Mechanisms of Control by Pseudomonas fluorescens of Barley Root Rot Caused by Fusarium culmorum

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

In this paper, we found out why in the presence of the rhizobacterium Pseudomonas fluorescens 2137, the intensity of barley fusarium root rot caused by Fusarium culmorum 30 decreases, if there is no obvious decrease in the amount of fungus in the roots in the presence of the bacterium. It has been suggested that (1) the presence of rhizobacteria stimulates the defence reactions in barley, (2) rhizobacteria reduces the production of trichothecene toxins by F. culmorum 30, a known factor of aggressiveness of the fungus. The responses of barley to the colonization of its roots by fungus and bacteria were studied in sterile vermiculite for 11 days by the intensity of expression of the LOX, PAL, PR4 and PR1 genes. The production of F. culmorum 30 trichothecene toxins was evaluated by the expression level of the TRI13 gene. As a result, it was found that P. fluorescens 2137 induced the expression of all studied defence genes already in diurnal barley roots, but only in the presence of F. culmorum 30. In the presence of the bacterium, the expression level of the TRI13 gene did not decrease, however, a decrease in the number of diseased plants suggests that P. fluorescens 2137 is capable of detoxifying trichothecene toxins produced by the fungus or inducing this ability in barley.

About the authors

V. Yu. Shakhnazarova

All-Russian Research Institute for Agricultural Microbiology; Saint Petersburg State University

Email: olgastrunnikova@rambler.ru
Russia, 196608, Saint Petersburg; Russia, 199034, Saint Petersburg

D. S. Syrova

All-Russian Research Institute for Agricultural Microbiology

Email: olgastrunnikova@rambler.ru
Russia, 196608, Saint Petersburg

M. I. Lebedinskii

All-Russian Research Institute for Agricultural Microbiology; Saint Petersburg State University

Email: olgastrunnikova@rambler.ru
Russia, 196608, Saint Petersburg; Russia, 199034, Saint Petersburg

N. A. Vishnevskaya

All-Russian Research Institute for Agricultural Microbiology

Email: olgastrunnikova@rambler.ru
Russia, 196608, Saint Petersburg

A. I. Shaposhnikov

All-Russian Research Institute for Agricultural Microbiology

Email: olgastrunnikova@rambler.ru
Russia, 196608, Saint Petersburg

E. V. Borodina

All-Russian Research Institute for Agricultural Microbiology

Email: olgastrunnikova@rambler.ru
Russia, 196608, Saint Petersburg

O. K. Strunnikova

All-Russian Research Institute for Agricultural Microbiology

Author for correspondence.
Email: olgastrunnikova@rambler.ru
Russia, 196608, Saint Petersburg

