Бактеризация микрорастений картофеля in vitro ризобактерией Streptomyces повышает эффективность культивирования

В целях более эффективного выращивания высококачественного семенного картофеля необходимо постоянно совершенствовать технологии культивирования и ускоренного размножения in vitro материала в асептических условиях. В проведенном исследовании установлено, что оптимизировать условия культивирования in vitro материала на этапах клонирования позволяет инокуляция местным штаммом Streptomyces minoensis KР-10, который был выделен из ризосферы Urtica dioica L. с помощью селективного приема. Штамм характеризуется фитостимулирующей активностью, способностью к синтезу ауксинов (18,7±1,0 мкг/мл), высокой радиальной скоростью роста (65,7±8,8 мкм/ч) и колонизирующей способностью (10⁵–10⁸ КОЕ/г в зависимости от вида растительной ткани).  В работе выявлен оптимальный способ инокуляции, предусматривающий последовательное обмакивание микрочеренков в бактериальную суспензию, и определен титр бактериальной суспензии (10⁵ КОЕ/мл), способствующий увеличению коэффициента размножения перспективного селекционного номера 172-13 и сорта Пранса. Выраженность эффектов бактеризации зависела от генотипических особенностей картофеля. Инокуляция штаммом S. minoensis KР-10 позволила снизить долю морфозов среди in vitro материала селекционного номера 172-13 в 2,5 раза. Разработанные приемы способны повысить эффективность выращивания биоматериала картофеля в процессе ускоренного клонального размножения. 

1. Liu Z., Coulter J. A., Li Y., Zhang X., Meng J., Zhang J., Liu Y. Genome-wide identification and analysis of the Q-type C2H2 gene family in potato (Solanum tuberosum L.). International Journal of Biological Macromolecules. 2020;153:327–340. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2020.03.022

2. Симаков Е. А., Анисимов Б. В., Митюшкин А. В., Журавлев А. А., Митюшкин Ал-др. В., Гайзатулин А. С., Семенов В. А., Зебрин С. Н., Жук О. Ю. Новые перспективные сорта картофеля для различного целевого использования в товарном производстве. Картофель и овощи. 2024;(2):35–39. DOI: https://doi.org/10.25630/PAV.2024.27.20.004 EDN: JFYYEF

3. Семчук Н. Н., Овэс Е. В., Балун О. В., Гладких С. Н. Технология получения и ускоренного размножения здорового посадочного материала растений картофеля (Solanum tuberosum). АгроЭкоИнженерия. 2023;(1(114)):92–103. DOI: https://doi.org/10.24412/2713-2641-2023-1114-92-103 EDN: HZNFBQ

4. Oswald A., Calvo V. P., Davila D. Z., Pineda J. A. Evaluating soil rhizobacteria for their ability to enhance plant growth and tuber yield in potato. Annals of Applied Biology. 2010;157(2):259–271. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1744-7348.2010.00421.x

5. Tkachenko O. V., Evseeva N. V., Boikova N. V., Matora L. Y., Burygin G. L., Lobachev Y. V., Shchyogolev S. Y. Improved potato microclonal reproduction with the plant-growth promoting rhizobacteria Azospirillum. Agronomy for Sustainable Development. 2015;35:1167–1174. DOI: https://doi.org/10.1007/s13593-015-0304-3

6. Burygin G. L., Kargapolova K. Y., Kryuchkova Y. V., Avdeeva E. S., Gogoleva N. E., Ponomaryova T. S., Tkachenko O. V. Ochrobactrum cytisi IPA7.2 promotes growth of potato microplants and is resistant to abiotic stress. World Journal of Microbiology and Biotechnology. 2019;35(4):55. DOI: https://doi.org/10.1007/s11274-019-2633-x

7. Kargapolova K. Y., Burygin G. L., Tkachenko O. V., Evseeva N. V., Pukhalskiy Y. V., Belimov A. A. Effectiveness of inoculation of in vitro grown potato microplants with rhizosphere bacteria of the genus Azospirillum. Plant Cell Tissue and Organ Culture. 2020;141:351–359. DOI: https://doi.org/10.1007/s11240-020-01791-9

