doi: 10.15389/agrobiology.2017.5.917rus

УДК 633/635:57.086.83:579

 

ЭНДОФИТНЫЕ МИКРООРГАНИЗМЫ КАК ПРОМОУТЕРЫ РОСТА
РАСТЕНИЙ В КУЛЬТУРЕ in vitro
(обзор)

Л.С. САМАРИНА, В.И. МАЛЯРОВСКАЯ, Е.В. РОГОЖИНА,
Л.С. МАЛЮКОВА

Размножение растений in vitro представляет собой развитое направление современных биотехнологий, однако для многих культур, в первую очередь древесных, до сих пор нет эффективных протоколов микроразмножения. Низкий выход стерильных эксплантов на этапе введения в культуру, низкие коэффициенты размножения и укоренения микропобегов в пассажах — основные проблемы микроразмножения сортов многолетних культур. Введение растительных эксплантов в стерильную культуру оказывает стрессовое воздействие, так как сопряжено с повреждением тканей, их обработкой агрессивными стерилизующими веществами, антибиотиками и др. Это может стать причиной внезапного возникновения вирулентных эндофитов в процессе последующего пассирования. Ассоциированные с растением микроорганизмы до недавнего времени считались проблемой в микроразмножении, вызывающей контаминацию эксплантов in vitro. Однако в последние годы было доказано, что колонизация эндофитами часто играет важную роль в увеличении жизнестойкости растений как в условиях in vitro, так и при последующем культивировании in vivo. Положительные результаты отмечали при применении Beauveriabassiana(J. Akello с соавт., 2007), Piriformosporaindicaи других представителей семействаSebacinales(P. Sharma с соавт., 2014),Fusariumoxysporum(A.S.Y. Ting с соавт., 2008),Ophistoma-подобных видов грибов (M. Mucciarelli с соавт., 2003), Phialocephalafortinii(M. Vohnik с соавт., 2003), Trichodermaharzianumи других видов родаTrichoderma(P. Franken с соавт., 2012). Из бактерий изучались Acetobacterdiazotrophicus(C.O. Azlin с соавт., 2007), Achromobacterxylosoxidans(A. Benson с соавт., 2014), Azospirillumbrasilense(E.E. Larraburu с соавт., 2015), Azotobacterchroococcum(E.E. Larraburu с соавт., 2007), Bacillussubtilis(M. Vestberg с соавт., 2004), B. megaterium(P. Trivedi с соавт., 2007), Burkholderiaphytofirmans(E.A. Ait Barka с соавт., 2000), B. vietnamiensis(M. Govindarajan с соавт., 2006), Enterobactersp. (M.S. Mirza с соавт., 2001), Klebsiellavariicola(C.-Y. Wei с соавт., 2014), Microbacterium sp. (M. Quambusch с соавт., 2014), Pseudomonasfluorescens (J. Thomas с соавт., 2010) и P. putida(R. Lifshitz с соавт., 1987). При этом остается неясно, какой фактор служит триггером, вызывающим у эндофитов смену мутуализма на патогенез.  Единственным способом контроля этого процесса пока что остается выбор оптимального времени пассирования, оптимальных условий культивирования и состава питательной среды. Таким образом, в культуре клеток и тканей растений можно сохранить мутуалистический симбиоз с выгодой для растения-хозяина и для эндофита. Исследования в этой области, проведенные для ряда древесных и травянистых культур, подтвердили высокую эффективность биотизации растительных культур in vitroдля решения проблем размножения и укоренения. Для микроразмножения растений исследователи применяли широкий спектр микроорганизмов: арбускулярные микоризные грибы, эктомикоризные грибы, эрикоидные микоризные грибы, а также различные виды бактерий. Было показано, что бактериальные и грибные эндофиты могут стимулировать рост растений через индукцию системной устойчивости к патогенам, синтеза фитогормонов и улучшения транспорта воды и питательных веществ. При этом основными проблемами их широкого применения в микроразмножении растений остаются сложности классификации и получения чистой культуры микроорганизмов.

Ключевые слова: микроразмножение, эндофиты, питательные среды, регуляторы роста растений, фитогормоны.

 

Полный текст

 

 

ENDOPHYTES, AS PROMOTORS OF in vitro PLANT GROWTH (review)

L.S. Samarina, V.I. Malyarovskaya, E.V. Rogozhina, L.S. Malyukova

In vitro plant propagation is a developed biotechnology, however until now there are no effective protocols for many perennials, especially for trees. High contamination of mature explants during tissue culture initiation, low multiplication and rooting during following passages are the main challenges. Aseptic culture of explants is associated with stress due to tissue damage and exposition to aggressive disinfectants and antibiotics during initiation. These could be the reasons of virulence of endophytes in following propagation. Plant-associated microorganisms were until recently seen as a problem for micropropagation, leading to contamination of in vitro explants. However recent studies showed that colonization of endophytes often play crucial role for increasing viability of in vitro and ex vitro plants. Most endophytes affect positively plant growth, providing nutrients and exhibiting antagonism to pathogens, as well as decreasing stress effects on plants. Beneficial effects were obtained in using Beauveria bassiana (J. Akello et al., 2007), Piriformospora indica and other members of family Sebacinales (P. Sharma et al., 2014), Fusarium oxysporum (A.S.Y. Ting et al., 2008), Ophistoma-like fungi(M. Mucciarelli et al., 2003), Phialocephala fortinii (M. Vohnik et al., 2003), Trichoderma harzianum and other Trichoderma species (P. Franken et al., 2012). Of bacteria, Acetobacter diazotrophicus (C.O. Azlin et al., 2007), Achromobacter xylosoxidans (A. Benson et al., 2014), Azospirillum brasilense (E.E. Larraburu et al., 2015), Azotobacter chroococcum (E.E. Larraburu et al., 2007), Bacillus subtilis (M. Vestberg et al., 2004), B. megaterium (P. Trivedi et al., 2007), Burkholderia phytofirmans (E.A. Ait Barka et al., 2000), B. vietnamiensis (M. Govindarajan et al., 2006), Enterobacter sp. (M.S. Mirza et al., 2001), Klebsiella variicola (C.-Y. Wei et al., 2014), Microbacterium sp. (M. Quambusch et al., 2014), Pseudomonas fluorescens (J. Thomas et al., 2010) и P. putida (R. Lifshitz et al., 1987) also can beneficially influence plants. But until now it is unclear which factor is a trigger switched endophytes from mutualism to virulence. The only way to control such a change is to develop optimal conditions (time of obtaining explants, culture media composition and pH, temperature, etc.) in view to save in vitro mutualism with benefit for both host plant and the endophyte. Studies of many perennials showed the in vitro biotization to be helpful in microclonal propagation and plant rooting. Particularly, arbuscular micorhyza, ectomicorhyzal fungi, ericoid micorhyzal fungi, and wide range of bacteria influence positively plant micropropagation. Bacterial and fungal endophytes could stimulate plant growth due to activation of plant protection mechanisms, induction of systemic resistance to pathogens, phytohormone synthesis and better transport of water and nutrients. In this, the difficulties of classification and obtaining pure cultures of microorganisms are the main problems faced with.

Keywords: micropropagation, endophyte, plant culture media, growth regulators, phytohormones.

 

 

ФГБНУ Всероссийский НИИ цветоводства
и субтропических культур,

354002 Россия, г. Сочи, ул. Яна Фабрициуса, 2/28,
e-mail: bfbr@vniisubtrop.ru, MalukovaLS@mail.ru,
samarinalidia@gmail.com

Поступила в редакцию
29 июня 2017 года

 

Оформление электронного оттиска

назад в начало