Микроорганизмы, населяющие эндо- и ризосферу эндемичного растения Прибайкалья Hedysarum zundukii (Fabaceae)

Бактерии обеспечивают дополнительную устойчивость растений к неблагоприятным факторам окружающей среды, таким как недостаток питательных веществ в почве, наличие антропогенного загрязнения, присутствие фитопатогенов и т.д. Поиск ценных биотехнологических штаммов целесообразно проводить среди микроорганизмов, ассоциированных с растениями, произрастающими в неблагоприятных условиях среды обитания. Целью данной работы было выделение и описание микроорганизмов, населяющих эндо- и ризосферу узколокального эндемика Приольхонья (Ольхонский район Иркутской области) Hedysarum zundukii. В результате проделанной работы было выделено 88 штаммов микроорганизмов, причем грамположительные микроорганизмы преобладали как в ризо-, так и в эндосфере. В ризосфере подавляющее большинство штаммов относилось к актиномицетам. Из 25 идентифицированных изолятов 4 относятся к семейству Rhizobiaceae. Ризобактерия Phyllobacterium zundukense ранее была описана в составе микробиома корневых клубеньков бобового растения Oxytropis triphylla, также произрастающего в этом регионе. Обнаружение ее в ризосферной почве H. zundukii позволяет сделать предположение о том, что данный микроорганизм не связан с одним хозяином, а ассоциирован с разными видами бобовых. Особый интерес представляют штаммы Actinomycetia, а также Lysobacter sp. и Variovorax paradoxus, которые перспективны для дальнейшего изучения в качестве продуцентов биологически активных соединений, стимуляторов роста и развития растений или деструкторов поллютантов. Таким образом, изоляты, выделенные из ризо- и эндосферы H. Zundukii, могут обладать признаками, полезными для использования в биотехнологии, и требуют дальнейшего изучения.

1. Gamalero E., Bona E., Glick B.R. Current techniques to study beneficial plant-microbe interactions // Microorganisms. 2022. Vol. 10, no. 7. P. 1380. DOI: 10.3390/microorganisms10071380.

2. Zolla G., Badri D.V., Bakker M.G., Manter D.K., Vivanco J.M. Soil microbiomes vary in their ability to confer drought tolerance to Arabidopsis // Applied Soil Ecology. 2013. Vol. 68. P. 1–9. DOI: 10.1016/j.apsoil.2013.03.007.

3. Kour D., Rana K.L., Kaur T., Sheikh I., Yadav A.N., Kumar V., et al. Microbe-mediated alleviation of drought stress and acquisition of phosphorus in great millet (Sorghum bicolour L.) by drought-adaptive and phosphorus-solubilizing microbes // Biocatalysis and Agricultural Biotechnology. 2020. Vol. 23. P. 101501. DOI: 10.1016/j.bcab.2020.101501.

4. Rane N.R., Tapase S., Kanojia A., Watharkar A., Salama E.-S., Jang M., et al. Molecular insights into plant– microbe interactions for sustainable remediation of contaminated environment // Bioresource Technology. 2022. Vol. 344. P. 126246. DOI: 10.1016/j.biortech.2021.126246.

5. Costa O.Y.A., Raaijmakers J.M., Kuramae E.E. Microbial extracellular polymeric substances: ecological function and impact on soil aggregation // Frontiers in Microbiology. 2018. Vol. 9. P. 1636. DOI: 10.3389/fmicb.2018.01636.

6. Gorgi O.E., Fallah H., Niknejad Y., Tari D.B. Effect of plant growth promoting rhizobacteria (PGPR) and mycorrhizal fungi inoculations on essential oil in Melissa officinalis L. under drought stress // Biologia. 2022. Vol. 77. P. 11–20. DOI: 10.1007/s11756-021-00919-2.

7. Xu L., Pierroz G., Wipf H.M.-L., Gao C., Taylor J.W., Lemaux P.G., et al. Holo-omics for deciphering plant-microbiome interactions // Microbiome. 2021. Vol. 9. P. 69. DOI: 10.1186/s40168-021-01014-z.

