Актинобиота ризосферы трансгенных растений табака с повышенной солеустойчивостью
Аннотация
Оценка безопасности генетически модифицированных растений для почвенного микробного сообщества и окружающей среды в целом – одна из серьезных проблем сегодняшнего дня в связи с постоянно увеличивающимся разнообразием генов, вовлекаемых в конструирование генотипов сельскохозяйственных культур, устойчивых к эдафическим стрессам. В качестве модели в работе использовали растения табака (Nicotiana tabacum L.) с геном холиноксидазы (codA) из Arthrobacter globiformis, отвечающим за синтез ГБ – совместимого осмолита, способствующего стабилизации клеток при солевом стрессе. Растения исходного сорта Самсун и трансгенной линии СodА 38 выращивали в горшечной культуре на обычном почвенном фоне и в условиях солевого стресса, вызванного 150 мМ NaCl. Сравнивали численность, разнообразие и структуру комплексов актиномицетов на родовом и видовом (род Streptomyces) уровне, используя непараметрический ранговый метод статистического анализа. Полученные данные свидетельствуют об отсутствии значимых (p=0,95) изменений в численности и таксономической структуре актинобиоты, распространении стрептомицетов-антагонистов фитопатогенных грибов и бактерий, стрептомицетов-целлюлозолитиков в ризосфере растений-трансформантов с усиленной генно-инженерным путем устойчивостью к солевому стрессу. Сделано заключение о необходимости продолжения исследований специфических ответов со стороны почвенных и ризосферных микроорганизмов на различные категории генетически модифицированных растений.
Ключевые слова
засоление почвы,
растение-трансформант,
ген холиноксидазы,
Streptomyces,
антагонисты,
целлюлозолитики
При поддержке: Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект №19-016-00207_a). Исследования проводили без использования животных и без привлечения людей в качестве испытуемых. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Об авторах
И. Г. Широких
Федеральный аграрный научный центр Северо-Востока имени Н.В. Рудницкого
Россия
Россия
Широких Ирина Геннадьевна – докт. биол. наук, зав. лабораторией биотехнологии растений и микроорганизмов
610007, г. Киров, ул. Ленина, д. 166а
Тел.: 8-3332-33-10-39
Я. И. Назарова
Федеральный аграрный научный центр Северо-Востока имени Н.В. Рудницкого
Россия
Россия
Назарова Янина Иордановна – канд. биол. наук, науч. сотр. лаборатории биотехнологии растений и микроорганизмов
610007, г. Киров, ул. Ленина, д. 166а
Тел.: 8-3332-33-10-39
Список литературы
1. Machado R.M.A., Serralheiro R.P. Soil salinity: effect on vegetable crop growth. Management practices to prevent and mitigate soil salinization // Horticulturae. 2017. Vol. 3. N 2: 30.
2. Pimentel D., Berger B., Filiberto D., Newton M., Wolfe B., Karabinakis E., Clark S., Poon E., Abbett E., Nandaopal S. Water resources: Agricultural and environmental issues // BioScience. 2004. Vol. 54. N 10. P. 909–918.
3. Singh A. Soil salinization management for sustainable development: A review // J. Environ. Manage. 2021. Vol. 277: 111383.
4. Butcher K., Wick A.F., DeSutter T., Chatterjee A., Harmon J. Soil salinity: a threat to global food security // J. Agron. 2016. Vol. 108. N 6. P. 2189–2200.
5. Kolodyazhnaya Y.S., Kutsokon N.K., Levenko B.A., Syutikova O.S., Rakhmetov D.B., Kochetov A.V. Transgenic plants tolerant to abiotic stresses // Cytol. Genet. 2009. Vol. 43. N 2. P. 132–149.
6. Reguera M., Peleg Z., Blumwald E. Targeting metabolic pathways for genetic engineering abiotic stress-tolerance in crops // Biochim. Biophys. Acta Gene Regul. Mech. 2012. Vol. 1819. N 2. P. 186–194.
7. Negrão S., Schmöckel S.M., Tester M. Evaluating physiological responses of plants to salinity stress // Ann. Bot. 2017. Vol. 119. N 1. Р. 1–11.
8. Liang C., Zhang X.Y., Luo Y., Wang G.P., Zou Q., Wang W. Overaccumulation of glycine betaine alleviates the negative effects of salt stress in wheat // Russ. J. Plant Physiol. 2009. Vol. 56. N 3. P. 370–376.
9. Goel D., Singh A.K., Yadav V., Babbar S.B., Murata N., Bansal K.C. Transformation of tomato with a bacterial codA gene enhances tolerance to salt and water stresses // Russ. J. Plant Physiol. 2011. Vol. 168. N 11. P. 1286–1294.
