<<<  Назад

2022 год, № 97

УДК: 632.937.15:632.938.2+577.218
ГРНТИ: 68.37.13

РОЛЬ ЭНДОФИТНЫХ БАКТЕРИЙ РОДА BACILLUS В РЕГУЛЯЦИИ ЭКСПРЕССИИ ГЕНОВ ТРАНСКРИПЦИОННЫХ ФАКТОРОВ, ВОВЛЕЧЕННЫХ В ЗАЩИТНЫЙ ОТВЕТ ПШЕНИЦЫ ПРОТИВ ТЛИ SCHIZAPHIS GRAMINUM (ROND.)

Один из механизмов, обеспечивающий формирование устойчивости растений к вредителям, связан с опосредованной индукцией штаммами Bacillus spp. системной индуцированной устойчивости (СИУ), регулируемой гормонами - салициловой кислотой (СК), жасмоновой кислотой (ЖК) и этиленом. Отличительной особенностью СИУ является повышенная генерация активных форм кислорода (АФК), которые активируют транскрипционные факторы (ТФ), регулирующие гормональные сигнальные пути. В нашей работе изучено влияние бактерий B. subtilis 26D (Cohn.) (Bs 26D), В. thuringiensis B-5351 (Berliner) (Bt B-5351) и их смеси на регуляцию экспрессии генов ТФ, регуляторов СК-, ЖК- и этилен-сигнальных путей, и индукции системной устойчивости в растениях пшеницы против обыкновенной злаковой тли Schizaphis graminum Rond. Наши результаты показали, что у средневосприимчивого сорта пшеницы СЮ заселенного обыкновенной злаковой тлей СК-сигнальный путь подавлялся, а ЖК/этилен-сигнальные пути активировались посредством индукции экспрессии генов ТФ TaMYC2, TaERF1 и TaEIN3 через 24 часа кормления. Бактериальные штаммы индуцировали СИУ посредством накопления АФК и индукции гормональных сигнальных путей. Штамм Bs 26D активировал СК-сигнальный путь через индукцию экспрессии гена ТФ TaWRKY13, а штамм Bt B-5351 индуцировал ЖК/этилен-сигнальные пути через индукцию экспрессии генов ТФ TaWRKY53b и TaERF1 через 72 часа кормления, при этом повышалась смертность тли и выносливость растений. Обнаружен аддитивный эффект смеси штаммов, проявляющийся в активации экспрессии всех трех генов ТФ. Таким образом, показана важная роль генов ТФ TaWRKY13, TaWRKY53b и TaERF1 в индукции устойчивости растений пшеницы к S. graminum.
Ключевые слова: Bacillus spp, пшеница, злаковая тля, системная устойчивость, транскрипционные факторы.
DOI: 10.21515/1999-1703-97-124-130

Литература:

