doi: 10.15389/agrobiology.2017.1.105rus

УДК 633.49:632.3.01/.08:577.21:57.088

Иммунофлуоресцентную микроскопию проводили в Центре коллективного пользования научным оборудованием Института биохимии и физиологии растений и микроорганизмов РАН «Симбиоз» (г. Саратов). Получение, секвенирование ДНК и сборка фрагментов выполнены в лаборатории микробиологии болотных экосистем Института микробиологии РАН (г. Москва) и в ЗАО «Евроген» (г. Москва).

 

БАКТЕРИАЛЬНЫЙ ИЗОЛЯТ ИЗ РИЗОСФЕРЫ КАРТОФЕЛЯ (Solanum
tuberosum
L.), ИДЕНТИФИЦИРОВАННЫЙ КАК Ochrobactrum lupini IPA7.2

Г.Л. БУРЫГИН1, И.А. ПОПОВА1, К.Ю. КАРГАПОЛОВА2, О.В. ТКАЧЕНКО2,
Л.Ю. МАТОРА1, 3, С.Ю. Щеголев1, 3

При создании растительно-микробных ассоциаций in vitro для разработки систем экологически безопасного сельского хозяйства, основанных на замещении минеральных удобрений и пестицидов микробиологическими препаратами, и получения высококачественного оздоровленного посадочного материала особый интерес представляют бактериальные ассоцианты, выделяемые in situ непосредственно из растений и сред их обитания. Использование для их идентификации введенных в стандарт филогенетических маркеров — последовательностей генов 16S рРНК считается достаточно надежным, однако при этом следует принимать во внимание возникающие концептуальные и технические проблемы. Некоторые из них иллюстрирует представляемая работа, в которой приведены результаты молекулярно-генетических и физиолого-биохимических исследований бактериального изолята IPA7.2, выделенного нами из ризосферы картофеля (Solanum tuberosum L.) сорта Невский. Отметим, что эта культура — один из объектов в изучении растительно-микробной ассоциативности в связи с совершенствованием технологий для получения высококачественного посадочного материала методом микроклонального размножения in vitro. Корректная видовая идентификации изолята основывалась на анализе систематики прокариот, состояние которой отражено в ряде обобщающих публикаций последних лет. В филогенетических конструкциях с близкородственными изучаемому изоляту штаммами родов Ochrobactrum, Brucella, Ensifer,Mesorhizobium, Rhizobium и др., полученных нами на основании сравнения последовательностей ДНК генов 16S рРНК, идентифицируемый изолят находился в непосредственном окружении представителей рода Ochrobactrum. При этом он оказался в составе таксономической группы Ochrobactrum anthropi — одной из 1912 зарегистрированных (по состоянию на ноябрь 2016 года) таксономических групп с 6193 видами прокариот, в каждой из которых сосредоточены виды с совпадающими (или почти совпадающими) последовательностями ДНК гена 16S рРНК (http://www.ezbiocloud.net/identify). В соответствии с концептуальными положениями, сформулированными в имеющихся публикациях, видовые различия внутри этих групп определяются иными молекулярно-генетическими (и физиолого-биохимическими) свойствами и с большой вероятностью связаны с горизонтальным переносом генов. С учетом совокупности результатов, полученных при сравнении свойств культур на основе полифазного подхода, выделенный нами штамм IPA7.2 ближе всего соответствует известному типовому штамму Ochrobactrum lupini LUP21. O. lupini LUP21 способен реинфицировать бобовые растения рода Lupinus и несет гены нодуляции и азотфиксации (nodD и nifH), полученные им от ризобиальных видов посредством горизонтального переноса. Это дает основание идентифицировать изучаемый изолят как Ochrobactrum lupini IPA7.2, который может оказаться перспективным бактериальным ассоциантом растений картофеля.

Ключевые слова: растительно-микробная ассоциативность, Solanum tuberosum L., бактериальный изолят, таксономическая идентификация, 16S рРНК, полифазный подход, горизонтальный перенос генов, Ochrobactrum lupini.

 

Полный текст

 

 

A BACTERIAL ISOLATE FROM THE RHIZOSPHERE OF POTATO
(Solanum tuberosum L.) IDENTIFIED AS Ochrobactrum lupini IPA7.2

G.L. Burygin1, I.A. Popova1, K.Yu. Kargapolova2, O.V. Tkachenko2,
L.Yu. Matora1, 3, S.Yu. Shchyogolev1, 3

We present the results of molecular, genetic, physiological and biochemical investigations of a bacterial isolate from the rhizosphere of potato (Solanum tuberosum L.) as an object to study plant—microbial associativity, used in particular to improve the existing technologies for the production of high-quality planting material by the method of plant culture micropropagation in vitro. To correctly identify the isolate at the species level, we took into account the results of analysis of the current status of prokaryote identification and systematics, reflected in a number of recent reviews. Phylogenetic constructs with strains of the genera Ochrobactrum, Brucella, Ensifer, Mesorhizobium, Rhizobium, and more (closely related to the isolate under study), which were generated by using DNA sequences of 16S rRNA genes, revealed the isolate in the immediate surroundings of members of the genus Ochrobactrum. The isolate turned out to be part of the taxonomic group Ochrobactrum anthropi — one of the 1912 taxonomic groups recorded to date, which comprise 6193 prokaryotic species and each include species with coinciding (or almost coinciding) sequences of 16S rRNA genes (http://www.ezbiocloud.net/identify). In accordance with the conceptual propositions formulated in the above-mentioned publications, the species differences within these groups are determined at the level of other molecular genetic (and biochemical and physiological) properties and, with a high probability, by horizontal gene transfer. With account taken of the resulting set of elements of the polyphasic approach, the strain isolated by us was found to be closest to the known type strain O. lupini LUP21, which is capable of reinfecting leguminous plants of the genus Lupinus and which carries nodulation and nitrogen fixation genes (nodD and nifH), transferred horizontally into it from rhizobial species. This gave us grounds to identify the isolate being examined as Ochrobactrum lupini IPA7.2.

Keywords: plant-microbe associativeness, Solanum tuberosum L., bacterial isolate, taxonomic identification, 16S rRNA, polyphasic approach, horizontal gene transfer, Ochrobactrum lupini.

 

1ФГБУН Институт биохимии и физиологии растений и микроорганизмов РАН,
410049 Россия, г. Саратов,
просп. Энтузиастов, 13,
e-mail: burygingl@gmail.com, iridecol@yandex.ru, matora_l@ibppm.ru, shegolev_s@ibppm.ru;
2ФГБОУ ВО Саратовский государственный агарный университет им. Н.И. Вавилова,
410012 Россия, г. Саратов,
Театральная площадь, 1,
e-mail: kinaschchri@gmail.com, oktkachenko@yandex.ru;
3ФГБОУ ВО Саратовский национальный
исследовательский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского,

410012 Россия, г. Саратов, ул. Астраханская, 83

Поступила
в редакцию
14 ноября 2016 года

 

Оформление электронного оттиска

назад в начало