doi: 10.15389/agrobiology.2015.1.107rus
УДК 635.64:632.4:631.46:579.262:579.64
ИСКУССТВЕННЫЕ АССОЦИАТИВНЫЕ СИМБИОЗЫ МЕЖДУ ТОМАТОМ И РИЗОБИЯМИ, ОБЛАДАЮЩИМИ ФУНГИСТАТИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТЬЮ
Д.К. БЛАГОВА, З.Р. ВЕРШИНИНА, Л.Р. НИГМАТУЛЛИНА,
А.М. ЛАВИНА, Ан.Х. БАЙМИЕВ, Ал.Х. БАЙМИЕВ
Биологические способы защиты растений применяются в аграрном производстве как альтернатива химическим приемам, использование которых приводит к загрязнению почвы и воды, а также опасно для человека. В настоящей работе рассматривается возможность создания искусственной направленной ассоциации клубеньковых бактерий с растениями для защиты от неблагоприятного воздействия патогенных грибов. Для этого был использован один из механизмов специфичного прикрепления клубеньковых бактерий к корням бобовых растений за счет растительных белков-лектинов, которые способны узнавать и избирательно связываться с разнообразными углеводами, в частности с полисахаридами на клеточных стенках ризобий. Объектами исследования служили композитные растения томата (Lycopersicon esculentum) сорта Дубок и изоляты бактерий, ассоциированных с корнями дикорастущих бобовых растений. «Бородатые корни», трансгенные по гену лектина гороха, получали на растениях томата после обработки штаммом Agrobacteriumrhizogenes ATCC 15834, несущим вектор pCambia 1305.1 со встроенным геном лектина гороха посевного psl под контролем 35S-промотора вируса мозаики цветной капусты. Проверку антагонистической активности бактерий по отношению к фитопатогенам проводили методом двойной культуры. Проанализирована способность исследуемых микроорганизмов выделять сидерофоры и цианид. Проведена идентификация некоторых изолятов секвенированием фрагментов гена 16S-рРНК. В процессе скрининга имеющейся коллекции изолятов из клубеньков дикорастущих бобовых растений трибы Viceae обнаружены штаммы Rhizobiumleguminosarum, Pseudomonas sp. и Stenotrophomonas rhizophila, обладающие фунгистатической активностью в отношении Fusariumsolani, F. oxysporum, Fusariumsp. и F. oxysporum f. sp. lycopersici. Способность синтезировать сидерофоры выявили у двух представителей рода Pseudomonas, у S. rhizophila и R. leguminosarum. Цианид выделяли два штамма Pseudomonas(14M и 103) и S. rhizophila. Также было установлено, что обработка трансгенных по гену psl корней штаммом R. leguminosarum 116 уменьшает количество гиф патогена F. oxysporumf. sp. lycopersiciв ризосфере томата. Следовательно, использование лектинов в качестве трансгенов позволяет получать искусственные корневые ассоциации с ризобиями у несимбиотрофных растений, что в сочетании с использованием микроорганизмов с фунгистатической активностью может более эффективно защищать корневую систему растений от патогенов.
Ключевые слова: ризобии, фитопатогенные грибы, трансгенные растения, лектины, ассоциативный симбиоз.
ARTIFICIAL ASSOCIATIVE SYMBIOSES BEtWEEN TOMATO
PLANTS AND FUNGISTATIC Rhizobium
D.K. Blagova, Z.R. Vershinina, L.R. Nigmatullina, A.M. Lavina, An.Kh. Baimiev, Al.Kh. Baimiev
Biomethods in plant protection against pests and diseases considered the most prospective alternative to chemicals which pollute soil and water causing concern about public health. The possibility of creating an artificial association of nodule bacteria with plants to protect them from the adverse effects of pathogenic fungi can be realized using one of the specific mechanism of nodule bacteria attachment to the roots of leguminous plants by plant lectins, able to recognize and specifically bind with different carbohydrates, particularly polysaccharides of rhizobia cell wall. In our study we used the composite plants of tomato (Lycopersicon esculentum) Dubok variety and bacterial strains associated with the roots of wild legumes from the collection of Institute of Biochemistry and Genetics (IBG USC RAS). «Hairy rooted» tomato plants were obtained by treatment with Agrobacterium rhizogenes ATCC 15834, containing vehicle gene construction pCambia 1305.1 with inserted pea lectin gene psl under cauliflower mosaic virus 35S promoter. The antagonistic activity of bacteria towards pathogens was tested by dual culture study. The ability of microorganisms to produce siderophores and cyanide was analyzed. Few isolates were identified by sequencing of the 16S rRNA gene fragments. By screening of the collection of isolates from nodules of wild legume from tribe Viceae the candidate strains were detected, particularly Rhizobium leguminosarum, Pseudomonas sp. and Stenotrophomonas rhizophila, with fungistatic activity against Fusarium solani, F. oxysporum, Fusarium sp. and F. oxysporum f. sp. lycopersici. Prodiction of siderophores was detected in two members of Pseudomonas genus, S. rhizophila and R. leguminosarum. Two Pseudomonas strains, the 14M and 103, and S. rhizophila were shown to producecyanide. It was also found that treatment of roots transgenic by psl gene with R. leguminosarum 116 strain reduced the amount of hyphae of the pathogen F. oxysporum f. sp. lycopersici in the rhizosphere of tomato plant that could potentially contribute to plant defense against pathogenic fungi. Thus, the use of lectins as transgenes in roots allows to obtain artificial association with rhizobia in non-symbiotic plants such as tomato, which in combination with the use of microorganisms possessing fungistatic activity can more effectively protect the plant root system o against pathogens.
Keywords: rhizobia, phytopathogenic fungi, transgenic plants, lectins, associative symbiosis..
ФГБУН Институт биохимии и |
Поступила в редакцию |
Оформление электронного оттиска