10. Tran N.H.T., Oguchi T., Matsunaga E., Kawaoka A., Watanabe K.N., Kikuchi A. Transcriptional enhancement of a bacterial choline oxidase A gene by an HSP terminator improves the glycine betaine production and salinity stress tolerance of Eucalyptus camaldulensis trees // Plant Biotechnol. (Tokyo). 2018. Vol. 35. N 3. P. 215–224.
11. Ladics G.S., Bartholomaeus A., Bregitzer P., Doerrer N.G., Gray A., Holzhauser T., Parrott W. Genetic basis and detection of unintended effects in genetically modified crop plants// Transgenic Res. 2015. Vol. 24. N 4. P. 587–603.
12. Shrivastava P., Kumar R. Actinobacteria: Ecofriendly candidates for control of plant diseases in a sustainable manner // New and future developments in microbial biotechnology and bioengineering. Actinobacteria: Diversity and biotechnological applications / Eds. B.P. Singh, V.K. Gupta, and A.K. Passari. Elsevier, 2018. P. 79–91.
13. Vurukonda S.S.K.P., Giovanardi D., Stefani E. Plant growth promoting and biocontrol activity of Streptomyces spp. as endophytes // Int. J. Mol. Sci. 2018. Vol. 19. N 4: 952.
14. Hamedi J., Mohammadipanah F. Biotechnological application and taxonomical distribution of plant growth promoting actinobacteria// J. Ind. Microbiol. Biotechnol. 2015. Vol. 42. N 2. P. 157–171.
15. Murachige T., Skoog F. A revised medium for rapid growth and bioаssays with tobacco tissue // Physiol. Plant. 1962. Vol. 15. N 3. Р. 473–497.
16. Кауричев И.С., Ганжара Н.Ф., Гречин И.П. Практикум по почвоведению. М.: Колос, 1980. 298 с.
17. Qiao G., Lin S., Xie L., Zhuo R. Over-expression of the codA gene by Rd29A promoter improves salt tolerance in Nicotiana tabacum // Pak. J. Bot. 2013. Vol. 45. N 3. P. 821–827.
18. Гаузе Г.Ф., Преображенская Т.П., Свешникова М.А., Терехова Л.П., Максимова Т.С. Определитель актиномицетов. Роды Sreptomyces, Streptoverticillium, Chainia. М.: Наука, 1983. 248 с.
19. Teather R.M., Wood P.J. Use of Congo redpolysaccharide interactions in enumeration and characterization of cellulolytic bacteria from the bovine rumen // Appl. Environ. Microbiol. 1982. Vol. 43. N 4. P. 777–780.
20. Labed D.P., Dunlap C.A., Rong X., Huang Y., Doroghazi J.R., Ju K.S., Metcalf W.W. Phylogenetic relationships in the family Streptomycetaceae using multilocus sequence analysis// Antonie Van Leeuwenhoek. 2017. Vol. 110. N 4. P. 563–583.
21. Subramaniam G., Thakur V., Saxena R.K., Vadlamudi S., Purohit S., Kumar V., Varshney R.K. Complete genome sequence of sixteen plant growth promoting Streptomyces strains // Sci. Rep. 2020. Vol. 10. N 1: 10294.
22. Shirokikh I.G., Zenova G.M., Merzaeva O.V., Lapygina E. V., Batalova G.A., Lysak L.V. Actinomycetes in the prokaryotic complex of the rhizosphere of oats in a soddy-podzolic soil // Eurasian Soil Sci. 2007. Vol. 40. N 2. P. 158–162.
23. Kremer R.J., Means N.E. Glyphosate and glyphosate-resistant crop interactions with rhizosphere microorganisms // Eur. J. Agron. 2009. Vol. 31. N 3. P. 153–161.
24. Conner A.J., Glare T.R., Nap J.P. The release of genetically modified crops into the environment: Part II. Overview of ecological risk assessment // Plant J. 2003. Vol. 33. N. 1. P. 19–46.
25. Гулевич А.А., Куренина Л.В., Баранова Е.Н. Использование системы таргетинга ферментов Fe-зависимой супероксиддисмутазы и холиноксидазы в хлоропласт как стратегия эффективной защиты растений от абиотических стрессов// Росс. с.-х. наука. 2018. № 1. С. 7–12.
Рецензия
Для цитирования:
Широких И.Г., Назарова Я.И. Актинобиота ризосферы трансгенных растений табака с повышенной солеустойчивостью. Вестник Московского университета. Серия 16. Биология. 2021;76(4):258-265.
For citation:
Shirokikh I.G., Nazarova Ya.I. Actinobiota in the rhizosphere of transgenic tobacco plants with increased tolerance to salt stress. Vestnik Moskovskogo universiteta. Seriya 16. Biologiya. 2021;76(4):258-265. (In Russ.)
Просмотров:
248
Послать статью по эл. почте 