Попередня оцінка кількості та різноманіття культивованих ендофітних бактерій з Deschampsia antarctica та Colobanthus quitensis
Анотація
Ендофіти здатні сприяти росту рослин та забезпечувати їхній захист від стресових факторів. Їх здатність сприяти росту рослин може бути критичною для антарктичних рослин. Метою роботи було визначити кількість та різноманіття культивованих ендофітних мікроорганізмів з Deschampsia antarctica та Colobanthus quitensis зрізних локалітетів уздовж західної частини Антарктичного півострова. Методи. Для цього серійні розведення поверхнево-стерилізованої біомаси рослин інокулювали на середовище CASO (Merk, USA) і R2A (Merk, USA) та культивували при кімнатній температурі протягом тижня. Після цього визначали кількість колоній та їх морфотипів. Результати. Кількість колоніє-утворюючих одиниць (КУО) в наземній і кореневій частинах D. antarctica була 4×106 ±2×106 і 7×106 ±2×106 на грам біомаси відповідно. Кількість КУО в наземній частині C. quitensis була 3×106±1×106 на грам біомаси. Найвища кількість КУО була в коренях D. antarctica з острову Галіндез на обох видах середовищ (n×107). Найвища кількість КУО в біомасі C. quitensis була в рослинах з о. Десепшн на середовищі з низьким (7×106) та високим (1×107) вмістом поживних речовин. Найнижча кількість була в зразках C. quitensis з мису Перез (7×103 на R2A і 1×104 на CASO). Достовірної різниці у кількості КУО, що виросли на різних видах середовища, не було. Проте морфологія колоній дещо варіювала. Було виділено 112 ізолятів ендофітів. Переважна більшість (78%) ізолятів були грам-негативними паличками. Кількість культивованих ендофітів варіювала в різних зразках, що може бути зумовлено умовами навколишнього середовища, зокрема особливостями кожної рослини. Бактеріальні угруповання, виділені на двох видах середовища не різнились у кількості, проте мали різницю у морфології колоній. Була створена колекція з 112 ізолятів, що важливо для вивчення їх генетичних, фізіологічних особливостей та механізмів взаємодії з рослиною. Висновки. Ізоляція ендофітних мікроорганізмів необхідна для вивчення їх генетичних та фізіологічних особливостей та взаємодії рослини з бактеріями.
Ключові слова: щучник антарктичний, перлинниця антарктична, морська Антарктика, симбіонти рослин.
Посилання
Alberdi M., Bravo L. A., Gutiérrez A., Gidekel M., Corcuera L. J. Ecophysiology of Antarctic vascular plants. Physiologia Plantarum. 2002. Vol. 115(4). P. 479-486. doi: 10.1034/j.1399-3054.2002.1150401.x
Barra P. J., Inostroza N. G., Acuña J. J., Mora M. L., Crowley D. E., Jorquera M. A. Formulation of bacterial consortia from avocado (Persea americana Mill.) and their effect on growth, biomass and superoxide dismutase activity of wheat seedlings under salt stress. Applied Soil Ecology. 2016. Vol. 102. P. 80–91. doi: 10.1016/j.apsoil.2016.02.014
Brader G., Compant S., Mitter B., Trognitz F., Sessitsch A. Metabolic potential of endophytic bacteria. Current Opinion in Biotechnology. 2014. Vol. 27. P. 30-37. doi: 10.1016/j.copbio.2013.09.012
Convey P., Hopkins D. W., Roberts S. J., Tyler A. N. Global southern limit of flowering plants and moss peat accumulation. Polar Research. 2011. Vol. 30. P. 8929. doi: 10.3402/polar.v30i0.8929
Costa L. E. de O., de Queiroz M. V., Chaer Borges A., de Moraes C. A., de Araújo E. F. Isolation and characterization of endophytic bacteria isolated from the leaves of the common bean (Phaseolus vulgaris). Brazilian Journal of Microbiology. 2012. Vol. 43(4). P. 1562-1575. doi: 10.1590/S1517-83822012000400041
Day T. A., Ruhland C. T., Grobe C. W., Xiong F. Growth and reproduction of Antarctic vascular plants in response to warming and UV radiation reductions in the field. Oecologia. 1999. Vol. 119(1). P. 24–35. doi: 10.1007/s004420050757
de Almeida Lopes K. B., Carpentieri-Pipolo V., Oro T. H., Stefani Pagliosa E., Degrassi G. Culturable endophytic bacterial communities associated with field-grown soybean. Journal of Applied Microbiology. 2016. Vol. 120(3). P. 740–755. doi: 10.1111/jam.13046