8. Каргаполова К. Ю., Ткаченко О. В., Бурыгин Г. Л., Евсеева Н. В., Широков А. А., Матора Л. Ю., Щёголев С. Ю. Повышение эффективности клонального микроразмножения картофеля при инокуляции ризосферными бактериями Azospirillum baldaniorum Sp245 и Ochrobactrum cytisi IPA7.2. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2022;26(5):422–430. DOI: https://doi.org/10.18699/VJGB-22-52 EDN: CMNBUZ

9. Ренёв Н. О., Мальчевский В. А., Субботин А. М., Петров С. А. Рост и развитие микрорастений картофеля in vitro под влиянием метаболитов бактерий, выделенных из многолетнемерзлых пород. Природные ресурсы Арктики и Субарктики. 2023;28(3):435–442. DOI: https://doi.org/10.31242/2618-9712-2023-28-3-435-442 EDN: BXXRPA

10. Eid A. R., Bayoumi S. R., El-Argawy E., Ghozlan M. H. The Role of Thaxtomin A and Necrosis Protein in Virulence of Streptomyces scabies that Cause Potato Common Scab Disease. Alexandria Science Exchange Journal. 2022;43(2):289–299. DOI: https://doi.org/10.21608/asejaiqjsae.2022.242243

11. Vurukonda S. S. K. P., Giovanardi D., Stefani E. Plant Growth Promoting and Biocontrol Activity of Streptomyces spp. as Endophytes. International Journal of Molecular Sciences. 2018;19(4):952. DOI: https://doi.org/10.3390/ijms19040952

12. Nazari M. T., Schommer V. A., Braun J. C. A., dos Santos L. F., Lopes S. T., Simon V. et al. Using Streptomyces spp. as plant growth promoters and biocontrol agents. Rhizosphere. 2023;27:100741. DOI: https://doi.org/10.1016/j.rhisph.2023.100741

13. Назарова Я. И., Широких И. Г., Бакулина А. В., Баранова Е. Н., Ашихмина Т. Я. Идентификация двух ризосферных изолятов стрептомицетов и изучение in vitro их колонизирующей активности. Теоретическая и прикладная экология. 2019;(3):72–79. DOI: https://doi.org/10.25750/1995-4301-2019-3-072-079 EDN: BRUBMQ

14. Назарова Я. И., Бакулина А. В., Широких И. Г. Изучение влияния ризосферного штамма Streptomyces sp. ТК-5 на рост меристемного картофеля. Мелиорация почв для устойчивого развития сельского хозяйства: мат-лы научн.-практ. конф. Киров: Вятская государственная сельскохозяйственная академия, 2019. С. 192–196. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=37651838 EDN: LNCLFF

15. Бакулина А. В., Назарова Я. И., Широких И. Г. Изучение колонизации меристемных растений картофеля ризосферным штаммом Streptomyces flavogriseus ТК-5 в монокультуре и в ассоциации с Agrobacterium tumefaciens СТ-1. IX Съезд общества физиологов растений России «Физиология растений – основа создания растений будущего». Казань, 2019. С. 54. DOI: https://doi.org/10.26907/978-5-00130-204-9-2019-54 EDN: LJZUWK

16. Бакулина А. В., Назарова Я. И., Широких И. Г. Изучение влияния Streptomyces antimycoticus 8Al3 на растения картофеля, зараженные бактерией Clavibacter michiganensis СММ 1519. Методы и технологии в селекции растений и растениеводстве: мат-лы VII Междунар. науч.-практ. конф. Киров: ФАНЦ Северо-Востока им. Н. В. Рудницкого, 2021. С. 293–297. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=46351650 EDN: FAPLAU

17. Гаузе Г. Ф., Преображенская Т. П., Свешникова М. А., Терехова Л. П., Максимова Т. С. Определитель актиномицетов. М.: Наука, 1983. 246 с.

18. Libbert E., Risch H. Interactions between plants and epiphytic bacteria regarding their auxin metabolism. Physiologia Plantarum. 1969;22(1):51–58. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1399-3054.1969.tb07840.x

19. Мерзаева О. В., Широких И. Г. Образование ауксинов эндофитными актинобактериями озимой ржи. Прикладная биохимия и микробиология. 2010;46(1):51–57. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=13044956 EDN: KZMAST

20. Murashige T., Skoog G. A revised medium for rapid growth and bio assays with tobacco tissue cultures. Physiologia Plantarum. 1962;15(3):473–497. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1399-3054.1962.tb08052.x