Таксономический состав эндофитного бактериального компонента микробиома растительных тканей клоновых подвоев яблони, выращиваемых на дерново-подзолистых почвах с различными свойствами

Проведено сравнительное изучение таксономического состава эндофитного бактериального компонента микробиома микрорастений (недифференцированная каллусная ткань растительных эксплантов, 25-й пассаж) и растений 5-летнего возраста клоновых подвоев яблони 57-490 и 54-118, выращенных из соответствующей культуры тканей (1-й пассаж) на дерново-подзолистых почвах разного гранулометрического состава с различными химическими, физико-химическими и физическими свойствами. Преобладающими филумами эндофитных бактерий растительных тканей у подвоя 57-490 в культуре in vitro является Proteobacteria (91,6 %), у подвоя 54-118 — Proteobacteria (52,5 %) и Firmicutes (47,4 %). Относительное количество эндофитных бактерий филума Firmicutes по сравнению с культурой in vitro снижается в корнях до 0,7-2,0 %, ещё более значительно — в листьях (до 0-0,2 %). При выращивании на тяжелосуглинистой почве в корнях изученных подвоев обнаруживаются эндофитные бактерии, относящиеся к филуму Actinobacteriota (11,7 %), относительное содержание которых при выращивании на среднесуглинистой почве в корнях снижается до 2,7-4,1 %, в листьях — до 0,1-0,2 %. Оценка разнообразия основных филумов эндофитных бактерий растительных тканей подвоев яблони по филогенетическим индексам свидетельствует о том, что в эндосфере культуры in vitro разнообразие и выравненность сообщества представителей основных филумов эндофитных бактерий существенно ниже (индекс Шеннона 0,42-1,00), чем в корнях подвоев, выращиваемых в открытом грунте (1,34-2,08). Для листьев индекс Шеннона характеризуется низкими значениями (0,06-0,13), что свидетельствует о незначительном разнообразии и слабой выравненности численности основных филумов эндофитных бактерий.

1. Santoyo G., Moreno-Hagelsieb G., Orozco-Mosqueda Mdel C., Glick B. R. Plant growth-promoting bacterial endophytes. Microbiol. Res. 2016;183:92-99. DOI: 10.1016/j.micres.2015.11.008

2. Gupta R., Anand G., Gaur R., Yadav D. Plant-microbiome interactions for sustainable agriculture: a review. Physiol. Mol. Biol. Plants. 2021;27(1):165-179. DOI: 10.1007/s12298-021-00927-1

3. Miliute I., Buzaite O. IAA production and other plant growth promoting traits of endophytic bacteria from apple tree Biologija. 2011;57:2:98-102. DOI: 10.6001/biologija.v57i2.1835

4. Miliute I., Buzaite O., Baniulis D., Stanys V. Bacterial endophytes in agricultural crops and their role in stress tolerance. Zemdirbyste. 2015;102:465-478. DOI:10.13080/z-a.2015.102.060

5. Miliute I., Buzaite O., Gelvonauskiene D., Sasnauskas A., Stanys V., Baniulis D. Plant growth promoting and antagonistic properties of endophytic bacteria isolated from domestic apple. Zemdirbyste. 2016;103:77-82. DOI:10.13080/z-a.2016.103.010

6. Muresan L. E. Cultivable Bacterial and Fungal Endophytes from Apple Tissues and Their Potential for Biological Control of Venturia inaequalis. A Thesis pres. to the Univ. of Guelph. Can. 2017, 164. URL: http://hdl.handle.net/10214/12168

7. Dos Passos J. F. M., Costa P. B. D., Costa M. D., Zaffari G. R. et al. Cultivable bacteria isolated from apple trees cultivated under different crop systems: Diversity and antagonistic activity against Colletotrichum gloeosporioides. Genet. Mol. Biol. 2014;37(3):56072. DOI: 10.1590/S1415-47572014000400013

8. Muthukumar A., Udhayakumar R., Naveenkumar R. Role of Bacterial Endophytes in Plant Disease Control. Crop Product. and Protection. 2017, 133-161. DOI:10.1007/978-3-319-66544-3_7

9. Khare E., Mishra J., Arora N. K. Multifaceted Interactions Between Endophytes and Plant: Developments and Prospects Front. Microbiol. 2018;9:2732. DOI:10.3389/fmicb.2018.02732

