<<<  Назад

2022 год, № 98

УДК: 632.937.15+632.938.2+579.64
ГРНТИ: 68.37.13, 68.37.07, 34.27.21

ЭНДОФИТЫ И ЗАЩИТА РАСТЕНИЙ ОТ БИОТИЧЕСКОГО СТРЕССА: ПЕРСПЕКТИВЫ СОЗДАНИЯ БИОПРЕПАРАТОВ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ

В работе описываются подходы по усилению защитного эффекта микробиологических препаратов, применяемых в растениеводстве для защиты от фитофагов, благодаря возможности формировать искусственный растительно-бактериальный метабиом с использованием эндофитов, продуцирующих противовирусные, фунгицидные и инсектицидные соединения и стимулирующих фитоиммунитет. Особое внимание для оздоровления экологической обстановки агроценозов и снижения пестицидной нагрузки в качестве перспективной альтернативы использованию химических средств защиты растений предлагается уделить современным направлениям конструирования генома эндофитов на основе использования механизмов РНК-интерференции, позволяющих создавать препараты целевого (инсектицидного, фунгицидного, противовирусного) действия с пролонгированной защитой для различных видов сельскохозяйственных растений.
Ключевые слова: Эндофиты, агенты биоконтроля, метаболом, РНК-интерференция.
DOI: 10.21515/1999-1703-98-98-104

Литература:

