Влияние микроорганизмов рода Bacillus на морфологические параметры и фотосинтетический аппарат Allium cepa

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Обоснование. Криосфера является хранилищем древних экосистем, в частности дисперсных грунтов, перешедших в мерзлое состояние. Известно, что данные грунты содержат определенное количество как абиотических, так и биотических компонентов, в том числе бактериальных клеток, находящиеся в гипометаболическом состоянии с содержанием в одном грамме грунта порядка 104-106 КОЕ. Многолетнемёрзлые породы (вечная мерзлота) широко распространены в северном полушарии, их возраст достигает от сотен тысяч до миллионов лет, поэтому содержащиеся в них бактериальные компоненты в полной мере можно отнести к палеобактериям. Ассоциации современной флоры с арктическими палеобактериями вызывает интерес не только с точки зрения изучения фундаментальных основ взаимодействия различных организмов, но и как перспективный биотехнологический ресурс в адаптивном растениеводстве.

Цель исследований. Оценить влияния арктических палеобактерии рода Bacillus на морфофизиологические показатели корней и перьев лука Allium cepa, а также на его фотосинтетическую активность при различных температурах культивирования.

Материалы и методы. Объектом исследования был выбран лук Allium cepa, так как данное растение чувствительно к различным факторам окружающей среды и является эталоном для изучения токсичности. Использовали бактерии рода Bacillus (штамм 875 TS), зарегистрированный во Всероссийской коллекции промышленных микроорганизмов под регистрационным номером B-12242.

Оценивали морфофизиологические показатели: количество корней и перьев, их длину и массу, количество темных и изогнутых корней и перьев, концентрацию пигментов фотосинтеза в зеленой части проростков Allium cepa методом абсорбционной спектрофотометрии.

Результаты. Проведенные исследования показали, что бактерии рода Bacillus штамм 875 TS из многолетнемерзлых пород в концентрации 104 при температуре их инкубации 36°С оказывают наибольшее положительное влияние на содержание пигментов фотосинтеза, на корнеобеспечение и развитие вегетативной части лука Allium cepa.

Заключение. Бактерии рода Bacillus оказывают воздействие на развитие растения, в частности на формирование корневого и вегетативного аппарата, обогащают растения полезными веществами и являются перспективным биологическим ресурсом для разработки биопрепаратов в повышении урожайности сельскохозяйственных культур.

Об авторах

Александр Александрович Касторнов

ФГБНУ Федеральный исследовательский центр Тюменский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: AlexKastornov@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-0116-5291
SPIN-код: 7133-1500

младший научный сотрудник Отдела биоресурсов криосферы

 

Россия, ул. Малыгина, 86, г. Тюмень, 625026, Российская Федерация

Сергей Анатольевич Петров

ФГБНУ Федеральный исследовательский центр Тюменский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук

Email: tumiki@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-1566-2299
SPIN-код: 8382-8583

доктор медицинских наук, профессор, главный научный сотрудник Отдела биоресурсов криосферы

 

Россия, ул. Малыгина, 86, г. Тюмень, 625026, Российская Федерация

Андрей Михайлович Субботин

ФГБНУ Федеральный исследовательский центр Тюменский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук

Email: subbotin.prion@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-5135-3194
SPIN-код: 9865-7586

кандидат биологических наук, доцент, ведущий научный сотрудник Отдела биоресурсов криосферы

