Effect of Chitosan-Caffeic Acid Conjugate and Bacillus subtilis Bacteria on the Protective Reactions in PVY-Infected Plants Under Soil Water Deficit

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

The effect of chitosan-caffeic acid (Ch-CA) conjugate separately and in combination with a mixture of Bacillus subtilis 47 on the plant defense against PVY under optimal hydration and water deficit in soil was evaluated. The treatments of Ch-CA and Ch-CA+B. subtilis 47 on healthy potato plants under optimal soil moisture conditions demonstrated the accumulation of proline and phenolic compounds, as well as the activation of PPO, which collectively led to an increase in the nonspecific plant defenses. The application of Ch-CA resulted in a reduction of PVY infection in potato plants grown under both optimal and soil moisture-deficient conditions and led to an increase the potato mini-tuber’s mass. The combination of B. subtilis 47 and Ch-CA proved effective in reducing the infection level exclusively under conditions of soil water deficit. It has been demonstrated that the primary factor influencing the development of resistance in potato plants to PVY under moisture-limiting conditions is associated with an elevated peroxidase activity and alterations in antioxidant activity within plant tissues.

全文:

受限制的访问

作者简介

J. Kalatskaja

V.F. Kuprevich Institute of Experimental Botany, the National Academy of Sciences of Belarus

编辑信件的主要联系方式.
Email: kalatskayaj@mail.ru
白俄罗斯, Minsk, 220072

L. Yarullina

Institute of Biochemistry and genetics - separate structural subdivision of the Ufa Federal Research Centre of the Russian Academy of Sciences

Email: kalatskayaj@mail.ru
俄罗斯联邦, Ufa, 450054

N. Yalouskaya

V.F. Kuprevich Institute of Experimental Botany, the National Academy of Sciences of Belarus

Email: kalatskayaj@mail.ru
白俄罗斯, Minsk, 220072

G. Burkhanova

Institute of Biochemistry and genetics - separate structural subdivision of the Ufa Federal Research Centre of the Russian Academy of Sciences

Email: kalatskayaj@mail.ru
俄罗斯联邦, Ufa, 450054

Е. Rybinskaya

V.F. Kuprevich Institute of Experimental Botany, the National Academy of Sciences of Belarus

Email: kalatskayaj@mail.ru
白俄罗斯, Minsk, 220072

E. Zaikina

Institute of Biochemistry and genetics - separate structural subdivision of the Ufa Federal Research Centre of the Russian Academy of Sciences

Email: kalatskayaj@mail.ru
俄罗斯联邦, Ufa, 450054

I. Ovchinnikov

V.F. Kuprevich Institute of Experimental Botany, the National Academy of Sciences of Belarus

Email: kalatskayaj@mail.ru
白俄罗斯, Minsk, 220072

V. Tsvetkov

Ufa University of Science and Technology

Email: kalatskayaj@mail.ru
俄罗斯联邦, Ufa, 450076

K. Herasimovich

V.F. Kuprevich Institute of Experimental Botany, the National Academy of Sciences of Belarus

Email: kalatskayaj@mail.ru
白俄罗斯, Minsk, 220072

E. Cherepanova

Institute of Biochemistry and genetics - separate structural subdivision of the Ufa Federal Research Centre of the Russian Academy of Sciences

Email: kalatskayaj@mail.ru
俄罗斯联邦, Ufa, 450054

O. Ivanov

V.F. Kuprevich Institute of Experimental Botany, the National Academy of Sciences of Belarus

Email: kalatskayaj@mail.ru
白俄罗斯, Minsk, 220072

K. Hileuskaya

Institute of Chemistry of New Materials, the National Academy of Sciences of Belarus

Email: kalatskayaj@mail.ru
白俄罗斯, Minsk, 220141

V. Nikalaichuk

Institute of Chemistry of New Materials, the National Academy of Sciences of Belarus