1. Hu, H.-W. The end of hunger: fertilizers, microbes and plant productivity / H.-W. Hu, Q.-L. Chen, J.-Z. He // Microbial Biotechnology. - 2021. - V. 15. - P. 1050-1054. https://doi.org/10.1111/1751-7915.13973.
2. http://www.indigoag.com.
3. http://www.betaboston.com/news/2016/02/18/startup-indigo-wants-to-use-bacteria-to-create-hardy-super-crops.
4. Taulé, C. Insights into the early stages of plant-endophytic bacteria interaction / C. Taulé, P. Vaz-Jauri, F. Battistoni // World J. Microbiol. Biotechnol. - 2021. - V. 37. - Art. 13. https://doi.org/10.1007/s11274-020-02966-4.
5. Максимов, И. В. Возможность и механизмы действия Bacillus subtilis 26Д и гифомицета Beauveria bassiana Уфа-2 при применении для защиты растений картофеля от фитофтороза и колорадского жука / И. В. Максимов, А. В. Сорокань, А. Р. Нафикова, Г. В. Беньковская // Микология и фитопатология. - 2015. - T. 49. - № 5. - С. 317-324.
6. Nagendran, K. Exploiting endophytic bacteria for the management of sheath blight disease in rice / K. Nagendran, G. Karthikeyan, M.P. Faisal, P. Kalaiselvi, M. Raveendran, K. Prabakar, T. Raguchander // Biological Аgriculture & Нorticulture. - 2014. - V. 30. - No. 1. - P. 8-23. - https://doi.org/10.1080/01448765.2013.841099.
7. Kloepper, J. W. Bacterial Endophytes as Elicitors of Induced Systemic Resistance /j. W. Kloepper, C. M. Ryu // Microbial Root Endophytes. Berlin, Heidelberg: Springer. - 2006. - P. 33-52. - https://doi.org/10.1007/3-540-33526-9_3.
8. Maksimov, I. V. Plant Growth Promoting Rhizobacteria as Alternative to Chemical Crop Protectors from Pathogens (Review) / I. V. Maksimov, R. R. Abizgil’dina, L. I. Pusenkova // Appl. Biochem. and Microbiol. - 2011. - V. 47. - No. 4. - P. 333-345. - https://doi.org/10.1134/S0003683811040090.
9. Roh, J. Y. Expression of Bacillus thuringiensis mosquitocidal toxin in an antimicrobial Bacillus brevis strain /j. Y. Roh, Y. S. Kim, Y. Wang, Q. Liu, X. Tao, H.G. Xu, Y.H. Je //j. of Asia-Pacific Entomol. - 2010. - V. 13. - No. 1. - P. 61-64. - https://doi.org/10.1016/j.aspen.2009.10.001.
10. 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. - V. 144. - Art. 104242. - https://doi.org/10.1016/j.biocontrol.2020.104242.
11. Zhang, X. Enhancing plant disease suppression by Burkholderia vietnamiensis through chromosomal integration of Bacillus subtilis chitinase gene chi113 / X. Zhang, Y. Huang, P. R. Harvey, Y. Ren, G. Zhang, H. Zhou, H. E. Yang // Вiotechnol. Lett. - 2012. - V. 34. - No. 2. - P. 287-293. - https://doi.org/10.1007/s10529-011-0760-z.
12. Fu, R. Identification and improving biocontrol effect of strain PG-7 by genetic modification with chitinase gene / R. Fu, L. Zhang, W. Xing, H. Zhang, Y. Gu, H. Chang, W. Chen, //j. of Simulation. - 2015. - V. 3. - No. 3. - P. 52-55.
13. Revathi, K. Biocontrol efficacy of protoplast fusants between Bacillus thuringiensis and Bacillus subtilis against Spodoptera litura Fabr. / K. Revathi, R. Chandrasekaran, A. Thanigaivel, S. A. Akirubakaran, S. Senthil-Nathan // Arch. Phytopathol. Plant Prot. - 2014. - V. 47. - No. 11. - P. 1365-1375. - https://doi.org/10.1080/03235408.2013.840999.
14. Jones, D. A. Agrobacterium radiobacter strain K1026, a genetically engineered derivative of strain K84, for biological control of crown gall / D. A. Jones, A. Kerr // Plant Disease. - 1989. - V. 73. - No. 1. - P. 15-18.
15. Weng, J. Enhanced root colonization and biocontrol activity of Bacillus amyloliquefaciens SQR9 by abrB gene disruption /j. Weng, Y. Wang, J. Li, Q. Shen, R. Zhang // Appl. Microbial. Biotechnol. - 2013. - V. 97. - No. 19. - P. 8823-8830. https://doi.org/10.1007/s00253-012-4572-4.
16. Bora, R. S.Introduction of a Lepidopteran-specific insecticidal crystal protein gene of Bacillus thuringiensis subsp. kurstaki by conjugal transfer into a Bacillus megaterium strain that persists in the cotton phyllosphere / R. S. Bora, M. G. Murty, R.Shenbagarathai, V. Sekar // Appl. Environ. Microbiol. - 1994. - V. 60. - No. 1. - P. 214-222. - https://doi.org/10.1128/aem.60.1.214-222.1994.
17. Tomasino, S. F. Field Performance of Clavibacter xyli subsp. cynodontis Expressing the Insecticidal Protein Gene cryIA(c) of Bacillus thuringiensis against European Corn Borer in Field Corn / S. F. Tomasino, R. T. Leister, M. B. Dimock, R. M. Beach, J. L. Kelly // Biological Control. - 1995. - V. 5. - No 3. - P. 442-448. - https://doi.org/10.1006/bcon.1995.1053.
18. Sorokan, A. Endophytic strain Bacillus subtilis 26DCryChS producing Cry1Ia toxin from Bacillus thuringiensis promotes multifaceted potato defense against Phytophthora infestans (Mont.) de Bary and Pest Leptinotarsa decemlineata Say / A. Sorokan, G. Benkovskaya, G. Burkhanova, D. Blagova, I. Maksimov // Plants. - 2020. - V. 9. - Art. 1115. - https://doi.org/10.3390/plants9091115.
19. Jiang, C. Bacillus cereus AR156 triggers induced systemic resistance against Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000 by suppressing miR472 and activating CNLs-mediated basal immunity in Arabidopsis / C. Jiang, Z. Fan, Z. Li, D. Niu, Y. Li, M. Zheng, Q. Wang, H. Jin, J. Guo // Mol. Plant Pathol. - 2020. - V. 21. - P. 854-870. - https://doi.org/10.1111/mpp.12935.
20. Xie, S. Bacillus amyloliquefaciens FZB42 represses plant miR846 to induce systemic resistance via a jasmonic acid-dependent signalling pathway / S. Xie, H. Jiang, T. Ding, Q. Xu, W. Chai, B. Cheng // Mol. Plant Pathol. - 2018. - V. 19. - P. 1612-1623. https://doi.org/10.1111/mpp.12634.
21. Xie, S. Identification of miRNAs Involved in Bacillus velezensis FZB42-Activated Induced Systemic Resistance in Maize / S. Xie, H. Yu, E. Li, Y. Wang, J. Liu, H. Jiang // Int. J. Mol. Sci. - 2019. - V. 20. - Art. 5057. - https://doi.org/10.3390/ijms20205057.
22. Caccia, S. Enhancement of Bacillus thuringiensis Toxicity by Feeding Spodoptera littoralis Larvae with Bacteria Expressing Immune Suppressive dsRNA. S. Caccia, F. Astarita, E. Barra, I. Di Lelio, P. Varricchio, F. Pennacchio //j. Pest Sci. - 2020. - V. 93. - P. 303-314. - https://doi.org /10.1007/s10340-019-01140-6.
23. Liu, H. Inner Plant Values: Diversity, Colonization and Benefits from Endophytic Bacteria / H. Liu, L. C. Carvalhais, M. Crawford, E. Singh, P. G. Dennis, C. M. J. Pieterse, P. M. Schenk // Front. Microbiol. - 2017. - V. 8. - Art. 2552. - https://doi.org/10.3389/fmicb.2017.02552.
24. Whitten, M. M. A. Symbiont-mediated RNA interference in insects / M. M. A. Whitten, P. D. Facey, R. Del Sol, L. T. Fernández-Martínez, M. C. Evans, J. J. Mitchell, O G. Bodger, P. J. Dyson // Proc. R. Soc. Lond. B: Biol. Sci. - 2016. - V. 283. - No. 1825. - Art. 20160042. - https://doi.org/10.1098/rspb.2016. 0042.
25. Fletcher, S. J. Perspective on RNAi-Based Biopesticides / S. J. Fletcher, P. T. Reeves, B. T. Hoang, N. Mitter // Front. Plant Sci. - 2020. - V. 11. - Art. 51. - https://doi.org/10.3389/fpls.2020.00051.

Авторы:

1. Максимов Игорь Владимирович, д-р биол. наук, профессор, Институт биохимии и генетики - обособленное структурное подразделение Федерального государственного бюджетного учреждения науки «Уфимский федеральный исслдовательский центр Российской академии наук».
2. Веселова Светлана Викторовна, канд. биол. наук, ст. науч. сотрудник, Институт биохимии и генетики - обособленное структурное подразделение Федерального государственного бюджетного учреждения науки «Уфимский федеральный исслдовательский центр Российской академии наук».
3. Шеин Михаил Юрьевич, аспирант, Институт биохимии и генетики - обособленное структурное подразделение Федерального государственного бюджетного учреждения науки «Уфимский федеральный исслдовательский центр Российской академии наук».
4. Хайруллин Рамиль Магзиннурович, д-р биол. наук, профессор, Институт биохимии и генетики - обособленное структурное подразделение Федерального государственного бюджетного учреждения науки «Уфимский федеральный исслдовательский центр Российской академии наук».