Модификация микробного сообщества ризосферы трансгенных растений томата с геном синтеза глицинбетаина

Изменение состава микробиоты почвы в результате выращивания различных сельскохозяйственных культур в агроценозах в настоящее время вызывает повышенный интерес. Изучено влияние корневой системы трансгенных растений томата (Solanum lycopersicum L.), выращенных в почвенной культуре, на микробное сообщество ризосферы. Полученные результаты показали, что в результате культивирования трансгенных растений с геном холиноксидазы состав микробного сообщества ризосферы существенно изменился. Выявлено значительное увеличение доли (73%) и видового разнообразия (индекс Шеннона - 2,25) актинобактерий в прикорневой зоне почвы трансгенных по codA растений томата по сравнению с контрольными растениями (10 и 0,95% соответственно). Содержание псевдомонад и микромицетов существенно сокращается (25 и 12% у трансгеннных растений; 70 и 81% у контрольных растений соответственно). Таким образом, генетически модифицированные растения способны оказывать влияние на структуру микробного сообщества ризосферы.

холиноксидаза, codА, томат, ризосфера, микроорганизмы, растительно-микробные взаимодействия

1. Алексеева А. С. Сравнительная характеристика микробиоценоза ризосферы и ризопланы Lycopersicum esculentum Mill. / А.С. Алексеева, Н.И. Потатуркина-Нестерова // Современные проблемы науки и образования. - 2014. - № 6. - С. 70-81.

2. Гулевич А.А. Генно-инженерный подход в решении «неразрешимых» задач ремедиации почв / А.А. Гулевич, Е.Н. Баранова, И.Г. Широких, А.А. Широких // Теоретическая и прикладная экология. - 2018. - № 2. - С. 5-15.

3. Гулевич А.А. Использование системы таргетинга ферментов Fe-зависимой супероксиддисмутазы и холинокидазы в хлоропласт как стратегия эффективной защиты растений от абиотических стрессов / А.А. Гулевич, Л.В. Куренина, Е.Н. Баранова // Российская сельскохозяйственная наука. - 2018. - № 1. - С. 7-12.

4. Лысак Л.В. Методы оценки бактериального разнообразия почв и идентификации почвенных бактерий / Л.В. Лысак. - М.: МАКС Пресс, 2003. - С. 121.

5. Тетер Е.З. Практикум по микробиологии / Е.З. Теппер, В.К. Шильникова, Г.И. Переверзева. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Колос, 1993. - С. 175.

6. Широких И.Г. Изменение структуры комплексов актиномицетов в ризосфере трансгенных по гену Fe-SOD1 линий томата (Solanum lycopersicum L., Solanaceae, Solanales) / И.Г. Широких, Я.И. Назарова, С.Ю. Огородникова, Е.Н. Баранова // Поволжский экологический журнал. - 2016. - № 3. - С. 341-351.

7. Bais H.P. The role of root exudates in rhizosphere interactions with plants and other organisms / Н.Р. Bais, T.L. Weir, L.G. Perry, S. Gilroy, J.M. Vivanco // Annual Review of Plant Biology. - 2006. - V. 57. - P. 233-266.

8. Broeckling C.D. Root exudates regulate soil fungal community composition and diversity / C.D. Broeckling, А.К. Broz, J. Bergelson, D.K. Manter, J.M. Vivanco // Applied and Environmental Microbiology. - 2008. - V. 74. - P. 738-744.

9. Cirvilleri G. Characterization of antagonistic root-associated fluorescent pseudomonads of transgenic and non-transgenic citrange Troyer plants / G. Cirvilleri, S. Spina, G. Scuderi, А. Gentile, А. Catara // Journal ofPlant Pathology. - 2005. - V. 87. - P. 179-186.

10. Dunfield K.E. Diversity of bacterial communities in the rhizosphere and root interior of field-grown genetically modified Brassica napus / К.Е. Dunfield, J.J. Germida // FEMS Microbiology Ecology. - 2001. - V. 38. - P. 1-9.