8. Petrushin I.S., Vasilev I.A., Markova Yu.A. Drought tolerance of legumes: physiology and the role of the microbiome // Current Issues in Molecular Biology. 2023. Vol. 45, no. 8. P. 6311–6324. DOI: 10.3390/cimb45080398.

9. Ali S., Tyagi A., Park S., Mir R.A., Mushtaq M., Bhat B., et al. Deciphering the plant microbiome to improve drought tolerance: mechanisms and perspectives // Environmental and Experimental Botany. 2022. Vol. 201. P. 104933. DOI: 10.1016/j.envexpbot.2022.104933.

10. Rolli E., Vergani L., Ghitti E., Patania G., Mapelli F., Borin S. ‘Cry-for-help’ in contaminated soil: a dialogue among plants and soil microbiome to survive in hostile conditions // Environmental Microbiology. 2021. Vol. 23, no. 10. P. 5690–5703. DOI: 10.1111/1462-2920.15647.

11. Белозерцева И.А., Лопатина Д.Н., Зверева Н.А. Почвы восточного Приольхонья на побережье озера Байкал: современное состояние и использование // Бюллетень Почвенного института имени В.В. Докучаева. 2019. N 97. С. 21–51. DOI: 10.19047/0136-1694-201997-21-51. EDN: UAIHJB.

12. Пешкова Г.А. Флорогенетический анализ степной флоры гор Южной Сибири. Новосибирск: Наука, 2001. 192 с.

13. Карнаухова Н.А., Селютина И.Ю., Казановский С.Г., Черкасова Е.С. Онтогенез и структура ценопопуляций Hedysarum zundukii (Fabaceae) – эндемика западного побережья озера Байкал // Ботанический журнал. 2008. Т. 93. N 5. С. 744–755. EDN: JTCQJT.

14. Красная книга Российской Федерации (растения и грибы) / ред. Ю.П. Трутнев, P.P. Гизатулин, О.Л. Митволь, А.М. Амирханов, Р.В. Камелин, В.А. Орлов [и др.]. М.: Товарищество научных изданий КМК, 2008. 885 с. EDN: TCNFXR.

15. Красная книга Иркутской области / ред. С.М. Трофимова; отв. ред. В.В. Попов; сост. М.Г. Азовский, С.С. Алексеев, В.А. Барицкая, А.Д. Ботвинкин, Н.А. Букшук, А.В. Верхозина. Улан-Удэ: Республиканская типография, 2020. 552 с. EDN: LWLAJL.

16. Safronova V.I., Sazanova A.L., Kuznetsova I.G., Belimov A.A., Andronov E.E., Chirak E.R., et al. Phyllobacterium zundukense sp. nov., a novel species of rhizobia isolated from root nodules of the legume species Oxytropis triphylla (Pall.) Pers. // International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. 2018. Vol. 68, no. 5. P. 1644–1651. DOI: 10.1099/ijsem.0.002722.

17. Panthee S., Hamamoto H., Paudel A., Sekimizu K. Lysobacter species: a potential source of novel antibiotics // Archives of Microbiology. 2016. Vol. 198. P. 839–845. DOI: 10.1007/s00203-016-1278-5.

18. Han J.-I., Spain J.C., Leadbetter J.R., Ovchinnikova G., Goodwin L.A., Han C.S., et al. Genome of the root-associated plant growth-promoting bacterium Variovorax paradoxus strain EPS // Genome Announcements. 2013. Vol. 1, no. 5. P. e00843-13. DOI: 10.1128/genomea.00843-13.

19. Naylor D., DeGraaf S., Purdom E., Coleman-Derr D. Drought and host selection influence bacterial community dynamics in the grass root microbiome // The ISME Journal. 2017. Vol. 11. P. 2691–2704. DOI: 10.1038/ismej.2017.118.

20. Чайковская Л.А., Овсиенко О.Л. Фосфатмобилизующие микроорганизмы: 1. Биоразнообразие, влияние на минеральное питание растений и их продуктивность // Таврический вестник аграрной науки. 2021. N 4. С. 159–182. DOI: 10.33952/2542-0720-2021-4-28-159-182.