1. Алексеев, В. Ю. Афицидная и иммуностимулирующая активность бактериальных липопептидов, продуцируемых штаммами Bacillussubtilis / В. Ю. Алексеев, С. Д. Румянцев, С. В. Веселова, Е. А. Черепанова, И. В. Максимов // Труды Кубанского государственного аграрного университета. - 2021. - № 93. - С. 168-173. DOI: 10.21515/1999-1703-93-168-173.
2. Веселова, С. В. Бактерии рода Bacillus в регуляции устойчивости пшеницы к обыкновенной злаковой тле Schizaphis graminum Rond. / С. В. Веселова, Г. Ф. Бурханова., С. Д. Румянцев, Д. К. Благова, И. В. Максимов // Прикладная биохимия и микробиология. - 2019. - № 1. - Т. 55. - С. 56-63. DOI: 10.1134/ S0555109919010185.
3. Веселова, С. В. Влияние хозяин-специфичного токсина SnTOX3 патогена Stagonosporanodorum на сигнальный путь этилена и редос-статус растений мягкой яровой пшеницы / С. В. Веселова, Г. Ф. Бурханова., Т. В. Нужная, С. Д. Румянцев, И. В. Максимов // Вавиловский журнал генетики и селекции. - 2019. - № 23(7). - С. 856-864. - DOI 10.18699/VJ19.559.
4. Agarwal, P. WRKY: its structure, evolutionary relationship, DNA-binding selectivity, role in stress tolerance and development of plants / P. Agarwal, M. P. Reddy, J. Chikara // MolBiol Rep. - 2011. - Vol. 38. - P. 3883-3896. - DOI 10.1007/s11033-010-0504-5.
5. Koch, K. G. Plant tolerance: a unique approach to control hemipteran pests / K. G. Koch, K. Chapman, J. Louis, T. Heng-Moss, G. Sarath // Front Plant Sci. - 2016. - Vol. 7. - Art. 1363. - DOI: 10.3389/fpls.2016.01363.
6. Maksimov, I. V. Recombinant Bacillus subtilis 26DCryChS line with gene Btcry1Ia encoding Cry1Ia toxin from Bacillus thuringiensis promotes integrated wheat defense against pathogen Stagonospora nodorum Berk. and greenbug Schizaphis graminum Rond. / I. V. Maksimov, D. K. Blagova, S. V. Veselova, A. V. Sorokan, G. F. Burkhanova, E. A. Cherepanova, E. R. Sarvarova, S. D. Rumyantsev, V. Yu. Alekseev, R. M. Khayrullin // Biological Control. - 2020. - Vol. 144. - Art. 104242. - DOI: 10.1016/j.biocontrol.2020.104242.
7. Miljaković, D. The significance of Bacillus spp. in disease suppression and growth promotion of field and vegetable crops / D. Miljakovic, J. Marinković, S. Balešević-Tubić // Microorganisms. - 2020. - Vol. 8(7). - Art. 1037. - DOI:10.3390/microorganisms8071037.
8. Morkunas, I. Phytohormonal signaling in plant responses to aphid feeding / I. Morkunas, V. C. Mai, B. Gabrys // ActaPhysiol Plant. - 2011. - Vol. 33. - P. 2057-2073. - DOI 10.1007/s11738-011-0751-7.
9. Pieterse, C. M. J. Hormonal modulation of plant immunity / C. M. J. Pieterse, D. van der Does, C. Zamioudis, A. Leon-Reyes, S. C. M. van Wees // Annu Rev Cell Dev Biol. - 2012. - Vol. 28. - P. 489-521. - DOI: 10.1146/annurev-cellbio-092910-154055.
10. Rashid, M. H. Induction of systemic resistance against insect herbivores in plants by beneficial soil microbes / M. H. Rashid, Y. R. Chung // Front Plant Sci. - 2017. - Vol. 8. - Art. 1816. - DOI: 10.3389/fpls.2017.01816.
11. Van Eck, L. The transcriptional network of WRKY53 in cereals links oxidative responses to biotic and abiotic stress inputs / L. Van Eck, R. M. Davidson, S. Wu, B.Y. Zhao, A.-M. Botha, J. E. Leach, N. L. V. Lapitan // FunctIntegr Genomics. - 2014. - Vol. 14. - P. 351-362. - DOI 10.1007/s10142-014-0374-3.
12. Zheng, Z. Arabidopsis WRKY33 transcription factor is required for resistance to necrotrophic fungal pathogens / Z. Zheng, S. A. Qamar, Z. Chen, T. Mengiste // Plant J. - 2006. - Vol. 48(4). - P. 592-605. - DOI: 10.1111/j.1365-313X.2006.02901.x.

Авторы:

1. Румянцев Сергей Дмитриевич, канд. биол. наук, науч. сотрудник, Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Институт биохимии и генетики Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук».
2. Алексеев Валентин Юрьевич, аспирант, Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Институт биохимии и генетики Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук».
3. Веселова Светлана Викторовна, канд. биол. наук, ст. науч. сотрудник, Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Институт биохимии и генетики Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук».
4. Бурханова Гузель Фанилевна, канд. биол. наук, науч. сотрудник, Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Институт биохимии и генетики Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук».
5. Максимов Игорь Владимирович, д-р биол. наук, профессор, зав. лабораторией, гл. науч. сотрудник, Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Институт биохимии и генетики Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук».