Бактериальный изолят из ризосферы картофеля (Solanum tuberosum L.), идентифицированный как Ochrobactrum lupini IPA7.2

Автор: Бурыгин Г.Л., Попова И.А., Каргаполова К.Ю., Ткаченко О.В., Матора Л.Ю., Щеголев С.Ю.

Журнал: Сельскохозяйственная биология @agrobiology

Рубрика: Картофелеводство: наука и технологии

Статья в выпуске: 1 т.52, 2017 года.

Бесплатный доступ

При создании растительно-микробных ассоциаций in vitro для разработки систем экологически безопасного сельского хозяйства, основанных на замещении минеральных удобрений и пестицидов микробиологическими препаратами, и получения высококачественного оздоровленного посадочного материала особый интерес представляют бактериальные ассоцианты, выделяемые in situ непосредственно из растений и сред их обитания. Использование для их идентификации введенных в стандарт филогенетических маркеров - последовательностей генов 16S рРНК считается достаточно надежным, однако при этом следует принимать во внимание возникающие концептуальные и технические проблемы. Некоторые из них иллюстрирует представляемая работа, в которой приведены результаты молекулярно-генетических и физиолого-биохимических исследований бактериального изолята IPA7.2, выделенного нами из ризосферы картофеля ( Solanum tuberosum L.) сорта Невский. Отметим, что эта культура - один из объектов в изучении растительно-микробной ассоциативности в связи с совершенствованием технологий для получения высококачественного посадочного материала методом микроклонального размножения in vitro. Корректная видовая идентификации изолята основывалась на анализе систематики прокариот, состояние которой отражено в ряде обобщающих публикаций последних лет. В филогенетических конструкциях с близкородственными изучаемому изоляту штаммами родов Ochrobactrum, Brucella, Ensifer, Mesorhizobium, Rhizobium и др., полученных нами на основании сравнения последовательностей ДНК генов 16S рРНК, идентифицируемый изолят находился в непосредственном окружении представителей рода Ochrobactrum. При этом он оказался в составе таксономической группы Ochrobactrum anthropi - одной из 1912 зарегистрированных (по состоянию на ноябрь 2016 года) таксономических групп с 6193 видами прокариот, в каждой из которых сосредоточены виды с совпадающими (или почти совпадающими) последовательностями ДНК гена 16S рРНК (http://www.ezbiocloud.net/identify). В соответствии с концептуальными положениями, сформулированными в имеющихся публикациях, видовые различия внутри этих групп определяются иными молекулярно-генетическими (и физиолого-биохимическими) свойствами и с большой вероятностью связаны с горизонтальным переносом генов. С учетом совокупности результатов, полученных при сравнении свойств культур на основе полифазного подхода, выделенный нами штамм IPA7.2 ближе всего соответствует известному типовому штамму Ochrobactrum lupini LUP21. O. lupini LUP21 способен реинфицировать бобовые растения рода Lupinus и несет гены нодуляции и азотфиксации ( nodD и nifH ), полученные им от ризобиальных видов посредством горизонтального переноса. Это дает основание идентифицировать изучаемый изолят как Ochrobactrum lupini IPA7.2, который может оказаться перспективным бактериальным ассоциантом растений картофеля

Еще

Растительно-микробная ассоциативность, бактериальный изолят, таксономическая идентификация, 16s ррнк, полифазный подход, горизонтальный перенос генов

Короткий адрес: https://sciup.org/142214002

IDR: 142214002   |   DOI: 10.15389/agrobiology.2017.1.105rus

Список литературы Бактериальный изолят из ризосферы картофеля (Solanum tuberosum L.), идентифицированный как Ochrobactrum lupini IPA7.2

  • Тихонович И.А., Проворов Н.А. Симбиозы растений и микроорганизмов: молекулярная генетика агросистем будущего. СПб, 2009.
  • Bloemberg G.V., Lugtenberg B.J.J. Molecular basis of plant growth promotion and biocontrol by rhizobacteria. Cur. Opin. Plant Biol., 2001, 4(4): 343-350 ( ) DOI: 0.1016/S1369-5266(00)00183-7
  • Vessey J.K. Plant growth promoting rhizobacteria as biofertilizers. Plant Soil, 2003, 255(2): 571-586 ( ) DOI: 10.1023/A:1026037216893
  • Bashan Y., de-Bashan L.E., Prabhu S.R., Hernandez J.-P. Advances in plant growth-promoting bacterial inoculant technology: Formulations and practical perspectives (1998-2013). Plant Soil, 2014, 378(1-2): 1-33 ( ) DOI: 10.1007/s11104-013-1956-x
  • Bensalim S., Nowak J., Asiedu S.K. A plant growth promoting rhizobacterium and temperature effects on performance of 18 clones of potato. Am. J. Potato Res., 1998, 75(3): 145-152 ( ) DOI: 10.1007/BF02895849
  • Волкогон В.В., Димова С.Б., Мамчур А.Е. Особенности взаимоотношений бактерий рода Azospirillum с растениями картофеля, культивируемыми in vitro. Сiльськогосподарська мiкробiологiя (мiжвiдомчий тематичний науковий збiрник, Чернiгiв, Україна), 2006, 3: 19-25.
  • Tkachenko O.V., Evseeva N.V., Boikova N.V., Matora L.Yu., Burygin G.L., Lobachev Yu.V., Shchyogolev S.Yu. Improved potato microclonal reproduction with the plant growth-promoting rhizobacteria Azospirillum. Agron. Sustain. Dev., 2015, 35(3): 1167-1174 ( ) DOI: 10.1007/s13593-015-0304-3
  • Woese C.R. Bacterial evolution. Microbiol. Rev., 1987, 51(2): 221-271.
  • Кунин Е.В. Логика случая. О природе и происхождении биологической эволюции. М., 2014.
  • Oren A., Garrity G.M. Then and now: a systematic review of the systematics of prokaryotes in the last 80 years. Antonie van Leeuwenhoek, 2014, 106: 43-56 ( ) DOI: 10.1007/s10482-013-0084-1
  • Chun J., Rainey F.A. Integrating genomics into the taxonomy and systematics of the Bacteria and Archaea. Int. J. Syst. Evol. Micr., 2014, 64(2): 316-324 ( ) DOI: 10.1099/ijs.0.054171-0
  • Матора Л.Ю., Шварцбурд Б.И., Щеголев С.Ю. Иммунохимический анализ О-специфических полисахаридов почвенных азотфиксирующих бактерий Azospirillum brasilense. Микробиология, 1998, 67(6): 815-820.
  • Dedysh S.N., Panikov N.S., Tiedje J.M. Acidophilic methanotrophic communities from sphagnum peat bogs. Appl. Environ. Microb., 1998, 64(3): 922-929.
  • Pruesse E., Peplies J., Glöckner F.O. SINA: Accurate high-throughput multiple sequence alignment of ribosomal RNA genes. Bioinformatics, 2012, 28(14): 1823-1829 ( ) DOI: 10.1093/bioinformatics/bts252
  • Trujillo M.E., Willems A., Abril A., Planchuelo A.-M., Rivas R., Ludeña D., Mateos P.F., Martínez-Molina E., Velázquez E. Nodulation of Lupinus albus by strains of Ochrobactrum lupini sp. nov. Appl. Environ. Microb., 2005, 71(3): 1318-1327 ( ) DOI: 10.1128/AEM.71.3.1318-1327.2005
  • Zurdo-Piñeiro J.L., Rivas R., Trujillo M.E., Vizcaíno N., Carrasco J.A., Chamber M., Palomares A., Mateos P.F., Martínez-Molina E., Velázquez E. Ochrobactrum cytisi sp. nov., isolated from nodules of Cytisus scoparius in Spain. Int. J. Syst. Evol. Micr., 2007, 57(4): 784-788 ( ) DOI: 10.1099/ijs.0.64613-0
  • Holmes B., Popoff M., Kiredjan M., Kersters K. Ochrobactrum anthropi gen. nov., sp. nov. from human clinical specimens and previously known as group Vd. Int. J. Syst. Bacteriol., 1988, 38(4): 406-416 ( ) DOI: 10.1099/00207713-38-4-406
  • Lebuhn M., Achouak W., Schloter M., Berge O., Meier H., Barakat M., Hartmann A., Heulin T. Taxonomic characterization of Ochrobactrum sp. isolates from soil samples and wheat roots, and description of Ochrobactrum tritici sp. nov. and Ochrobactrum grignonense sp. nov. Int. J. Syst. Evol. Micr., 2000, 50(6): 2207-2223 ( ) DOI: 10.1099/00207713-50-6-2207
  • Kim O.S., Cho Y.J., Lee K., Yoon S.H., Kim M., Na H., Park S.C., Jeon Y.S., Lee J.H., Yi H., Won S., Chun J. Introducing EzTaxon: a prokaryotic 16S rRNA Gene sequence database with phylotypes that represent uncultured species. Int. J. Syst. Evol. Micr., 2012, 62(3): 716-721 ( ) DOI: 10.1099/ijs.0.038075-0
  • Fox G.E., Wisotzkey J.D., Jurtshyk P., jr. How close is close: 16s rRNA sequence identity may not be sufficient to guarantee species identity. Int. J. Syst. Bacteriol., 1992, 42(1): 166-170 ( ) DOI: 10.1099/00207713-42-1-166
  • Wisniewski-Dye F., Borziak K., Khalsa-Moyers G. et al. Azospirillum genomes reveal transition of bacteria from aquatic to terrestrial environments. PLoS Genetics, 2011, 7(12): e1002430 ( ) DOI: 10.1371/journal.pgen.1002430
  • Kim M., Oh H.S., Park S.C., Chun J. Towards a taxonomic coherence between average nucleotide identity and 16S rRNA gene sequence similarity for species demarcation of prokaryotes. Int. J. Syst. Evol. Micr., 2014, 64(2): 346-351 ( ) DOI: 10.1099/ijs.0.059774-0
  • Paliy O., Shankar V., Sagova-Mareckova M. Phylogenetic microarrays. In: Bioinformatics and data analysis in microbiology/Ö.T. Bishop (ed.). Caister Academic Press, Norfolk, 2014: 207-230.
  • Yarza P., Yilmaz P., Pruesse E., Glöckner F.O., Ludwig W., Schleifer K.-H., Whitman W.B., Euzéby J., Amann R., Rosselló-Móra R. Uniting the classification of cultured and uncultured bacteria and archaea using 16S rRNA gene sequences. Nat. Rev. Microbiol., 2014, 12(9): 635-645 ( ) DOI: 10.1038/nrmicro3330
  • Hall B.G. Phylogenetic trees made easy: a how-to manual. Sunderland, USA, 2011.
  • Tindall B.J., Rosselló-Móra R., Busse H.-J., Ludwig W., Kampfer P. Notes on the characterization of prokaryote strains for taxonomic purposes. Int. J. Syst. Evol. Micr., 2010, 60: 249-266 ( ) DOI: 10.1099/ijs.0.016949-0
Еще
Статья научная