MICROBIAL СOMMUNITIES OF SOIL MACROFAUNA AS A SOURCE OF ETHYLENE

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

The intensity of formation and release of gaseous phytohormone – ethylene by microbial associations in the intestines of representatives of various taxonomic groups of soil macrofauna was studied: millipedes (Cylindroiulus caeruleocinctus), woodlice (Porcellio scaber), earthworms (anecic – Lumbricus terrestris, endogeic – Aporrectodea caliginosa, epigeic – Lumbricus rubellus, Dendrobaena octaedra. The process of ethylene formation by individuals of the above invertebrates during their development on leaf litter, humus-accumulative horizon of urban soil, as well as the release of ethylene from coprolites, using A. caliginosa as an example, were studied. It was assumed that bacterial isolates from the intestines would more often exhibit the ability to form ethylene, compared to those isolated from feed substrates. It was established that A. caliginosa, absorbing decomposed organic matter, increases the intensity of ethylene formation by an order of magnitude, and other animals, absorbing fresh litter, increase ethylene emission by 50–60%. At the same time, 4 strains can be classified as active ethylene producers, these are: Brevibacillus sp.Ya 2, Arthrobacter sulfonivorans Ya 1, Pseudomonas sp. Ya 6, P. trivialis Ya 1. Thus, the intestinal tract and fresh excrement of animals are a significant microlocus of ethylene release in the soil.

作者简介

A. Yakushev

Lomonosov Moscow State University

Email: a_yakushev84@mail.ru
Moscow, 119991 Russia

L. Pozdnyakov

Lomonosov Moscow State University

Moscow, 119991 Russia

E. Kudryashova

Institute of Biochemistry and Physiology of Microorganisms of the Russian Academy of Sciences

Pushchino, 142290 Russia

N. Prisyajnaya

Institute of Biochemistry and Physiology of Microorganisms of the Russian Academy of Sciences