References

  1. Wagacha J.M. and Muthomi J.W. // Crop Prot. 2007. V. 26. P. 877–885.
  2. Covarelli L., Beccari G., Steed A., Nicholson P. // Plant Pathol. 2012. V. 61. № 6. P. 121–1129. https://doi.org/10.1111/j.1365-3059.2012.02600.x
  3. Scherm B., Balmas V., Spanu F., Pani G., Delogu G., Pasquali M., Migheli Q. // Mol. Plant Pathol. 2013. V. 14. № 3. P. 323–341. https://doi.org/10.1111/mpp.12011
  4. Kammoun L.G., Gargouri S., Barreau C., Richard-Forget F., Hajlaoui M.R. // Int. J. Food Microbiol. 2010. V. 140. № 1. P. 84–89.
  5. Raaijmakers J.M., de Bruijn I., de Kock M.J.D. // Mol. Plant Microb. Interact. 2006. V. 19. № 7. P. 699–710.
  6. Weller D.M., Landa B.B., Mavrodi O.V., Schroeder L.K., De la Fuente L., Blouin Bankhead S. et al. // Plant Biol. 2007. V. 9. № 1. P. 4–20.
  7. Lahlali R., Ezrari S., Radouane N., Kenfaoui J., Esmaeel Q., El Hamss H., Belabess Z., Barka E.A. // Microorganisms. 2022. 10. № 3. 596–628. https://doi.org/10.3390/microorganisms10030596
  8. Струнникова О.К., Шахназарова В.Ю., Вишневская Н.А., Чеботарь В.К., Тихонович И.А. // Микробиология. 2007. Т. 76. № 5. С. 675–681.
  9. Струнникова O.K., Шахназарова В.Ю., Вишневская Н.А., Чеботарь В.К., Тихонович И.А. // Микология и фитопатология. 2008. Т. 42. № 1. С. 68–75.
  10. Strunnikova O.K., Vishnevskaya N.A., Ruchiy A.S., Shakhnazarova V.Y., Vorobyov N.I., Chebotar V.K. // Plant Soil. 2015. V. 389. № 2. P. 131–144.https://doi.org/10.1007/s11104-014-2351-y
  11. Strunnikova O.K., Vishnevskaya N.A., Tikhonovich I.A. // Microbiology. 2010. V. 79. № 8. P. 865–870.
  12. Струнникова О.К., Феоктистова А.С., Вишневская Н.А., Чеботарь В.К. // Микология и фитопатология. 2011. Т. 45. № 4. С. 362–369.
  13. Vishnevskaya N., Shakhnazarova V., Shaposhnikov A., Strunnikova O. // Plants. 2020. V. 9. № 3. P. 366–381. https://doi.org/10.3390/plants9030366
  14. G. Beccari, L. Covarelli, P. Nicholson. // Plant Pathol. 2011. V. 60. № 6. P. 671–684. https://doi.org/10.1111/j.1365-3059.2011.02425.x
  15. Dixon R.A., Achnine L., Kota P., Liu C.-J., Reddy M.S.S., Wang L. // Mol. Plant Pathol. 2002. V. 3. № 5. P. 371–390. https://doi.org/10.1046/j.1364-3703.2002.00131.x
  16. Bari R., Jones J.D.G. // Plant Mol. Biol. 2009. V. 69. № 4. P. 473–488.
  17. Ding L., Xu H., Yi H., Yang L., Kong Z., Zhang L., Xue S., Jia H., Ma Z. // PLoS ONE. 2011. V. 6. № 4. e19008. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0019008
  18. Glazebrook J. // Annu. Rev. Phytopathol. 2005. V. 43. № 2. P. 205–227.
  19. Li N., Han X., Feng D., Yuan D., Huang L.-J. // Int. J. Mol. Sci. 2019. V. 20. № 3. P. 671–685.
  20. Hestbjerg H., Felding G., Elmholt S. // Phytopathology. 2002. V. 150. № 6. P. 308–312.
  21. Scherm B., Orrù M., Balmas V., Spanu F., Azara E., Delogu G. et al. // Mol. Plant Pathol. 2011. V. 12. № 7. P. 759–771.
  22. Maier F.J., Miedaner T., Hadeler B., Felk A., Salomon S., Lemmens M. et al. // Mol. Plant Pathol. 2006. V. 7. № 6. P. 449–461.
  23. Шахназарова В.Ю., Феоктистова А.С., Чижевская Е.П., Вишневская Н.А., Струнникова О.К. // Микология и фитопатология. 2012. Т.46. № 3. С. 287–292.
  24. Villafana R.T., Ramdass A.C., Rampersad S.N. // Toxins. 2019. V. 11. № 1. P. 36–60. https://doi.org/10.3390/toxins11010036
  25. Schilling A.G., Moller E.M., Geiger H.H. // Phytopathology.1996. V. 86. № 5. P. 515–522.
  26. Brandfass C., Karlovsky P. // Int. J. Mol. Sci. 2008. V. 9. № 11. P. 2306–2321.https://doi.org/10.3390/ijms9112306
  27. Леппянен И.В., Шахназарова В.Ю., Вишневская Н.А., Долгих Е.А., Струнникова О.К. // Микология и фитопатология. 2017. Т. 51. № 4. С. 241–248.
  28. Шапошников А.И., Вишневская Н.А., Шахназарова В.Ю., Белимов А.А., Струнникова О.К. // Микология и фитопатология. 2019. Т. 53. № 5. С. 301–308.
  29. Meziane H., Van der Sluis I., Van Loon L.C., Hofte M., Bakker P.A.H.M. // Mol. Plant Pathol. 2005. V. 6. № 2. P. 177–185. https://doi.org/10.1111/j.1364-3703.2005.00276.x
  30. Berendsen R.L., Van Verk M.C., Stringlis I.A., Zamioudis C., Tommassen J., Pieterse C.M.J., Bakker P.A.H.M. // BMC Genomics. 2015. V. 16. P. 539–561.
  31. Yu K., Liu Y., Tichelaar R., Savant N., Lagendijk E., Van Kuijk S.J.L. et al. // Curr. Biol. 2019. V. 29. № 22. P. 3913–3920. https://doi.org/10.1016/j.cub.2019.09.015
  32. Yadav V., Wang Z., Wei C., Amo A., Ahmed B., Yang X., Zhang X. // Pathogens. 2020. V. 9. № 4. P. 312–336. https://doi.org/10.3390/pathogens9040312
  33. Petti C., Reiber K., Ali S.S., Berney M., Doohan F.M. // BMC Plant Biol. 2012. V. 12. P. 224–232. https://doi.org/10.1186/1471-2229-12-224
  34. Motallebi P., Tonti S., Niknam V., Ebrahimzadeh H., Pisi A., Nipoti P., Hashemi M., Prodi A. // Cereal Res. Commun. 2017. V. 45. № 2. P. 248–259. https://doi.org/10.1556/0806.45.2017.008
  35. Desmond O.J., Edgar C.I., Manners J.M., Maclean D.J., Schenk P.M., Kazan K. Physiol. and Mol. Plant Pathol. 2006. V. 67. № 3–5. P. 171–179. https://doi.org/10.1016/j.pmpp.2005.12.007
  36. Khan M.R., Doohan F.M. // Biol. Control. 2009. V. 48. № 1. P. 42–47.
  37. Petti C., Khan M., Doohan F. // Funct. Integr. Genomics. 2010. V. 10. № 4. P. 619–627. https://doi.org/10.1007/s10142-010-0177-0

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2.

Download (56KB)
Indexing metadata
3.

Download (149KB)
Indexing metadata
4.

Download (413KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2023 В.Ю. Шахназарова, Д.С. Сырова, М.И. Лебединский, Н.А. Вишневская, А.И. Шапошников, Е.В. Бородина, О.К. Струнникова

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».