Россия, ул. Малыгина, 86, г. Тюмень, 625026, Российская Федерация

Список литературы

  1. Бажин, А. С., Субботин, А. М., Петров, С. А., Нарушко, М. В., & Каленова, Л. Ф. (2021). Влияние буровых шламов разной степени очистки на морфофизиологические показатели злаковых растений. В Сборник материалов международной конференции «Современные исследования трансформации криосферы и вопросы геотехнической безопасности сооружений в Арктике» (с. 43–46). Салехард. https://doi.org/10.7868/9785604610848009. EDN: https://elibrary.ru/YTRKWN
  2. Петров, С. А., Еноктаева, О. В., Субботин, А. М., & Мальчевский, В. А. (2015). Комплексная балловая система оценки воздействия микроорганизмов на пролиферацию клеток корневой меристемы Allium cepa L. Фундаментальные исследования, 74, 687–690. EDN: https://elibrary.ru/UGAQNJ
  3. Ландина, Л. Н. (2021). Стандартизация сухого экстракта сока мякоти тыквы, обладающего гиполипидемическим действием по содержанию βкаротина. Медицина, 1, 79–92. https://doi.org/10.29234/2308-9113-2021-9-1-79-92. EDN: https://elibrary.ru/JIHQOO
  4. Лаханов, А. П., Коломейченко, В. В., & Фесенко, Н. В. (2004). Морфофизиология и продукционный процесс гречихи (435 с.). Орёл: Орловский государственный аграрный университет. EDN: https://elibrary.ru/PBXPZZ
  5. Коробко, В. В., Пчелинцева, Н. В., Лунёва, М. А., & Самсонова, Е. А. (2017). Особенности роста и развития проростков пшеницы (Triticum aestivum L.) при действии 2,4,6трифенил3,5дихлорпиридина и 2,6дифенил3хлорпиридина. Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология, 17(1), 72–78. https://doi.org/10.18500/1816-9775-2017-17-1-72-78. EDN: https://elibrary.ru/YKKJAB
  6. Иванов, Л. А., Ронжина, Д. А., Юдина, П. К., Золотарева, Н. В., & Калашникова, И. В. (2020). Сезонная динамика содержания хлорофиллов и каротиноидов в листьях степных и лесных растений на уровне вида и сообщества. Russian Journal of Plant Physiology, 67(3), 278–288. https://doi.org/10.31857/S0015330320030112. EDN: https://elibrary.ru/XMYDPZ
  7. Курбанова, М. Н., Сураева, Н. М., Рачкова, В. П., & Самойлов, А. В. (2018). Сравнительное изучение показателей токсической активности в Аллиумтесте. Аграрный вестник Урала, 4(171), 25–30. EDN: https://elibrary.ru/XUCOKD
  8. Тютерева, Е. В., Иванова, А. Н., & Войцеховская, О. В. (2014). К вопросу о роли хлорофилла b в онтогенетических адаптациях растений. Ботанический институт им. В. Л. Комарова РАН, 134(3), 249–256. EDN: https://elibrary.ru/SGZRUX
  9. Субботин, А. М., Петров, С. А., Мальчевский, В. А., & Хрупа, Д. А. (2018). Цитогенетический анализ влияния бактерий Serratia fonticola, выделенных из проб многолетнемерзлых пород, на клетки корневой системы Allium cepa L. В Тезисы докладов XI Международной конференции «Биология клеток растений in vitro и биотехнология» (с. 220–221). Минск. EDN: https://elibrary.ru/YRDMFV
  10. Basu, S., & Tripura, K. (2021). Differential sensitivity of Allium cepa L. and Vicia faba L. to aqueous extracts of Cascabela thevetia (L.) Lippold. South African Journal of Botany, 139, 67–78. https://doi.org/10.1016/j.sajb.2021.01.033. EDN: https://elibrary.ru/UKTTBB
  11. Collins, T., & Margesin, R. (2019). Microbial ecology of the cryosphere (glacial and permafrost habitats): current knowledge. Applied Microbiology and Biotechnology, 103, 2537–2549. https://doi.org/10.1007/s00253-019-09631-3. EDN: https://elibrary.ru/UOMKYI
  12. Liang, R., Li, Z., Lau Vetter, M. C. Y., et al. (2021). Genomic reconstruction of fossil and living microorganisms in ancient Siberian permafrost. Microbiome, 9, 110. https://doi.org/10.1186/s40168-021-01057-2. EDN: https://elibrary.ru/DCXMWZ