11. Flowers T.J. Solute transport in plants / TJ. Flowers, A.R. Yeo // Springer Netherlands, 2012. - 176 p.

12. Folman L.B. Ecophysiological characterization of rhizosphere bacterial communities at different root locations and plant developmental stages of cucumber grown on rockwool / L.B. Folman, J. Postma, J.A. Veen // Microbial ecology. - 2001. - V. 42. -P. 586-597.

13. Griffiths B.S. Testing genetically engineered potato, producing the lectins GNA and Con A, on non-target soil organisms and processes / B.S. Griffiths, I.E. Geoghegan, W.M. Robertson // Journal of Applied Ecology. - 2000. - V. 37. - P. 159-170.

14. Heuer H. Effects of T4 lysozyme release from transgenic potato roots on bacterial rhizosphere communities are negligible relative to natural factors / Н. Heuer, R.M. Kroppenstedt, J. Lottmann, G. Berg, К. Smalla // Applied and Environmental Microbiology. -2002. - V. 68. - P. 1325-1335.

15. Honsbein A. A molecular framework for coupling cellular volume and osmotic solute transport control / А. Honsbein, M.R. Blatt, С. Grefen // Journal of Experimental Botany. - 2010. - V. 62. - P. 2363-2370.

16. Li P., Dong J., Yang S., Bai L., Wang J., Wu G., Wu X., Yao Q., TangX. Impact of P-carotene transgenic rice with four synthetic genes on rhizosphere enzyme activities and bacterial communities at different growth stages. European journal of soil biology // 2014. V. 65. P. 40-46.

17. Liang J., Sun S., Ji J., Wu H., Meng F., Zhang M., Zheng X., Wu C., Zhang Z. Comparison of the rhizosphere bacterial communities of Zigongdongdou soybean and a high-methionine transgenic line of this cultivar // PLoS One. 2014. V. 9. e103343.

18. Lottmann J., Heuer H., de Vries J., Mahn A., During K., Wackernagel W., Smalla K., Berg G. Establishment of introduced antagonistic bacteria in the rhizosphere of transgenic potatoes and their effect on the bacterial community // FEMS Microbiology Ecology. 2000. V. 33. P. 41-49.

19. Motavalli P.P., Kremer R.J., Fang M., Means N.E. Impact of genetically modified crops and their management on soil microbially mediated plant nutrient transformations // Journal of environmental quality. 2004. V. 33. P. 816-824.

20. Murashige T., Skoog F. A revised medium for rapid growth and bioаssays with tobacco tissue culture // Physiologia Plantarum. 1962. V. 15. P. 473-497

21. Savage J.A., Clearwater M.J., Haines D.F., Klein T., Mencuccini M., Sevanto S., Turgeon R., Zhang C. Allocation, stress tolerance and carbon transport in plants: how does phloem physiology affect plant ecology? // Plant, Cell and Environment. 2016. V. 39. P. 709-725.

22. Siciliano S.D., Germida J.J. Taxonomic diversity of bacteria associated with the roots of field-grown transgenic Brassica napus cv. Quest, compared to the non-transgenic B. napus cv. Excel and B. rapa cv. Parkland // FEMS Microbiology Ecology.1999. V. 29. P. 263-272.

23. Tian H., De Smet I., Ding Z. Shaping a root system: regulating lateral versus primary root growth // Trends in Plant Science. 2014. V. 19. P. 426-431.

24. Verbruggen N., Hermans C. Proline accumulation in plants: a review // Amino acids. 2008. V. 35. P. 753-759.

25. Zhao X., Jiang Y., Liu Q., Yang H., Wang Z., Zhang M. Effects of Drought-Tolerant Ea-DREB2B Transgenic Sugarcane on Bacterial Communities in Soil // Frontiers in Microbiology. 2020. V. 11. 704.