Effect of Bacterial Strains with Different Ability to Synthesize Auxins and Cytokinins on the Growth and Water Relations of Wheat Plants

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The content of cytokinins, auxins, chlorophyll, transpiration, content and relative content of water, water and osmotic potentials, hydraulic conductivity, morphological parameters of durum wheat (Triticum durum Desf.) plants after the introduction into their rhizosphere of cytokinin-producing strains (Bacillus subtilis IB-22) or auxin-producing (Pseudomonas mandelii IB-Ki14) bacteria was evaluated. The experiments were carried out in laboratory conditions in vessels with agrochernozem at an optimal level of illumination. It was shown that the cytokinin-producing strain stimulated plant growth, accumulation of chlorophyll, and increased transpiration to a greater extent compared to plants treated with the auxin-producing strain. Plants under the influence of the B. subtilis IB-22 strain lost more water during transpiration, while there was no decrease in the level of water content and turgor. It is concluded that “bacterial cytokinins” affect the water metabolism of wheat plants by increasing hydraulic conductivity, and “bacterial auxins” - to a greater extent due to osmotic regulation. A more significant stimulation of plant growth by bacteria of the B. subtilis IB-22 strain is also explained by the ability of cytokinins to influence the chlorophyll content to a greater extent than auxins.

About the authors

E. V. Martynenko

Ufa Institute of Biology, Ufa Federal Research Centre of the RAS

Author for correspondence.
Email: evmart08@mail.ru
Russian Federation, prosp. Oktyabrya 69, Ufa 450054

