogen fixation traits under varied field conditions. Frontiers in Plant Science, 10(75), 1–11. https://doi.org/10.3389/fpls.2019.00075
Zhao C., Takeshima R., Zhu J. et al. (2016). A recessive allele for delayed flowering at the soybean maturity locus E9 is a leaky allele of FT2a, a FLOWERING LOCUS T ortholog. BMC Plant Biol, 16(20), 1–15. https://doi.org/10.1186/s12870-016-0704-9
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.
