Влияние бактерий, выделенных из многолетнемерзлых пород, на морфофизиологические и биохимические параметры растений в условиях хлоридного засоления

Исследовано влияние бактериальных культур, выделенных из многолетнемерзлых пород (ММП), на солеустойчивость двадцатидневных проростков овса сорта Тюменский голозерный. Для исследования был применен один штамм (10-50-TS2) вида Achromobacter spanius, три штамма рода Bacillus: 875-TS вида Bacillus cereus, 312-TS и 2-06-TS1 вида Bacillus megaterium. Проведен вегетационный эксперимент на засоленном кварцевом песке в лабораторных условиях. Рассчитаны коэффициенты корнеобеспеченности и симметрии проростков, исследованы количество пигментов фотосинтеза в зеленой части растения. По результатам проведенного эксперимента оценено положительное влияние бактериальных инокулятов на некоторые измеряемые параметры проростков: все четыре штамма стимулируют увеличение количества корней, также в двух вариантах (10-50-TS2, 2-06-TS1) увеличена масса корней, в варианте с использованием штамма 10-50-TS2 отмечено увеличение длины корня. Рассчитанные коэффициенты корнеобеспеченности и симметрии позволяют сделать вывод о повышении солеустойчивости проростков в варианте с применением штамма 10-50-TS2. Анализ содержания пигментов фотосинтеза показал, что в трех вариантах (875-TS, 312-TS, 2-06-TS1) было повышенное содержание каротиноидов, содержание зеленых пигментов выше контрольного отмечено в варианте 10-50-TS2. Проведенное исследование позволило отнести штамм 10-50TS2 (Achromobacter spanius) к широкой группе PGPB и предположить возможность его применения в качестве основы для создания биопрепарата, повышающего устойчивость растений, произрастающих на засоленных почвах.

1. Mokrani S., Nabti E.-H., Cruz C. Current advances in plant growth promoting bacteria alleviating salt stress for sustainable agriculture // Appl. Sciences. 2020. No. 10(20). P. 7025. https://doi.org/10.3390/app10207025

2. Болдырев М.И., Каширская Н.Я. Действие стрессовых факторов на растения // Защита и карантин растений. 2008. № 4. С. 14–15.

3. Koohafkan P., Stewart B.A. Water and сereals in drylands // Rome: The Food and Agriculture Organization of the United Nations and Earthscan, 2012. 113 p.

4. Goswami M., Deka S. Plant growth-promoting rhizobacteria—alleviators of abiotic stresses in soil: A review // Pedosphere. 2020. Vol. 30(1): 4061. https://doi.org/10.1016/s1002-0160(19)60839-8.

5. Артамонова М.Н., Потатуркина-Нестерова Н.И., Беззубенкова О.Е. Роль бактериальных симбионтов в растительно-микробных ассоциациях // Вестник Башкирского университета. 2014. № 1. С. 81–84.

6. Majeed A., Muhammad Z., Ahmad H. Plant growth promoting bacteria: role in soil improvement, abiotic and biotic stress management of crops // Plant Cell Rep. 2018. Vol. 37(12). Р. 1599–1609. doi: 10.1007/s00299-018-2341-2.

7. Ramakrishna W., Rathoe P., Kumari R., Yadav R. Brown gold of marginal soil: Plant growth promoting bacteria to overcome plant abiotic stress for agriculture, biofuels and carbon sequestration // Science of The Total Environment. 2020. Vol. 711. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.135062

8. Etesami H., Glick B.R. Halotolerant plant growth– promoting bacteria: Prospects for alleviating salinity stress in plants // Environmental and Experimental Botany. 2020. Vol. 178. https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2020.104124.

9. Каленова Л.Ф., Мельников В.П. Экосистемы криосферы источник микроорганизмов с оригинальным биологическим потенциалом // Научные исследования в Арктике. 2018. № 3. С. 56–64. DOI: 10.25283/2223-4594-2018-3-56-64

10. Субботин А.М., Маркевич Т.В., Петров С.А. Лечение экспериментальной эрозии роговицы глаза // Морфология. 2019. № 2 (155). С. 272–273.

