Сорт-штаммовая специфичность взаимодействия Bacillus subtilis c растениями Phaseolus vulgaris L. при солевом стрессе

Эффективность инокуляции сельскохозяйственных культур ростстимулирующими бактериями может зависеть от сорта растений и условий среды. Проанализированы реакции трехнедельных растений сортов Уфимская и Золотистая на инокуляцию штаммами 26Д и 10-4 в норме и при стрессе (1% NaCl 48 ч). Сорт Золотистая формировал меньшую биомассу и площадь листьев, но превосходил сорт Уфимская по содержанию хлорофилла и оводненности корней, на стресс реагировал снижением содержания фотосинтетических пигментов и уменьшением оводненности корней. Инокуляция способствовала сохранению этих показателей на уровне нестрессированных растений, при этом положительный эффект штамма 26Д выразился во влиянии на состав пигментов, а штамма 10-4 – в оводненности корней. Сорт Уфимская при стрессе улучшал водный статус корней, на который инокуляция оказала слабое или негативное воздействие, но снижение уровня синтетических пигментов при стрессе было восполнено за счет инокуляции обоими штаммами. По биомассе трехнедельных растений выявлено, что сорт Золотистая положительно отзывался на инокуляцию обоими штаммами как в норме, так и при стрессе, а сорт Уфимская в норме негативно реагировал на инокуляцию штаммом 26Д, но при стрессе эффект от инокуляции обоими штаммами был положительным. Содержание малонового диальдегида в корнях инокулированных растений обоих сортов снижалось по сравнению с неинокулированным контролем в норме и при стрессе по сравнению со стресс-индуцированным контролем. Выявленные различия в реакциях растений на инокуляцию служат базой для дальнейшего анализа эффективных/неэффективных сорт-штаммовых комбинаций симбиотических партнеров.

1. Munns R., Millar A.H. Seven plant capacities to adapt to abiotic stress / Journal of Experimental Botany. 2023. Vol. 74, no. 15. P. 4308–4323. https://doi.org/10.1093/jxb/erad179.

2. Васильева Е.Н., Ахтемова Г.А., Жуков В.А., Тихонович И.А. Эндофитные микроорганизмы в фундаментальных исследованиях и сельском хозяйстве / Экологическая генетика. 2019. Т. 17. N 1. С. 19–32. https://doi.org/10.17816/ecogen17119-32. EDN: KUMEWN.

3. Salvi P., Mahawar H., Agarrwal R., Kajal, Gautam V., Deshmukh R. Advancement in the molecular perspective of plant-endophytic interaction to mitigate drought stress in plants / Frontiers in Microbiology. 2022. Vol. 13. P. 981355. https://doi.org/10.3389/fmicb.2022.981355.

4. Zhang Y., Yu X., Zhang W., Lang D., Zhang X., Cui G., et al. Interactions between endophytes and plants: beneficial effect of endophytes to ameliorate biotic and abiotic stresses in plants / Journal of Plant Biology. 2019. Vol. 62. P. 1–13. https://doi.org/10.1007/s12374-018-0274-5.

5. Bhat M.A., Mishra A.K., Jan S., Bhat M.A., Kamal M.A., Rahman S., et al. Plant growth promoting rhizobacteria in plant health: a perspective study of the underground interaction / Plants. 2023. Vol. 12, no. 3. P. 629. https://doi.org/10.3390/plants12030629.

6. Zhang Y., Cui G., Zhang W., Lang D., Li Z., Zhang X. Bacillus sp. G2 improved the growth of Glycyrrhiza uralensis Fisch. related to antioxidant metabolism and osmotic adjustment / Acta Physiologiae Plantarum. 2021. Vol. 43. P. 152. https://doi.org/10.1007/s11738-021-03318-x.

7. Zhou Y., Sang T., Tian M., Jahan M.S., Wang J., Li X., et al. Effects of Bacillus cereus on photosynthesis and antioxidant metabolism of cucumber seedlings under salt stress / Horticulturae. 2022. Vol. 8, no. 5. P. 463. https://doi.org/10.3390/horticulturae8050463.

8. Курамшина З.М., Хайруллин Р.М., Смирнова Ю.В. Сортовая отзывчивость Тriticum aestivum L. на инокуляцию клетками эндофитных штаммов Вacillus subtilis // Российская сельскохозяйственная наука. 2019. N 6. C. 3–6. https://doi.org/10.31857/S2500-2627201963-6.

9. Гарипова С.Р., Гарифуллина Д.В., Маркова О.В., Уразбахтина Н.А., Хайруллин Р.М. Комплексная биологическая активность in vitro эндофитных бактерий, выделенных из клубеньков гороха и фасоли / Известия Уфимского научного центра РАН. 2015. N 4-1. С. 25–28. EDN: UXPIFX.

10. Fan D., Subramanian S., Smith D.L. Plant endophytes promote growth and alleviate salt stress in Arabidopsis thaliana / Scientific Reports. 2020. Vol. 10, no. 1. P. 12740. https://doi.org/10.1038/s41598-020-69713-5.

11. Song P., Zhao B., Sun X., Li L., Wang Z., Ma C., et al. Effects of Bacillus subtilis HS5B5 on maize seed germination and seedling growth under NaCl stress conditions / Agronomy. 2023. Vol. 13. P. 1874. https://doi.org/10.3390/agronomy13071874.

12. Маркова О.В., Гарипова С.Р. Адаптивный потенциал сортов фасоли Phaseolus vulgaris L., возделываемых в условиях Южного Предуралья / Проблемы агрохимии и экологии. 2020. N 4. С. 40–43. https://doi.org/10.26178/AE.2020.78.87.007. EDN: ZADIIV.

13. Гарипова С.Р., Шаяхметова А.С., Ласточкина О.В., Федорова К.А., Пусенкова Л.И. Влияние инокуляции растений фасоли эндофитными бактериями Bacillus subtilis на рост проростков в модельных опытах и продуктивность в условиях Южного Предуралья / Агрохимический вестник. 2020. N 6. С. 48–53. https://doi.org/10.33184/dokbsu-2021.3.2 EDN: YUTLRK.

14. Иксанова М.А., Гарипова С.Р. Анализ фенологии, роста и продуктивности фасоли сортов Уфимская и Золотистая при инокуляции эндофитными бактериями Bacillus subtilis в условиях Предуралья / Доклады Башкирского университета. 2021. Т. 6. N 3. С. 152–157. https://doi.org/10.33184/dokbsu-2021.3.2 EDN: LPSSBT.

15. Garipova S.R., Markova O.V., Fedorova K.A., Dedova M.A., Iksanova M.A., Kamaletdinova A.A., et al. Malondialdehyde and proline content in bean cultivars following the inoculation with endophytic bacteria / Acta Physiologiae Plantarum. 2022. Vol. 44, no. 7. P. 89. https://doi.org/10.1007/s11738-022-03427-1.

16. Lastochkina O., Allagulova C., Fedorova K., Baymiev A., Koryakov I., Aliniaeifard S., et al. Seed priming with endophytic Bacillus subtilis strainspecifically improves growth of Phaseolus vulgaris plants under normal and salinity conditions and exerts anti-stress effect through induced lignin deposition in roots and decreased oxidative and osmotic damages / Journal of Plant Physiology. 2021. Vol. 263. P. 153462. https://doi.org/10.1016/j.jplph.2021.153462.

17. Heath R.L., Packer L. Photoperoxidation in isolated chloroplasts. Kinetics and stoichiometry of fatty acid peroxidation / Archives of Biochemistry and Biophysics. 1968. Vol. 125, no. 1. P. 189–198. https://doi.org/10.1016/0003-9861(68)90654-1

18. Реут А.А., Денисова С.Г. Устойчивость декоративных травянистых растений к изменяющимся условиям окружающей среды / Экобиотех. 2019. Т. 2. N 4. С. 456–461. https://doi.org/10.31163/2618-964X-2019-2-4-456-461. EDN: KDNNGA.

19. De Lima B.C., Moro A.L., Santos A.C.P., Bonifacio A., Araujo A.S.F., de Araujo F.F. Bacillus subtilis ameliorates water stress tolerance in maize and common bean / Journal of Plant Interactions. 2019. Vol. 14, no. 1. P. 432–439. https://doi.org/10.1080/17429145.2019.1645896.

20. Lubyanova A.R., Allagulova C.R., Lastochkina O.V. The effects of seed pretreatment with endophytic bacteria Bacillus subtilis on the water balance of spring and winter wheat seedlings under short-time water deficit / Plants. 2023. Vol. 12, no. 14. P. 2684. https://doi.org/10.3390/plants12142684.