T. N. Arkhipova

Ufa Institute of Biology, Ufa Federal Research Centre of the RAS

Email: evmart08@mail.ru
Russian Federation, prosp. Oktyabrya 69, Ufa 450054

Z. A. Akhtyamova

Ufa Institute of Biology, Ufa Federal Research Centre of the RAS

Email: evmart08@mail.ru
Russian Federation, prosp. Oktyabrya 69, Ufa 450054

L. Y. Kuz’mina

Ufa Institute of Biology, Ufa Federal Research Centre of the RAS

Email: evmart08@mail.ru
Russian Federation, prosp. Oktyabrya 69, Ufa 450054

References

  1. Dodd I.C., Zinovkina N.Y., Safronova V.I., BelimovA.A. Rhizobacterial mediation of plant hormone status // Ann. Appl. Biol. 2010. V. 157. P. 361-379. https://doi.org/10.1111/j.1744-7348.2010.00439.x
  2. Spaepen S., Vanderleyden J. Auxin and plant-microbe interactions. // Cold Spring Harb. Perspect. Biol. 2011. V. 3(4).
  3. https://doi.org/10.1101/cshperspect.a001438
  4. Shi T-Q., Peng H., Zeng S.-Y., Ji R.-Y., Shi K., Huang H., Ji X.-J. Microbial production of plant. V. Hormones: opportunities and challenges // Bioengineered. 2017. V. 157. P. 124-128. https://doi.org/10.1080/21655979.2016.1212138
  5. Siyar S., Inayat N., Hussain F Plant growth promoting rhizobacteria and plants’ improvement: a mini-review // PSM Biol. Res. 2019. V. 41. P. 1-5.
  6. Kudoyarova G., Arkhipova T., Korshunova T., Bakaeva M., Loginov O., Dodd I. Phytohormone mediation of interactions between plants and non-symbiotic growth promoting bacteria under edaphic stresses // Front. Plant Sci. 2019. V. 10. P. 1368. https://doi.org/10.3389/fpls.2019.01368
  7. Grover M., Madhubala R., Ali S.Z., Yadav S.K., Ven- kateswarlu B. Influence of Bacillus spp. strains on seedling growth and physiological parameters of sorghum under moisture stress conditions // J. Basic Microbiol. V. 54. P. 951-961. https://doi.org/10.1002/jobm.201300250
  8. Mohanty P., Singh P., Chakraborty D., Mishra. S, Pattnaik R. Insight into the role of PGPR in sustainable agriculture and environment // Front. Sustain. Food Syst. 2021. V. 5. P. 667150. https://doi.org/10.3389/fsufs.2021.667150
  9. Архипова Т.Н., Веселов С.Ю., Мелентьев А.И., Мартыненко Е.В., Кудоярова Г.Р. Сравнение действия штаммов бактерий, различающихся по способности синтезировать цитокинины, на рост и содержание цитокининов в растениях пшеницы // Физиология растений. 2006. Т. 53. № 4. С. 567-573.
  10. Кузьмина Л.Ю., Высоцкая Л.Б., Галимзянова Н.Ф., Гильванова Е.В., Рябова А.С., Мелентьев А.И. Новые штаммы фосфатмобилизующих бактерий, продуцирующих ауксин, перспективные для сельскохозяйственной биотехнологии // Изв. УНЦ РАН. 2015. № 1. С. 40-46.
  11. Кузьмина Л.Ю., Архипова Т.Н., Актуганов Г.Э., Галимзянова Н.Ф., Четвериков С.П., Мелентьев А.И. Бактерии родов Advenella, Bacillus и Pseudomonas - перспективная основа биопрепаратов для растениеводства // Биомика. 2018. Т. 10. № 1. С. 16-19. https://doi.org/10.31301/2221-6197.bmcs.2018-47
  12. King E.O., Ward M.K., Raney D.E. Two simple media for the demonstration of pyocyanin and fluorescein // Lab. Clin. Med. 1954. V. 44. P. 301-307.
  13. Габбасова И.М., Гарипов Т.Т., Галимзянова Н.Ф., Сулейманов Р.Р., Комиссаров М.А., Сидорова Л.В., Гималетдинова Г.А. Использование удобрения на основе сплавины для повышения плодородия эродированного чернозема типичного // Агрохимия. 2014. № 6. С. 35-42.
  14. Bunce J.A., Ziska L.H. Decreased hydraulic conductance in plants at elevated carbon dioxide. // Plant Cell Environ. 1998. V. 21. P. 121-126.
  15. Veselov S.Yu., Kudoyarova G.R., Egutkin N.L., Gyuli- Zade V.G., Mustafina A.R., Kof E.K. Modified solvent partitioning scheme providing increased specificity and rapidity of immunoassay for indole 3-acetic acid // Physiol. Plantarum. 1992. V. 86. P. 93-96.
  16. Arkhipova T.N., Evseeva N.V., Tkachenko O.V, Burygin G.L., Vysotskaya L.B., Akhtyamova Z.A., Kudoyarova G.R. Effect of rhizobacteria on phytohormone status of potato microclones under osmotic stress in vitro // Biomolecules. 2020. V. 10. P. 1231.
  17. Веселов С.Ю. Использование антител для количественного определения, очистки и локализации регуляторов роста растений // Уфа: Изд-во БГУ, 1998. 138 с.
  18. Werner T., Motyka V, Laucou V, Smets R., Oneckelen H.V, Schmülling TH. Cytokinin-deficient transgenic Arabi-dopsis plants show multiple developemental alterations idicating opposite functions of cytokininsin the regulation of shoot and meristem activity // Plant Cell. 2003. V. 15. P. 2532-2550.
  19. Contesto C., Milesi S., Mantelin S., Zancarini A., Desbrosses G., Varoquaux F, Bellini C., Kowalczyk M., Touraine B. The auxin-signaling pathway is required for the lateral root response of Arabidopsis to the rhizobac- terium Phyllobacterium brassicacearum // Planta. 2010. V. 232. P. 1455-1470.
  20. Davies WJ., Kudoyarova G., Hartung W. Long-distance ABA signaling and its relation to other signaling pathways in the detection of soil drying and the mediation of the plant’s response to drought // J. Plant Growth Regul. 2005. V. 24. № 4. P. 285-295
  21. Brouwer R. The regulating influence of transpiration and suction tension on the water and salt uptake by the roots of intact Vicia faba plants // Acta Bot. Neerl. 1954. V. 3. P. 264-312.
  22. Steudle E. Water uptake by roots: effects of water deficit // J. Exp. Bot. 2000. V. 51. P. 1531-1542. https://doi.org/10.1093/jexbot/51.350.1531
  23. Kudoyarova G., Veselova S., Hartung W., Farhutdinov R., Veselov D., Sharipova G. Involvement of root ABA and hydraulic conductivity in the control of water relations in wheat plants exposed to increased evaporative demand // Planta. 2011. V. 233(1). P. 87-94. https://doi.org/10.1007/s00425-010-1286-7
  24. Marulanda A., Azcon R., Chaumont F., Ruiz-Lozano J. M., Aroca R. Regulation of plasma membrane aquaporins by inoculation with a Bacillus megaterium strain in maize (Zea mays L.) plants under unstressed and salt-stressed conditions // Planta. 2010. V. 232. P. 533-543. https://doi.org/10.1007/s00425-010-1196-8
  25. Cortleven A., Schmülling T. Regulation of chloroplast development and function by cytokinin // J. Exp. Bot. 2015. V. 66(16). P. 4999-5013. https://doi.org/10.1093/jxb/erv132

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2023 The Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».