Рост и развитие микрорастений картофеля in vitro под влиянием метаболитов бактерий, выделенных из многолетнемерзлых пород

В 2019–2021 гг. была проведена оценка влияния штаммов бактерий из многолетнемерзлых пород на морфогенез, ризогенез, активность протекания процессов фотосинтеза в микрорастениях картофеля в условиях in vitro. В исследовании использовали три штамма бактериальных культур из коллекции отдела биоресурсов криосферы Тюменского научного центра СО РАН. Исследования проводили на микрорастениях трех сортов картофеля: Жуковский ранний, Розара и Ред Скарлетт. В результате исследования из кернов многолетнемерзлых пород были выделены два штамма бактерий. Установлено, что при совместном выращивании микрорастений картофеля в условиях in vitro на питательной среде Мурасиге–Скуга с вторичными метаболитами бактерий штаммов Bacillus cereus 9-08-CH9 и Achromobacter spanius 10-50TS2, внесенными в пробирки в момент черенкования в дозе 250 мкл (1,63 мкл метаболитов на 1 мм² площади питательной среды), оказывают наибольший стимулирующий эффект на морфогенез растений, ризогенез и процесс фотосинтеза. Это способствует ускорению метода клонального микроразмножения in vitro материала для оригинального семеноводства картофеля.

1. Ткаченко О.В., Евсеева Н.В., Бурыгин Г.Л., Каргаполова К.Ю., Лобачев Ю.В., Матора Л.Ю., Щеголев С.Ю. Эффективность культивирования клеток и тканей растений in vitro в присутствии бактерий и их метаболитов. Биология клеток растений in vitro и биотехнология. Медисонт. ХI Международная конференция «Биология клеток растений in vitro и биотехнология» (23–27 сентября 2018 года, г. Минск, Республика Беларусь). Минск;2018:238–239.

2. Devi A.R., Kotoky R., Pandey P., Sharma G.D. Application of Bacillus spp. for Sustainable Cultivation of Potato (Solanum tuberosum L.) and the Benefits. Bacilli and Agrobiotechnology. Islam M., Rahman M., Pandey P., Jha C., Aeron A. (eds) 2016:185–221. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-319-44409-3_9

3. Poveda J., González-Andrés F. Bacillus as a source of phytohormones for use in agriculture. Appl. Microbiol. Biotechnol. 2021;105:8629–8645. https://doi.org/10.1007/s00253-021-11492-8

4. Yadav A.N., Singh J., Rastegari A.A., Yadav N. Plant microbiomes for sustainable agriculture. Berlin: Springer;2020.

5. Тимофеева С.В. Исследование роли биотических и абиотических факторов в приживаемости интродуцируемых бактерий на первых этапах онтогенеза растений: Автореф. дис. ... канд. биол. наук. СПб.; 2000. 22 с.

6. Субботин А.М., Нарушко М.В., Симонова Е.О. Отбор штаммов бактерий, выделенных из многолетнемерзлых пород, по влиянию на адаптивные показатели растений. Арктика, Субарктика: мозаичность, контрастность, вариативность криосферы: Труды международной конференции, г. Тюмень, 02–05 июля 2015 г. Тюмень: Эпоха; 2015:372–374.

7. Субботин А.М., Нарушко М.В., Боме Н.А., Петров С.А., Мальчевский В.А., Габдуллин М.А. Влияние микроорганизмов из многолетнемерзлых пород на морфофизиологические показатели яровой пшеницы. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2016; 20(5):666–672. https://doi.org/10.18699/VJ16.119

8. Субботин А.М., Нурпеисова А.С., Нарушко М.В. Влияние метаболитов бактерий из многолетнемерзлых пород на развитие меристемных растений SALANUM TUBEROSUM. ВАВИЛОВСКИЕ ЧТЕНИЯ – 2018: Международная научно-практическая конференция, посвященная 131-й годовщине со дня рождения академика Н.И. Вавилова. Саратов, 28– 29 ноября 2018 года. Саратов: Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова; 2018:94–96.

9. Ренев Н.О., Мальчевский В.А., Субботин А.М. Использование метаболитов бактерий из многолетнемерзлых пород для повышения урожайности миниклубней меристемных растений картофеля. Биологически активные препараты для растениеводства: научное обоснование – рекомендации – практические результаты, г. Минск, 22 октября 2020. Минск: БГУ; 2010:131–133.

10. Gerhardt P. Manual of methods for general bacteriology. Washington, DC 20006: American Society for Microbiology;1981.

11. Dawson R.M.C., Elliott Daphne C., Elliott W.H., Jones K.M. (eds). Data for Biochemical Research. Oxford: Clarendon press, 1986.

12. Овэс Е.В., Анисимов Б.В. Методические рекомендации по тиражированию in vitro материала для оригинального семеноводства картофеля. М.: ФГБНУ ВНИИКХ; 2017. 25 с.

13. 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;1976:228–238.

14. Гавриленко В.Ф., Жигалова Т.В. Большой практикум по фотосинтезу. М.: ACADEMIA;2003. 256 с.

15. Wellburn A.R. The spectral determination of chlorophylls a and b, as well as total carotenoids, using various solvents with spectrophotometers of different resolution. J. Plant Physiol. 1994. 144 (3):307.

16. Björn L.O., Papageorgiou G.C., Blankenship R.E. Govindjee. A viewpoint: why chlorophyll a? Photosynth. Res. 2009;(99):85–98.

17. Esteban R., Barrutia O., Artetxe U., FernándezMarín B., Hernández A., García-Plazaola J.I. Internal and external factors affecting photosynthetic pigment composition in plants: a meta-analytical approach. N. Phytol.; 2015:268–280.

18. Kiang N.Y., Siefert J., Govindjee, Blankenship R.E. Spectral signatures of photosynthesis. I. Review of Earth organisms. Astrobiology. 2007;7(1):222–251

19. Kunugi M., Satoh S., Ihara K., Shibata K., Yamagishi Y., Kogame K., Obokata J., Takabayashi A., Tanaka A. Evolution of green plants accompanied changes in lightharvesting systems. Plant Cell Physiol.;2016:1231–1243

20. Croft H., Chen J.M. Leaf pigment content. Amsterdam: Elsevier Inc. 2017.

21. Croft H. Leaf chlorophyll content as a proxy for leaf photosynthetic capacity. Global Change Biol. 2017. 23 (9). P. 3513–24.

22. Tamburini E. Development of FT-NIR models for the simultaneous estimation of chlorophyll and nitrogen content in fresh apple (Malus domestica) leaves. Sensors;2015;15(2):2662–2679.

23. Hotta Y. New physiological effects of 5-aminolevulinic acid in plants: the increase of photosynthesis, chlorophyll content, and plant growth. Biosci. Biotechnol. Biochem. 1997; 61 (12):2015–2028.

24. Wilkinson D.M. The adaptive significance of autumn leaf colours. Oikos. 2002; 99 (2): 402–407.

25. Davison P.A., Hunter C.N., Horton P. Overexpression of β-carotene hydroxylase enhances stress tolerance in Arabidopsis. Nature;2002:418.