  13. Renev, N. O., Rodina, E. S., Subbotin, A. M., & Malchevskiy, V. A. (2021). Influence of bacterial metabolites from permafrost on morphophysiological parameters of potato material in vitro. In International Scientific and Practical Conference “Fundamental Scientific Research and Their Applied Aspects in Biotechnology and Agriculture” (FSRAABA 2021) [BIO Web of Conferences, vol. 36, article 05009]. Tyumen. https://doi.org/10.1051/bioconf/20213605009. EDN: https://elibrary.ru/XSQJDD
  14. Smigocki, A. C., Heu, S., Mccanna, I., Wozniak, C., & Buta, G. (1997). Insecticidal compounds induced by regulated overproduction of cytokinins in transgenic plants. In N. Carozzi & M. Koziel (Eds.), Advances in insect control: the role of transgenic plants (pp. 225–236). Bristol.
  15. Jansson, J. K., & Taş, N. (2014). The microbial ecology of permafrost. Nature Reviews Microbiology, 12, 414–425. https://doi.org/10.1038/nrmicro3262. EDN: https://elibrary.ru/SOEPQH
  16. Bauer, M. A., Kainz, K., CarmonaGutierrez, D., & Madeo, F. (2018). Microbial wars: competition in ecological niches and within the microbiome. Microbial Cell, 5(5), 215–219.
  17. Panikov, N. S. (2009). Microbial activity in frozen soils. In R. Margesin (Ed.), Permafrost Soils (pp. 119–147). Innsbruck.
  18. Brouchkov, A. V., Trofimova, Y. B., Melnikov, V. P., Sukhovei, Y. G., Griva, G. I., Kalenova, L. F., Subbotin, A. M., Repin, V. E., Brenner, E. V., Tanaka, M., Katayama, T., & Utsumi, M. (2011). Relict microorganisms of cryolithozone as possible objects of gerontology. Advances in Gerontology, 39–44. https://doi.org/10.1134/S207905701101005X. EDN: https://elibrary.ru/RHEVRD
  19. Ghanem, M. E., Albacete, A., Smigocki, A. C., Frebort, I., Pospíšilová, H., MartínezAndújar, C., Acosta, M., SanchezBravo, J., Lutts, S., Dodd, I. C., & PérezAlfocea, F. (2011). Rootsynthesised cytokinins improve shoot growth and fruit yield in salinised tomato (Solanum lycopersicum L.). Journal of Experimental Botany, 62, 125–140. https://doi.org/10.1093/jxb/erq266. EDN: https://elibrary.ru/OARSPZ
  20. Smigocki, A. C., Heu, S., & Buta, S. G. (2000). Analysis of insecticidal activity in transgenic plants carrying the IPT plant growth hormone gene. Acta Physiologiae Plantarum, 22, 295–299. https://doi.org/10.1007/s11738-000-0038-x. EDN: https://elibrary.ru/VAHFDA
  21. Souza, C. P., Guedes, T. A., & Fontanetti, C. S. (2016). Evaluation of herbicides action on plant bioindicators by genetic biomarkers: a review. Environmental Monitoring and Assessment, 188.
  22. Kastornov, A. A., Subbotin, A. M., & Petrov, S. A. (2022). The influence of microorganisms of the Arctic paleoecosystems on the morphometric parameters and the cytogenetic apparatus of Allium cepa. In Dedicated to the 101st anniversary of the discovery of the law of homological series and the 134th anniversary of the birth of N. I. Vavilov [BIO Web of Conferences, vol. 43, article 03013]. Saratov. https://doi.org/10.1051/bioconf//20224303013. EDN: https://elibrary.ru/UCFFKT
  23. Timofeev, V. N., & Subbotin, A. M. (2024). Preparations based on bacteria from frozen rocks during the dressing of spring wheat seeds. BIO Web of Conferences, 108, article 10006. https://doi.org/10.1051/bioconf/202410810006. EDN: https://elibrary.ru/SMQVPA
  24. Wintermans, J. F., & de Mots, A. (1965). Spectrophotometric characteristics of chlorophylls a and b and their phenophytins in ethanol. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) — Biophysics including Photosynthesis, 109, 448–453. https://doi.org/10.1016/0926-6585(65)90170-6

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать


Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

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».