Email: kalatskayaj@mail.ru
白俄罗斯, Minsk, 220141

参考

  1. Saeed Q., Xiukang W., Haider F.U., Kučerik J., Mumtaz M.Z., Holatko J., et al. // Int. J. Mol. Sci. 2021. V. 22. P. 10529. https://doi.org/10.3390/ ijms221910529
  2. Vilvert E., Stridh L., Andersson B., Olson Å., Aldén L., Berlin A. // Environmental Evidence. 2022. V. 11. № 6. P. 1–8. https://doi.org/10.1186/s13750-022-00259-x
  3. Ramegowda V., Senthil-Kumar M. // J. Plant Physiol. 2015. V. 176. P. 47–54. https://doi.org/10.1016/j.jplph.2014.11.008
  4. Zhang H., Sonnewald U. // The Plant Journal. 2017. V. 90. P. 839–855. https://doi.org/10.1111/tpj.13557
  5. Hamooh B.T., Sattar F.A., Wellman G., Mousa M.A.A. // Plants. 2021. V. 10. P. 98. https://doi.org/10.3390/plants10010098
  6. Rubio L., Galipienso L., Ferriol I. // Front. Plant Sci. 2020. V. 11. P. 1092. https://doi.org/doi: 10.3389/fpls.2020.01092
  7. Jones R.A. // Plants. 2021. V. 10. P. 233. https://doi.org/10.3390/plants10020233
  8. Riseh R.S., Hassanisaadi M., Vatankhah M., Babaki S.A., Barka E.A. // Int. J. Biol. Macromol. 2022. V. 220 P. 998–1009. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2022.08.109
  9. Shah A., Nazari M., Antar M., Msimbira L.A., Naamala J., Lyu D., et al. // Front. Sustain. Food Syst. 2021. V. 5. P. 667546. https://doi.org/10.3389/fsufs.2021.667546
  10. Vurukonda S.S.K.P., Vardharajula S., Shrivastava M., SkZ A. // Microbiological Research. 2016. V. 184. P. 13–24. https://doi.org/10.1016/j.micres.2015.12.003
  11. Maksimov I.V, Abizgil’dina R.R., Pusenkova L.I. // Appl. Biochem. Microbiol. 2011. V 47. № 4 P. 333–345. https://doi.org/10.1134/S0003683811040090
  12. Miljaković D., Marinković J., Balešević-Tubić S. // Microorganisms. 2020. V. 8. № 7. P. 1037. https://doi.org/10.3390/microorganisms8071037
  13. Yarullina L.G., Kalatskaja J.N., Cherepanova E.A., Yalouskaya N.A., Tsvetkov V.O., Ovchinnikov I.A., et al. // Appl. Biochem. Microbiol. 2023. V. 59. № 5. P. 549–560. https://doi.org/10.1134/s0003683823050186
  14. Maksimov I.V., Singh B.P., Cherepanova E.A., Burkhanova G.F., Khairullin R.M. // Appl. Biochem. Microbiol. 2020. V. 56. № 1. P. 15–28. https://doi.org/10.1134/s0003683820010135
  15. Veselova S.V., Sorokan A.V., Burkhanova G.F., Rumyantsev S.D., Cherepanova E.A., Alekseev V.Y., et al. // Biomolecules. 2022. V. 12. P. 288. https://doi.org/doi: 10.3390/biom12020288
  16. Amine R., Tarek C., Hassane E., Noureddine E.H., Khadija O. // Molecules. 2021. V. 26. № 4. P. 1117. https://doi.org/10.3390/molecules26041117
  17. Chirkov S.N. // Appl. Biochem. Microbiol. 2002. V. 38. № 1. P. 1–8. https://doi.org/10.1023/A:1013206517442
  18. He X., Xing R., Liu S., Qin Y., Li K., Yu H., Li P. // Drug and Chemical Toxicology. 2019. V. 44. № 4. P. 335–340.
  19. Novikova I.I., Popova E.V., Krasnobaeva I.L., Kovalenko N.M. // Sel’skokhozyaistvennaya Biologiya (Agricultural Biology). 2021. V. 56. P. 511–522.
  20. Yarullina L.G., Cherepanova E.A., Burkhanova G.F., Sorokan A.V., Zaikina E.A., Tsvetkov V.O., et al. // Microorganisms. 2023. V. 11. № 8. P. 1993. https://doi.org/10.3390/microorganisms11081993
  21. Dutta J., Tripathi S., Dutta P.K. // Food Science and Technology International. 2012. V.18. №1. P.3–34. https://doi.org/ doi: 10.1177/1082013211399195
  22. Kumar S., Abedin M.M., Singh A.K., Das S. // Plant Phenolics in Sustainable Agriculture. 2020. V. 1. P. 517–532. https://doi.org/10.1007/978-981-15-4890-1_22
  23. İlyasoğlu H., Guo Z. // Food Bioscience. 2019. V. 29. P. 118–125. https://doi.org/10.1016/j.fbio.2019.04.007
  24. Nedved E.L., Kalatskaja J.N., Ovchinnikov I.A., Rybinskaya E.I., Kraskouski A.N., Nikalaichuk V.V., et al. // Appl. Biochem. Microbiol. 2022. V. 58. № 1. P. 69–76. https://doi.org/10.1134/s0003683822010069
  25. Nikalaichuk V., Hileuskaya K., Kraskouski A., Kulikouskaya V., Nedved H., Kalatskaja J., et al. // J. Appl. Polym. Sci. 2021. V. 139. № 14. P. 51884. https://doi.org/10.1002/app.51884
  26. Tenover F.C. // Eds Th. M. Schmidt. Encyclopedia of Microbiology. Academic Press. 2019. P. 166–175. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-801238-3.02486-7
  27. Bindschedler L.V., Minibayeva F., Gardner S.L., Gerrish C., Davies D.R., Bolwell G.P. // New Phytol. 2001. V. 151. P. 185–194.
  28. Bates L.S., Waldren R.P., Teare J.D. // Plant and Soil. 1973. V. 39. № 1. P. 205–207. https://doi.org/10.1007/BF00018060
  29. Singleton V.L., Orthofer R., Lamuela-Raventos R.M. // Methods in Enzymology. 1999. V. 299. P. 152–178. https://doi.org/10.1016/S0076-6879(99)99017-1
  30. Kumar V.B.A., Kishor T.C.M., Murugan K. // Food Chemistry. 2008. V. 110 № 2. P. 328–333. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2008.02.006
  31. Boyarkin A.N. Determination of Peroxidase Activity. /Ed. A.L. Ermakov, Leningrad: Kolos, 1987. P. 41–43.
  32. Beyer W.F., Fridovich I. // Anal. Biochem. 1987. V. 161. № 2. P. 559–566. https://doi.org/10.1016/0003-2697(87)90489-1
  33. Nakano Y. Asada K. // Plant Cell Physiol. 1981. V. 22. № 5. P. 867 – 880. https://doi.org/10.1093/oxfordjournals.pcp.a076232
  34. Aono M., Kubo A., Saji H. // Plant Cell Physiol. 1991. V. 32. № 5. P. 691–697. https://doi.org/10.1093/oxfordjournals.pcp.a078132
  35. Тарчевский И.А., Егорова А.М. // Прикл. биохимия и микробиология. 2022. T. 58. № 4. С. 315–329. https://doi.org/10.31857/s055510992204016x
  36. Jia X., Rajib M., Yin H. // Current Pharmaceutical Design. 2020. V. 26. № 29. P. 3508–3521. https://doi.org/10.2174/1381612826666200617165915
  37. Chakraborty M., Hasanuzzaman M., Rahman M., Khan Md., Bhowmik P., Mahmud N.U., et. al. // Agriculture. 2020. V. 10. № 12. P. 624. https://doi.org/10.3390/agriculture10120624
  38. Siquet С., Paiva-Martins F., Lima J.L., Reis S., Borges F. // Free Radic. Res. 2006. V. 40. P. 433–442. https://doi.org/10.1080/10715760500540442
  39. Rivero R.M., Ruiz J.M., Garcia P.C., Lopez-Lcfebre L.R., Sanchez E., Romero L. // Plant Sci. 2001. V. 160. P. 315–321. https://doi.org/10.1016/S0168-9452(00)00395-2
  40. Yang X., Lan W., Lu M., Wang Z., Xie J. // LWT. 2022. V. 170. P. 114072. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2022.114072
  41. Maslennikova D., Lastochkina O. // Plants. 2021. V.10. № 12. P. 2557. https://doi.org/10.3390/plants10122557
  42. Smirnoff N., Arnaud D. // New Phytologist. 2019. V. 221. № 3. P. 1197–1214. https://doi.org/10.1111/nph.15488
  43. Минибаева Ф.В., Гордон Л.Х. // Физиология растений. 2003. Т. 50. № 3. С. 459–464.
  44. Hernández J.A., Gullner G., Clemente-Moreno M.J., Künstler A., Juhász C., Díaz-Vivancos P., et.al. // Physiol. Mol. Plant Pathol. 2016. V. 94. P. 134–148. https://doi.org/10.1016/j.pmpp.2015.09.001