Devi K. A., Pandey G., Rawat A. K. S., Sharma G. D., Pandey P. The endophytic symbiont-Pseudomonas aeruginosa stimulates the antioxidant activity and growth of Achyranthes aspera L. Frontiers in Microbiology. 2017. Vol. 8. P. 1897. doi: 10.3389/fmicb.2017.01897
Edwards J., Johnson C., Santos-Medellín C., Lurie E., Podishetty N. K., Bhatnagar S., Eisen J. A., Sundaresan V. Structure, variation, and assembly of the root-associated microbiomes of rice. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2015. Vol. 112(8). E911-E920. doi: 10.1073/pnas.1414592112
Grimault V., Prior P. Invasiveness of Pseudomonas solanacearum in tomato, eggplant and pepper: a comparative study. European Journal of Plant Pathology. 1994. Vol. 100. P. 259-267. doi: 10.1007/BF01876240
Hameed A., Yeh M.-W., Hsieh Y.-T., Chung W.-C., Lo C.-T., Young L.-S. Diversity and functional characterization of bacterial endophytes dwelling in various rice (Oryza sativa L.) tissues, and their seed-borne dissemination into rhizosphere under gnotobiotic P-stress. Plant and Soil. 2015. Vol. 394(1). P. 177–197. doi: 10.1007/s11104-015-2506-5
Hardoim P. R., van Overbeek L. S., Berg G., Pirttilä A. M., Compant S., Campisano A., Döring M., Sessitsch A. The hidden world within plants: ecological and evolutionary considerations for defining functioning of microbial endophytes. Microbiology and Molecular Biology Reviews. 2015. Vol. 79(3). P. 293-320. doi: 10.1128/mmbr.00050-14
Kobayashi D.Y., Palumbo J. D. Bacterial endophytes and their effects on plants and uses in agriculture. In C. W. B. and J. F. White (Eds.), Microbial Endophytes (1st ed.). Marcel Dekker Inc., 2000. P. 199–233.
Komárková V., Poncet S., Poncet J. Two native antarctic vascular plants, Deschampsia antarctica and Colobanthus quitensis: a new southernmost locality and other localities in the Antarctic Peninsula area. Arctic and Alpine Research. 1985. Vol. 17(4). P. 401–416. doi: 10.1080/00040851.1985.12004047
Komárková V., Poncet S., Poncet J. Additional and revisited localities of vascular plants Deschampsia antarctica Desv. and Colobanthus quitensis (Kunth) Bartl. in the Antarctic Peninsula area. Arctic and Alpine Research. 1990. Vol. 22(1). P. 108–113. doi: 10.2307/1551725
Lamb T. G., Tonkyn D. W., Kluepfel D. A. Movement of Pseudomonas aureofaciens from the rhizosphere to aerial plant tissue. Canadian Journal of Microbiology. 1996. Vol. 42(11). P. 1112-1120. doi: 10.1139/m96-143
Mano H., Morisaki H. Endophytic bacteria in the rice plant. Microbes and Environments. 2008 Vol. 23(2). P. 109-117. doi: 10.1264/jsme2.23.109
Mano H., Tanaka F., Watanabe A., Kaga H., Okunishi S., Morisaki H. Culturable surface and endophytic bacterial flora of the maturing seeds of rice plants (Oryza sativa) cultivated in a paddy Field. Microbes and Environments. 2006. Vol. 23(2). P. 109-117. doi: 10.1264/jsme2.21.86
Mei C., Flinn B. S. The use of beneficial microbial endophytes for plant biomass and stress tolerance improvement. Recent Patents on Biotechnology. 2010. Vol. 4(1). P. 81–95. doi.org/10.2174/187220810790069523
Nair D. N., Padmavathy S. Impact of endophytic microorganisms on plants, environment and humans. The Scientific World Journal. 2014. 250693. doi.org/10.1155/2014/250693
Parnikoza I., Kozeretska I., Kunakh V. Vascular plants of the maritime Antarctic: origin and adaptation. American Journal of Plant Sciences. 2011. Vol. 2(3). P. 381-395. doi: 10.4236/ajps.2011.23044
Podolich O., Prekrasna Ie., Parnikoza I., Voznyuk T., Zubova G., Zaets I., Miryuta N., Myryuta G., Poronnik O., Kozeretska I., Kunakh V., Pirttila A.M., Dykyi E., & Kozyrovska N. First record of the endophytic bacteria of Deschampsia antarctica Ė. Desv. from two distant localities of the maritime Antarctic. Czech Polar Reports. 2021. Vol. 11(1). P. 134–153. doi: 10.5817/CPR2021-1-10