Pushchino, 142290 Russia

A. Stepanov

Lomonosov Moscow State University

Moscow, 119991 Russia

参考

  1. Белимов А.А., Сафронова В.И. АЦК деаминаза и растительно-микробные взаимодействия (обзор) // Сельскохозяйственная биология. 2011. № 3 С. 23–28.
  2. Arshad M., Frankenberger W.T. Biosynthesis of ethylee by Acremonium falciforme // Soil Biol. Biochem. 1989. V. 21. P. 633–638. https://doi.org/10.1016/0038-0717(89)90056-4
  3. Arshad M., Frankenberger W.T. Production and stability of ethylene in soil // Biol. Fertil. Soils. 1990. V. 10. P. 29–34.
  4. Arshad M., Frankenberger W.T. Ethylene: Agricultural Sources and Applications. N.Y.: Kluwer Academic, Plenum Publishers, 2002. 342 p.
  5. Ahemad M., Kibret M. Mechanisms and applications of plant growth promoting rhizobacteria: current perspective. // J. King Saud University-Science. 2014. V. 26. P. 1–20. https://doi.org/10.1016/j.jksus.2013.05.001
  6. Billington D., Golding B., Primrose S. Biosynthesis of ethylene from methionine. Isolation of the putative intermediate 4-methylthio-2-oxobutanoate from culture fluids of bacteria and fungi // Biochem. J. 1979. V. 182. P. 827-836. https://doi.org/10.1042/bj1820827
  7. Chen Y., Bonkowski M., Shen Y., Griffiths B.S., Jiang Y., Wang X., Sun B. Root ethylene mediates rhizosphere microbial community reconstruction when chemically detecting cyanide produced by neighbouring plants // Microbiome. 2020 V. 8. P. 1–17. https://doi.org/10.1186/s40168-019-0775-6
  8. Cristescu S., De Martinis D., Te Lintel Hekkert S., Parker D., Harren F. Ethylene production by Botrytis cinerea in vitro and in tomatoes // Appl. Environ. Microbiol. 2002. V. 68. P. 5342-5350. https://doi.org/10.1128/АЕМ.68.11.5342-5350.2002
  9. Chagué V., Danit L.V., Siewers V., Schulze-Gronover C., Tudzynski P., Tudzynski B., Sharon A. Ethylene sensing and gene activation in Botrytis cinerea: a missing link in ethylene regulation of fungus-plant interactions? // Mol. Plant. Microbe. Int. 2006. V. 19. P. 33-42. https://doi.org/ 10.1094/MPMI-19-0033
  10. Elsgaard L. Ethylene turn-over in soil, litter and sediment // Soil Biol. Biochem. 2001. V. 33. P. 249–252. https://doi.org/10.1016/S0038-0717(00)00122-X
  11. Fukuda H., Ogawa T., Tanase S. Ethylene production by microorganisms // Adv. Microb. Physiol. 1993. V. 35. P. 275-306. https://doi.org/10.1016/s0065-2911(08)60101-0
  12. Frankenberger W.T., Arshad M. Phytohormones in Soils: Microbial Production and Function. N.Y.: CRC Press, 1995. 520 P. https://doi.org/10.1201/9780367812256
  13. Hottiger T., Boller T. Ethylene biosynthesis in Fusarium oxysporum f. sp. tulipae proceeds from glutamate-2-oxoglutarate and requires oxygen and ferrous ions in vivo // Arch. Microbiol. 1991. V. 157. P. 18–22. https://doi.org/10.1007/BF00245329
  14. Graham J., Linderman R. Ethylene production by ectomycorrhizal fungi, Fusarium oxysporum f. sp. pini, and by aseptically synthesized ectomycorrhizae and Fusarium-infected Douglas-fir roots // Can. J. Microbiol. 1980. V. 26. P. 1340–1347. https://doi.org/10.1139/m80-222
  15. Gamalero E., Glick B.R. Bacterial Modulation of Plant Ethylene Levels // Plant physiology. 2015. V. 169. P. 13–22. https://doi.org/10.1104/pp. 15.00284
  16. Hunt P.G., Campbell R.B., Sojka R.E., Parsons J.E., Flooding-induced soil and plant ethylene accumulation and water status response of field-grown tobacco // Plant Soil. 1981. V. 59. P. 427–439. https://doi.org/10.1007/BF02184547
  17. Hartmans S., de Bont J.A.M., Harder W., Micrоbial metabolism of short-chain unsaturated hydrocarbons // FEMS Microbiol. Rev. 1989. V. 5. P. 235–264. https://doi.org/10.1016/0168-6445(89)90034-x
  18. Ince J., Knowles C. Ethylene formation by cell-free extracts of Escherichia coli // Arch Microbiol. 1986. V. 146. P. 151–158. https://doi.org/10.1007/BF00402343
  19. Kepczynski J., Kepczynska E. Effect of ethylene on germination of fungal spores causing fruit rot. // Fruit Sci Rep. 1977. P. 31–35.
  20. Kolattukudy P.E., Kim Y., Li D., Liu Z.M., Rogers L. Early molecular communication between Colletotrichum gloeosporioides and its host // Host specificity, pathology and host pathogen interaction of Colletotrichum. MN: The American Phytopathol Soc. St. Paul., 2000. P. 87–79.
  21. Lang, V., Schneider, V., Puhlmann, H. Schengel A., · Seitz S., ·Schack-Kirchner H., Schaffer J., Maier M. Spotting ethylene in forest soils—What influences the occurrence of the phytohormone? // Biol. Fertil. Soils. 2023.V. 59 P. 953–972. https://doi.org/10.1007/s00374-023-01763-z
  22. Mansouri S., Bunch A. Bacterial ethylene synthesis from 2-oxo-4-thiobutyric acid and from methionine // J. Gen. Microbiol. 1989. V. 135. P. 2819-2827. https://doi.org/10.1099/00221287-135-11-2819.
  23. Nagahama K., Yoshino K., Matsuoka M., Sato M., Tanase S., Ogawa T., Fukuda H. Ethylene production by strains of the plant-pathogenic bacterium Pseudomonas syringae depends upon the presence of indigenous plasmids carrying homologous genes for the ethylene-forming enzyme // Microbiology. 1994. V. 140. P. 2309–2313. https://doi.org/10.1099/13500872-140-9-2309
  24. North J.A., Miller A.R., Wildenthal J.A., Young S.J., Tabita F.R. Microbial pathway for anaerobic 5′-methylthioadenosine metabolism coupled to ethylene formation // Proceedings of the National Academy of Sciences. 2017. V. 114. P. E10455–E10464. https://doi.org/10.1073/pnas.1711625114
  25. Pažout J., Pažoutová S. Ethylene is synthesized by vegetative mycelium in surface cultures of Penicillium cyclopium Westling // Can. J. Microbiol. 1989. V. 35. P. 384–387. https://doi.org/10.1139/m89-059
  26. Primose S.B., Dilworth M.J. Ethylene production by bacteria // J. Gen. Microbiol. 1975. V. 93. № 1. P. 177–181. https://doi.org/10.1099/00221287-93-1-177
  27. Ravanbakhsh M., Sasidharan R., Voesenek L.A.C.J., Kowalchukand G.A., Jousse A. Microbial modulation of plant ethylene signaling: ecological and evolutionary consequences // Microbiome. 2018. V. 52. P. 1–10. https://doi.org/10.1186/s40168-018-0436-1
  28. Shekhawat K., Fröhlich K., García-Ramírez G.X.; Trapp M.A., Hirt H. Ethylene: A master regulator of plant–microbe interactions under abiotic stresses // Cells. 2023. V. 12. P. 1–15. https://doi.org/10.3390/cells12010031
  29. Tzeng D.D., DeVay J.E. Ethylene production and toxigenicity of methionine and its derivatives with riboflavin in cultures of Verticillium, Fusarium, and Collectotrichum species exposed to light // Physiol. Plant. 1984. V. 62. P. 545–552. https://doi.org/10.1111/j.1399-3054.1984.tb02797.x
  30. Weingart H., Völksch B. Ethylene production by Pseudomonas syringae pathovars in vitro and in planta // Appl. Environ. Microbiol. 1997. V. 63. P. 156–161. https://doi.org/10.1128/aem.63.1.156-161.1997
  31. Weingart H., Volksch B., Ullrich M. Comparison of ethylene production by Pseudomonas syringae and Ralstonia solanacearum // Phytopathol. 1999. V. 89. P. 360–365. https://doi.org/10.1094/PHYTO.1999.89.5.360
  32. Yang J., Giné-Bordonaba J., Vilanova L., Teixidó N., Usall J. An insight on the ethylene biosynthetic pathway of two major fruit postharvest pathogens with different host specificity: Penicillium digitatum and Penicillium expansum // Eur. J. Plant Pathology. 2017. V. 149. P. 575–585. https://doi.org/10.1007/s10658-017-1205-x
  33. Zechmeister-Boltenstern S., Smith K.A. Ethylene production and decomposition in soils // Biol. Fertil. Soils. 1998. V. 26. P. 354–361.
  34. Zhang Y., Du H., Xu F., Ding Y., Gui Y., Zhang J., Xu W. Root-bacteria associations boost rhizosheath formation in moderately dry soil through ethylene responses // Plant Physiol. 2020. V. 183. P. 780–792. https://doi.org/10.1104/pp. 19.01020

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载

版权所有 © Russian Academy of Sciences, 2025

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».