Вклад секретируемых фосфатаз в мобилизацию почвенных фосфатов штаммами Pantoea brenneri
10.11.2022
Авторы:
Название:
Вклад секретируемых фосфатаз в мобилизацию почвенных фосфатов штаммами Pantoea brenneri
Страницы:
209-219
Представители рода Pantoea положительно влияют на рост и развитие растений. В геноме штамма P. brenneri 3.5.2 выявлены гены и генетические кластеры, отвечающие за их множественные PGP-свойства, подтвержденные ранее биохимическими и микробиологическими методами. Штаммы способны к гидролизу почвенных фитатов, а также проявляют активность в отношении неорганических почвенных фосфатов: гидроксиапатита, фосфорита и трикальцийфосфата. Обнаружены гены gcd и pqqE, отвечающие за продукцию глюконовой кислоты, участвующей в процессах мобилизации фосфора. При росте на средах с различными источниками недоступного фосфора штаммы P. brenneri были способны к секреции кислой и щелочной фосфатаз, активность которых зависела от времени культивирования бактерий и источника фосфата в среде.
- Иткина Д.Л., Сулейманова А.Д., Шарипова М.Р. Pantoea brenneri AS3 и Bacillus ginsengihumi M2.11 как потенциальные агенты биоконтроля и стимуляторы роста растений // Микробиология. 2021. Т. 90(2). С. 204-214. doi:10.31857/S0026365621020063 2. Сулейманова А.Д., Иткина Д.Л., Пудова Д.С., Шарипова М.Р. Идентификация фитат-гидролизующих ризобактерий рода Pantoea на основе фенотипических признаков и мультилокусного анализа // Микробиология. 2021. Т. 90(1). С. 100-109. doi:10.31857/S0026365621010122 3. Algire M.A. Restrictionless cloning // Methods Enzymol. 2013. V. 529. P. 125-134. doi:10.1016/B978-0-12-418687-3.00009-4 4. Alori E.T., Glick B.R., Babalola O.O. Microbial Phosphorus Solubilization and Its Potential for Use in Sustainable Agriculture // Front. Microbiol. 2017. V. 8. P. 1-8. doi:10.3389/fmicb.2017.00971 5. Aziz R.K., Bartels D., Best A.A., <…> Vonstein V., Wilke A., Zagnitko O. The RAST Server: rapid annotations using subsystems technology // BMC Genomics. 2008. V. 9. P. 75. doi:10.1186/1471-2164-9-75 6. Cabugao K.G., Timm C.M., Carrell A.A., Childs J., Lu T.Y.S., Pelletier D.A., Norby R.J. Root and rhizosphere bacterial phosphatase activity varies with tree species and soil phosphorus availability in Puerto Rico tropical forest // Front. Plant Sci. 2017. V. 8. P. 1834. doi:10.3389/fpls.2017.01834 7. Capek P., Kasanke C.P., Starke R., Zhao Q., Tahovska K. Biochemical inhibition of acid phosphatase activity in two mountain spruce forest soils // Biol. Fertil. Soils. 2021. V. 57(7). P. 991-1005. doi:10.1007/s00374-021-01587-9 8. Chen C., Xin K., Liu H., Cheng J., Shen X., Wang Y., ZhangL. Pantoeaalhagi, a novel endophytic bacterium with ability to improve growth and drought tolerance in wheat // Sci. Rep. 2017. V. 7. P. 41564. doi:10.1038/srep41564 9. Chen W., Yang F., Zhang L., Wang J. Organic acid secretion and phosphate solubilizing efficiency of Pseudomonas sp. PSB12: effects of phosphorus forms and carbon sources // Geomicrobiol. J. 2015. V. 33(10). P. 870-877. doi:10.1080/01490451.2015.1123329 10. Dutkiewicz J., Mackiewicz B., Lemieszek M.K., Golec M., Milanowski J. Pantoea agglomerans: a mysterious bacterium of evil and good. Part Ⅳ. Beneficial effects // Ann. Agric. Environ. Med. 2016. V. 23(2). P. 206-207, 211-216. doi:10.5604/12321966.1203879 11. Fraser T.D., Lynch D.H., Entz M.H., Dunfield K.E. Quantification of bacterial non-specific acid (phoC) and alkaline (phoD) phosphatase genes in bulk and rhizosphere soil from organically managed soybean fields // Appl. Soil Ecol. 2017. V. 111. P. 48-56. doi:10.1016/j.apsoil.2016.11.013 12. Han S.H., Kim C.H., Lee J.H., Park J.Y., Cho S.M., Park S.K. Inactivation of pqq genes of Enterobacter intermedium 60-2G reduces antifungal activity and induction of systemic resistance // FEMS Microbiol. Lett. 2008. V. 282(1). P. 140-146. doi:10.1111 /j.1574-6968.2008.01120.x 13. Kalayu G. Phosphate Solubilizing Microorganisms: Promising Approach as Biofertilizers // Plant Cell. 2019. V. 2(4). P. 6-9. doi:10.1155/2019/4917256 14. Kumar R., Shastri B. Role of Phosphate-Solubilising Microorganisms in Sustainable Agricultural Development // Agro-Environ. Sustainability. 2017. P. 271-303. doi:10.1007/978-3-319-49724-2_13 15. Lidbury, I.D.E.A., Scanlan, D.J., Murphy, A.R.J. et al. A widely distributed phosphate-insensitive phosphatase presents aroute for rapid organophosphorus remineralization in the biosphere // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2022. V. 119 (5). e2118122119. doi:10.1073/pnas.2118122119 16. Lu L., Chang M., Han X., Wang Q., Wang J., Yang H., Guan Q., Dai S. Beneficial effects of endophytic Pantoea ananatis with ability to promote rice growth under saline stress // J. Gen. Appl. Microbiol. 