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载
2. Fig. 1. Results of the assessment of the antibacterial activity of Hit-KK and chitosan against the Bacillus subtilis 47 strain: K – Bacillus subtilis 47 strain (Carphilus); 2 – Hit-KK 0.0125 mg/ml; 3 – Hit-KK 0.025 mg/ml; 4 –Hit-KK 0.05 mg/ml; 5 – chitosan 0.1 mg/ml; 6, 7, 8 – chitosan-based nanocomposites.

下载 (285KB)
索引源数据
3. Fig. 2. The degree of infection of potato leaves with UVK without treatment (II), after treatment with Xit-KK (III) and a mixture of Xit-KK and B. subtilis 47 (IV): I – control – uninfected plants.

下载 (94KB)
索引源数据
4. Fig. 3. The effect of treatments (I‒III) on the proline content (a), the content of phenolic compounds (b), and the activity of PFOA (c) in the leaves of healthy and UVC–infected potato plants under optimal moisture conditions and with water deficiency in the soil: I – control; II - treatment with HCV; III – treatment of Hit-KK + B. subtilis 47.

下载 (446KB)
索引源数据
5. Fig. 4. The effect of treatments (I‒IV) on the content of hydrogen peroxide (a), SOD activity (b) and peroxidase activity (c) in the leaves of healthy and UVK–infected potato plants under optimal humidification conditions and with water deficiency in the soil: I – control; II - treatment with HCV; III – treatment of Hit-KK + B. subtilis 47.

下载 (450KB)
索引源数据
6. 5. The effect of treatments (I‒III) on the activity of APO (a) and GR (b) in the leaves of healthy and UVK-infected potato plants under optimal moisture conditions and with water deficiency in the soil: I – control; II – treatment with Hit-KK; III – treatment with Hit-KK + B. subtilis 47.

下载 (282KB)
索引源数据

版权所有 © Russian Academy of Sciences, 2024

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».