11. Субботин А.М., Гнатченко Л.Н., Петухова Л.А. Исследование физологических параметров культуры инфузорий Paramecium caudatum при воздействии фильтратов бактериальных культур рода Acinetobacter // Вестник Оренбургского государственного университета. 2011. № 12 (131). С 149–150.

12. Влияние микроорганизмов из многолетнемерзлых пород на морфофизиологические показатели яровой пшеницы / А.М. Субботин, М.В. Нарушко, Н.А. Боме, С.А. Петров, В.А. Мальчевский, М.А. Габдуллин // Вавиловский журнал генетики и селекции. 2016. № 20(5). С. 666–672. DOI 10.18699/VJ16.119

13. Acuña-Rodríguez I.S., Hansen H., Gallardo-Cerda J., Atala C., Molina-Montenegro M.A. Antarctic Extremophiles: Biotechnological Alternative to Crop Productivity in Saline Soils // Front. Bioeng. Biotechnol. 2019. doi: 10.3389/fbioe.2019.00022

14. Владимиров Л.Н., Неустроев М.П., Тарабукина Н.П. Арктические штаммы Bacillus subtilis в современной микробиотехнологии // Ветеринария и кормление. 2020. № 2. С. 17–20. DOI 10.30917/ATT-VK1814-9588-2020-2-4.

15. Заушинцена А.В., Борисова Ю.В. Основные факторы, ограничивающие технологичность голозерного овса // Вестник Красноярского государственного аграрного университета. 2007. № 6. С.75–81.

16. Удовенко Г.В., Семушина Л.А., Синельникова В.Н. Особенности различных методов оценки солеустойчивости растений // Методы оценки устойчивости растений к неблагоприятным условиям среды. Л.: Колос, 1976. С. 228–238.

17. Гавриленко В.Ф., Жигалова Т.В. Большой практикум по фотосинтезу / под ред. И.П. Ермакова. М.: ACADEMIA, 2003. 256 с.

18. Жирнова Д.Ф., Пантюхов И.В., Голдман И.В. Влияние азотных удобрений на ростовые характеристики различных сортов яровой пшеницы // Известия Красноярского государственного аграрного университета. 2008. № 1. С. 64–70.

19. Коробко́ В.В., Волков Д.П. Устойчивость некоторых сортов зернового сорго к разнокачественному засолению // Изв. Сарат. ун-та Нов. сер. Сер. Химия. Биология. Экология. 2013. № 2. С. 107–111.

20. Корниясова Н.А., Неверова О.А. Листовые параметры овса в условиях инокуляции почвенными микроорганизмами породных отвалов угольного разреза // Изв. вузов. Северо-Кавказский регион. Сер.: Естественные науки. 2012. № 3. С. 71–73.

21. Davison P.A., Hunter C.N., Horton P. Over expression of β-carotene hydroxylase enhances stresstolerance in Arabidopsis // Nature. 2002. P. 418. DOI: 10.1038/nature00861

22. Дерендовская А., Жосан С. Хлорофильные показатели и их связь с продуктивностью растений озимого ячменя // Stiinta Agricola. 2008. № 1. С. 4–7.

23. Рыктор И.А., Зубкова Ю.Н., Бутюгин А.В., Погромская Я.А. Влияние буроугольных гуминовых удобрений на антистрессовую устойчивость растений // АВУ. 2012. № 12 (104). С. 45–47.

24. Маслова Т.Г., Марковская Е.Ф., Слемнев Н.Н. Функции каротиноидов в листьях высших растений (обзор) // Журнал общей биологии 2020. Т. 81. № 4. С. 297–310. DOI: 10.31857/S0044459620040065.

25. Romanenko K.O., Romanenko P.O., Babenko L.M., Kosakivska I.V. Peculiarities of the growth and photosynthetic pigments content in algaeculture of Acutodesmus dimorphus (Tupin) P.M. Tsarenko under salt and acetate stresses // Journal of Stress Physiology & Biochemistry. 2017. № 2. P. 45–54.

26. Субботин А.М., Симонова Е.О., Петров С.А. Штамм микроорганизмов Achromobacter spanius 10-50-TS2 в качестве средства повышения устойчивости растений к хлоридному засолению // Патент РФ № 2607028, 10.01.2017.