2021. V. 131(4). P. 1-13. doi:10.1111 /jam.15082 17. Mei C., Chretien R.L., Amaradasa B.S., He Y., Turner A., Lowman S. Characterization of Phosphate Solubilizing Bacterial Endophytes and Plant Growth Promotion In Vitro and in Greenhouse // Microorganisms. 2021. V. 9(9). P. 1-11. doi:10.3390/microorganisms9091935 18. Mira A., Klasson L., Andersson S.G.E. Microbial genome evolution: sources of variability // Curr. Opin. Microbiol. 2002. V. 5(5). P. 506-512. doi:10.1016/s1369-5274(02)00358-2 19. Nascimento F.X., Hernandez A.G., Glick B.R., Rossi M.J. The extreme plant-growth-promoting properties of Pantoea phytobeneficialis MSR2 revealed by functional and genomic analysis // Environ. Microbiol. 2020. V. 22(4). P. 1341-1355. doi:10.1111/1462-2920.14946 20. Olanrewaju O.S., Glick B.R., Babalola O.O. Mechanisms of action of plant growth promoting bacteria // World J. Microbiol. Biotechnol. 2017. V. 33(11). P. 197. doi:10.1007/s11274-017-2364-9 21. Paredes-Paliz K.I., Pajuelo E., Doukkali B., Caviedes M.A., Rodriguez-Llorente I.D., Mateos-Naranjo E. Bacterial inoculants for enhanced seed germination of Spartina densiflora: Implications for restoration of metal polluted areas // Mar. Pollut. Bull. 2016. V. 110(1). P. 396-399. doi:10.1111 / plb.12693 22. Perez E., Sulbaran M., Ball M.M., Yarzabal L.A. Isolation and characterization of mineral phosphate-solubilizing bacteria naturally colonizing a limonitic crust in the south-eastern Venezuelan region // Soil Biol. Biochem. 2007. V.39(1). P. 2905-2914. doi:10.1016/j.soilbio.2007.06.017 23. Rawat P., Das S., Shankhdhar D., Shankhdhar S.C. Phosphate-solubilizing microorganisms: mechanism and their role in phosphate solubilization and uptake // J. Soil Sci. Plant Nutr. 2021. V. 21(1). P. 49-68. doi:10.1007/s42729-020-00342-7 24. Sakurai M., Wasaki J., Tomizawa Y., Shinano T., Osaki M. Analysis of bacterial communities on alkaline phosphatase genes in soil supplied with organic matter // J. Soil Sci. Plant Nutr. 2008. V. 54(1). P. 62-71. doi:10.1111/j.1747-0765.2007.00210.x 25. Sambrook J., Fritsch E.R., Maniatis T. Molecular Cloning: A Laboratory Manual // Cold Spring Harbor Lab. Press. 1989. V. 2. 26. Sorty A.M., Meena K.K., Choudhary K., Bitla U.M., Minhas P.S., Krishnani K.K. Effect of Plant Growth Promoting Bacteria Associated with Halophytic Weed (Psoralea corylifolia L) on Germination and Seedling Growth of Wheat Under Saline Conditions // Appl. Biochem. Biotechnol. 2016. V. 180(5). P. 872-880. doi:10.1007/s12010-016-2139-z 27. Suleimanova A.D., Beinhauer A., Valeeva L.R., Chastukhina I.B., Balaban N.P., Shakirov E.V., Greiner R., Sharipova M.R. Novel Glucose-1-Phosphatase with High Phytase Activity and Unusual Metal Ion Activation from Soil Bacterium Pantoea sp. Strain 3.5.1 // Appl. Environ. Microbiol. 2015. V. 81(19). P. 6790-6799. doi:10.1128/AEM.01384-15 28. Suleimanova A.D., Itkina D.L., Pudova D.S., Sharipova M.R. Identification of Pantoea phytate-hydrolyzing rhizobacteria based on their phenotypic features and multilocus sequence analysis (MLSA) //Microbiology (Microbiologiya). 2021. V. 90(1). P. 87-95. doi:10.1134/S0026261721010112 29. Tabatabai M.A., Bremner J.M. Use of p-nitrophenyl phosphate for assay of soil phosphatase activity // Soil Biol. Biochem. 1969. V. 1(4). P. 301-307. doi:10.1016/0038-0717(69)90012-1 30. Tian J., Ge F., Zhang D., Deng S., Liu X. Roles of Phosphate Solubilizing Microorganisms from Managing Soil Phosphorus Deficiency to Mediating Biogeochemical P Cycle // Biology. 2021. V. 10(2). P. 1-19. doi:10.3390/biology10020158 31. Vasseur-Coronado M., du Boulois H.D., Pertot I., Puopolo G. Selection of plant growth promoting rhizobacteria sharing suitable features to be commercially developed as biostimulant products // Microbiol. Res. 2021. V.245. P.126672. doi:10.1016/j.micres.2020.126672 32. Xiao C.Q., Chi R.A., Huang X.H., Zhang W.X., Qiu G.Z., Wang D.Z. Optimization for rock phosphate solubilization by phosphate-solubilizing fungi isolated from phosphate mines // Ecol. Eng. 2008. V. 33(2). P. 187-193. doi:10.1016/j.ecoleng.2008.04.001 33. Zhu J., Li M., Whelan M. Phosphorus activators contribute to legacy phosphorus availability in agricultural soils: A review // Sci. Total Environ. 2018. V. 612. P. 522-537. doi:10.1016 /j.scitotenv.2017.08.095