10. Quambusch, M., Brummer, J., Haller, K. et al. Dynamics of endophytic bacteria in plant in vitro culture: quantification of three bacterial strains in Prunus avium in different plant organs and in vitro culture phases. Plant Cell Tiss Organ Cult 126, 305–317 (2016). DOI: 10.1007/s11240-016-0999-0

11. Quambusch M., Pirttila A. M., Tejesvi M. V., Winkelmann T., Bartsch M. Endophytic bacteria in plant tissue culture: differences between easyand difficult-to-propagate Prunus avium genotypes. Tree Physiol. 2014;34(5):524-533. DOI: 10.1093/treephys/tpu027

12. Tamosiun I., Stanien G., Haimi P., Stanys V., Rugienius R., Baniulis D. Endophytic Bacillus and Pseudomonas spp. Modulate Apple Shoot Growth, Cellular Redox Balance, and Protein Expression Under in Vitro Conditions. Front. Plant Sci. 2018;9:889. DOI: 10.3389/fpls.2018.00889

13. Dunaeva S. E., Osledkin Yu. S. Bacterial microorganisms associated with the plant tissue culture: identification and possible role (review). Agr. Biol. 2015;50(1):3-15. DOI: b10.15389/agrobiology.2015.1.3eng

14. Samarina L. S., Malyarovskaya V. I., Rogozhina E. V., Malyukova L. S. Endophytes, as promotors of in vitro plant growth (review). Agr. Biol. 2017:52(5):917-927.

15. Mohamed H., Peterson A. M., Kozlova A. V. Associative Microorganisms Shoots Apple Tree (Malus P. Mill, 1754) in Saratov Region. Izv. Sarat. Univ. Chem. Biol. Ecol. 2015;15(3):80-84. DOI: 10.18500/1816-9775-2015-15-3-80-84 (In Russ.)

16. Liu J., Abdelfattah A., Norelli J. et al. Apple endophytic microbiota of different rootstock/scion combinations suggests a genotype-specific influence. Microbiome. 2018;6:18. DOI: 10.1186/s40168-018-0403-x

17. Husson O. Redox potential (Eh) and pH as drivers of soil/plant/microorganism systems: a transdisciplinary overview pointing to integrative opportunities for agronomy. Plant Soil. 2013;362:389-417. DOI: 10.1007/s11104-012-1429-7.

18. Tokarz E., Urban D. Soil Redox Potential and its Impact on Microorganisms and Plants of Wetlands. J. of Ecol. Engin. 2015;16(3):20-30. DOI: 10.12911/22998993/2801

19. Su-Hyeon K., Heeil D., Gyeongjun C., Da-Ran K., YounSig K. Bacterial Community Structure and the Dominant Species in Imported Pollens for Artificial Pollination. Plant Pathol. J. 2021;37(3):299-306. DOI: 10.5423/PPJ.NT.02.2021.0029

20. Balsanelli E., Pankievicz V. C., Baura V. A., Pedrosa F. de Oliveira, de Souza E. M. A New Strategy for the Selection of Epiphytic and Endophytic Bacteria for Enhanced Plant Performance. Methods Mol. Biol. 2019;1991:247-256. DOI: 10.1007/978-1-4939-9458-8_22

21. Orozco-Mosquedaa Ma del C., Rocha-Granados Ma del C., Glick B. R., Santoyo G. Microbiome engineering to improve biocontrol and plant growth-promoting mechanisms. Microbiol. Res. 2018;208:25-31. DOI: 10.1016/j.micres.2018.01.005

22. Урусевская И. С., Алябина И. О., Шоба С. А. Карта почвенно-экологического районирования Российской Федерации. Масштаб 1:8 000 000. Пояснительный текст и легенда к карте. М.: МАКС Пресс, 2020, 100 с.

23. Будаговский В. И. Культура слаборослых плодовых деревьев. М.: Колос. 1976, 304 с.

24. Савин Е. З., Соломатин Н. М., Мушинский А. А., Березина Т. В., Коршиков А. В., Панова М. А., Погадаева М. А. Результаты многолетнего изучения вегетативно размножаемых подвоев яблони в маточнике вертикальных отводков в условиях лесостепной зоны Южного Урала. Вестник КрасГАУ. 2020;11:71-80.

25. Magurran A. E. Measuring biological diversity. John Wiley & Sons. 2013, 264.

26. Zhang Q., Acuna J. J., Inostroza N. G. et al. Endophytic Bacterial Communities Associated with Roots and Leaves of Plants Growing in Chilean Extreme Environments. Sci. Rep. 2019;9:4950. DOI: 10.1038/s41598-019-41160-x